Введение
Метод устранения фоновых событий в физике частиц Электронное антисовпадение - это метод (и связанное с ним оборудование), широко используемый для подавления нежелательных "фоновых" событий в физике высоких энергий, экспериментальной физике частиц, гамма-спектроскопии, гамма-астрономии, экспериментальной ядерной физике и смежных областях. В типичном случае происходит желаемое высокоэнергетическое взаимодействие или событие, которое обнаруживается каким-то детектором, создавая быстрый электронный импульс в связанной с ним ядерной электронике. Но желаемые события смешиваются со значительным количеством других событий, вызванных другими частицами или процессами, которые создают неразличимые события в детекторе. Очень часто можно организовать другие физические детекторы фотонов или частиц для перехвата нежелательных фоновых событий, производя по существу одновременные импульсы, которые могут использоваться с помощью быстрой электроники для отклонения нежелательного фона.
Electronic anticoincidence is a method (and its associated hardware) widely used to suppress unwanted, "background" events in high energy physics, experimental particle physics, gamma ray spectroscopy, gamma ray astronomy, experimental nuclear physics, and related fields. In the typical case, a desired high energy interaction or event occurs and is detected by some kind of detector, creating a fast electronic pulse in the associated nuclear electronics. But the desired events are mixed up with a significant number of other events, produced by other particles or processes, which create indistinguishable events in the detector. Very often it is possible to arrange other physical photon or particle detectors to intercept the unwanted background events, producing essentially simultaneous pulses that can be used with fast electronics to reject the unwanted background.
Астрономия гамма-лучей
Ранние экспериментаторы в области рентгеновской и гамма-лучевой астрономии обнаружили, что их детекторы, летавшие на воздушных шарах или зондирующих ракетах, были повреждены большими потоками высокоэнергетических фотонов и заряженных космических лучей частиц. Гамма-лучи, в частности, можно было бы сдерживать, окружая детекторы тяжелыми экранирующими материалами из свинца или других подобных элементов, но быстро было обнаружено, что высокие потоки очень проникающего высокоэнергетического излучения, присутствующего в ближней космической среде, создавали дожди вторичных частиц, которые не могли быть остановлены разумными экранирующими массами. Для решения этой проблемы детекторы, работающие выше 10 или 100 кВ, часто окружались активным антисопутствующим щитом, сделанным из какого-либо другого детектора, который можно использовать для отклонения нежелательных фоновых событий. На рисунке показан ранний пример такой системы, впервые предложенный Кеннетом Джоном Фростом в 1962 году. Он имеет активный щит сцинтилляции CsI(Tl вокруг детектора рентгеновских/гамма-лучей, также из CsI(Tl), с двумя соединенными в электронном антисовпадении, чтобы отклонить нежелательные события заряженных частиц и обеспечить требуемую угловую коллимацию. Пластиковые сцинтилляторы часто используются для отторжения заряженных частиц, в то время как более толстые CsI, бисмут германат ("BGO") или другие активные защитные материалы используются для обнаружения и вето событий гамма-лучей некосмического происхождения. Типичная конфигурация может иметь сцинтиллятор NaI, почти полностью окруженный толстым антисопутствующим щитом CsI, с отверстием или отверстиями, позволяющими желательным гамма-лучам входить из исследуемого космического источника. На передней части можно использовать пластиковый сцинтиллятор, который достаточно прозрачен для гамма-лучей, но эффективно отклоняет высокие потоки протонов космических лучей, присутствующих в космосе.
Комптоновское подавление
В гамма-спектроскопии, подавление Комптона - это метод, который улучшает сигнал путем удаления данных, которые были повреждены в результате инцидента гамма-лучей, получая Комптона, рассеянного из цели, прежде чем отложить всю свою энергию. Цель состоит в том, чтобы свести к минимуму характеристику края Комптона в данных. Высокорезолюционные детекторы твердого германия (HpGe), используемые в гамма-спектроскопии, очень малы, обычно всего несколько сантиметров в диаметре и с толщиной от нескольких сантиметров до нескольких миллиметров. Поскольку детекторы настолько малы, вероятно, что гамма-лучи будут рассеиваться Комптоном из детектора, прежде чем он отложит всю свою энергию. В этом случае показания энергии системы сбора данных будут недостаточными: детектор записывает энергию, которая составляет лишь часть энергии падающего гамма-луча. Желаемые события, как правило, сопровождаются нежелательными фоновыми процессами, которые должны подавляться огромными факторами, от тысяч до многих миллиардов, чтобы позволить обнаружить и изучить желаемые сигналы. Экстремальные примеры таких экспериментов можно найти в Большом адронном коллайдере, где огромные детекторы Atlas и CMS должны отклонять огромное количество фоновых событий с очень высокой скоростью, чтобы изолировать очень редкие события, которые ищут.