El detector “Micromegas” (Micro-MEsh Estructura Gaseosa) es un detector de partículas gaseosas provenientes del desarrollo de la cámara de alambre . Inventado en 1992 [1] por Georges Charpak e Ioannis Giomataris, los detectores Micromegas se utilizan principalmente en física experimental, en particular en física de partículas , física nuclear y astrofísica para la detección de partículas ionizantes .
Los Micromegas son detectores de luz para minimizar la perturbación de la partícula que choca. Desde su pequeña brecha de amplificación, tienen señales rápidas del orden de 100 nanosegundos . Son un tipo de detector gaseoso de micropatrón con una resolución espacial inferior a cien micrómetros . [2] En la actualidad, el uso de la tecnología Micromegas está creciendo en los diferentes campos de la física experimental.
Un detector de partículas se utiliza para detectar una partícula que pasa y obtener información como su posición , tiempo de llegada y momento . En física experimental, la partícula suele provenir de un acelerador de partículas, pero también puede provenir del espacio ( rayo cósmico ), de un reactor nuclear o de un isótopo radiactivo .
El detector Micromegas detecta partículas amplificando las cargas que se han creado por ionización en el volumen de gas . En un detector Micromegas, este volumen de gas se divide en dos por una microrred metálica (“Micromesh” en el esquema) colocada entre 25 μm y 150 μm del electrodo de lectura ( Tiras en el esquema). La micro-malla es el elemento clave ya que permite, al mismo tiempo, una alta ganancia de 10 4 y una señal rápida de 100 ns.
Al pasar a través del detector, una partícula ionizará los átomos del gas tirando hacia arriba de un electrón creando un par electrón / ión (1). Cuando no se aplica ningún campo eléctrico , el par ión / electrón se recombina y no sucede nada. Pero aquí, dentro de un campo eléctrico del orden de 400 V / cm, el electrón se desviará (2) hacia el electrodo de amplificación (la malla) y el ion hacia el cátodo . Cuando el electrón llega cerca de la malla (3), entra en un campo eléctrico intenso (típicamente del orden de 40 kV / cm en el espacio de amplificación). Acelerado por este campo, el electrón adquiere suficiente energía para producir iones./ pares de electrones que también ionizarán el gas, creando pares; este es el efecto de avalancha (4). De esta manera, se crean varios miles de pares a partir de cientos de cargas primarias, que se originan a partir de las interacciones con la partícula que incide. Las cargas primarias deben multiplicarse para crear una señal significativa. y por último, leemos la señal electrónica en el electrodo de lectura (5) mediante un amplificador de carga . El electrodo de lectura generalmente se segmenta en tiras y / o píxeles para obtener la posición de la partícula que incide en el detector. La amplitud y la forma de la señal, leídas a través de la electrónica en el electrodo de lectura, dan información sobre el tiempo y la energía de la partícula.
La señal es inducida por el movimiento de cargas entre la micro-malla y el electrodo de lectura (este volumen se llama brecha de amplificación). La señal de 100 nanosegundos consta de un pico de electrones (azul) y una cola de iones (rojo). Dado que la movilidad de los electrones en el gas es más de 1000 veces mayor que la movilidad de los iones , la señal electrónica es mucho más corta (menos de 3 ns) que la iónica. Por eso se utiliza para medir con precisión el tiempo. La señal iónica transporta más de la mitad de la señal y se utiliza para reconstruir la energía de la partícula.