実験及び応用素粒子物理学、原子核物理学、原子力工学において、粒子検出器(りゅうしけんしゅつき、particle detector)、または一般に放射線検出器(ほうしゃせんけんしゅつき、radiation detector)とは、原子核壊変によって生じる放射線、宇宙線、または加速器の反応によって生じるさまざまな放射線・高エネルギー粒子を検出・追跡、特定するための装置である。現代の検出器はカロリーメータにより放射線のエネルギーを測定する。これらはまた、運動量、スピン、電荷などの素粒子の属性を測定することもある。

概要 検出器はサイズ・コストともに巨大な現代の加速器のために設計された。「カウンター」はよく検出器の意味として使われるが、たんにカウンターといった場合はあくまで粒子を数えるだけであって、粒子のエネルギーや電荷などはわからない。粒子検出器は電離放射線(高エネルギー光子あるいは可視光)を検出することもよくある。

もし放射線測定の主要な目的が、(質量のある)放射線を検出することであれば、光子は質量がゼロの粒子である。しかしそれでも粒子検出器の呼称は正しい。

粒子検出器の例と種類 電離式検出器(気体電離式検出器と半導体検出器は最も典型的である)とシンチレーション検出器は多くの検出器として開発され、用いられてきた。しかし他には、チェレンコフ光や遷移放射 (transition radiation) といった完全に異なる原理を応用したものもある。

過去に用いられた粒子検出器 泡箱 ウィルソン霧箱(膨張霧箱) 写真乾板 放射線防護のための検出器 線量計 検電器(小型の検電器は、線量計として用いられる) 素粒子および原子核物理学でよく用いられる検出器

電離箱 比例計数管

ドリフトチェンバー

(ガイガー=ミュラー計数管) 固体検出器 半導体検出器およびそれとは異なるCCD 固体飛跡検出器

シンチレーション検出器(シンチレータに光電子増倍管、フォトダイオードあるいはアバランシェフォトダイオードを組み合わせて用いる)

半導体検出器

マイクロチャンネルプレート

現代の検出器

素粒子物理学において用いられる現代の検出器は、上記の検出器をたまねぎのように多層状に複数、組み合わせて用いられる。

実際に使われている粒子検出器 加速器 CERN 大型ハドロン衝突型加速器(LHC)

ATLAS検出器 ALICE検出器 LHCb

L3

フェルミ国立加速器研究所 テバトロン

ドイツ電子シンクロトロン HERA

ブルックヘブン国立研究所

Phobos

SLAC国立加速器研究所 PeP-II

SLC SLD コーネル大学

VEPP-2MおよびVEPP-2000

CMD VEPP-4 KEDR その他 カリフォルニア大学アーバイン校のMECO

建設中 国際リニアコライダー CALICE

加速器以外 スーパーカミオカンデ

関連項目 物理学における粒子の一覧

出典

文献