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Detektoren

Detektortechnologie im Alltag

Mit riesigen Detektoren untersuchen Teilchenphysiker die kleinsten Bausteine der Materie. Der größte Detektor ist ATLAS mit einer Länge von 46 Metern und eine Breite und Höhe von jeweils 25 Metern. Bei diesen Dimensionen ist nicht auf den ersten Blick klar, wo sich die in ATLAS verwendeten Technologien in unserem Alltag wiederfinden. Dabei ist ihr Einsatz vielfältig: von der Medizin bis zu Entwicklungen für die Halbleitertechnologie.

Medizin

Foto: Jens Maus

PET
Mit Hilfe der Positronen-Emissions-Tomographie, kurz PET, lassen sich die Funktionen von Organen und Geweben sichtbar machen. Die ersten Bilder mit einer PET-Kamera machten Forscher am CERN 1977; heute gehören PET-Scans zu den Standardverfahren. Beim PET wird dem Patienten ein Präparat verabreicht, das Antimaterie-Teilchen – Positronen – aussendet. Trifft die Antimaterie auf die Materie des umliegenden Gewebes, vernichten sie sich und es wird Energie in Form von Photonen frei. Diese lassen sich dann mit Detektoren aufzeichnen und zu Bildern rekonstruieren.


Foto: DESY

Endo-TOFPET-US
Noch in der Entwicklung befindet sich einer Erweiterung des PET-Prinzips. Mit dem Projekt Endo-TOFPET-US hat sich ein internationales Forscherteam zum Ziel gesetzt, PET mit Ultraschall zu kombinieren. So entsteht eine Technologie, die sich zum Beispiel hervorragend für die Diagnose von Bauchspeicheldrüsenkrebs eignet. Aus Deutschland sind Forscher von DESY, der Universität Heidelberg und der TU München an dem Projekt beteiligt.

Digitales Röntgen
Pixel-Detektoren finden nicht nur in den Teilchenphysik-Detektoren wie ATLAS eine Anwendung, sondern auch in modernen Röntgengeräten. So ausgestattet, ermöglicht digitales Röntgen schnelle Bildfolgen, Aufnahmen in Echtzeit und die gleiche Anzahl an Aufnahmen bei geringerer Strahlenbelastung.

Foto: CERN

ClearPEM
In CMS haben sie sich bewährt: Blei-Wolframat-Kristalle. Rund 76.000 dieser Kristalle sitzen im elektromagnetischen Kalorimeter des Detektors. Seit wenigen Jahren werden nun zwei Prototypen mit einer Anwendung dieser Technologie getestet, die helfen könnte, die Brustkrebsvorsorge deutlich zu verbessern. ClearPEM ist ein Positronen-Emissions-Tomograph, der für die Mammographie optimiert wurde. Die bisher guten Ergebnisse der ClearPEMs sind vielversprechend. Ob die Geräte letztendlich im Klinikalltag Verwendung finden, wird sich noch zeigen. Mehr dazu hier

Transport & Sicherheit

Foto: Simths Detection

Container scannen mit Driftkammertechnik
Mit Hilfe der am CERN entwickelten Driftkammertechnik können ganze LKWs gescannt werden. Solche Geräte sind in vielen Häfen und Flughäfen im Einsatz. Für die Entwicklung der Driftkammertechnologie bekam Georges Charpak 1992 den Nobelpreis für Physik.

Industrie

Foto: iStockphoto

Gasanalyse mit Ultraschall
Mit Ultraschall wird die Zusammensetzung der Fluorkohlenwasserstoffdämpfe kontrolliert, die den inneren ATLAS-Detektor kühlen. Das gleiche Verfahren dient jetzt in der industriellen Halbleiterproduktion dazu, den Anteil schwerer Elemente in der Gasphase zu regeln. Die Zusammensetzung der Gase wird dabei mit einer Präzision von 1 in 100.000 Gasatomen gemessen. Die Technik wird beispielsweise zur Analyse von Kohlenwasserstoffen in Erdölraffinerien eingesetzt.

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