4. Detektorok

Fotokatód detektorok

Fotoelektronsokszorozó csövek (PhotoMultiplier tube, PM tube) Sokáig ezen érzékelők voltak az ideális csillagászati detektorok. Érzékenységük 20-1200 nm között volt a fotokatód anyagától függően. Az alábbi ábrán látható módon a beérkező foton vagy közvetlen a fotokatódra, vagy egy, a beérkező fotont elektronná konvertáló (esetleg hullámhossz-konverziót megvalósító) fotoemitterre esve a katódból elektron lép ki, mely anódok sorába csapódik be. Mivel az anódok egyre csökkenő potenciálon vannak, ezért a kilépési munka is kisebb, vagyis az egymást követő anódokra érve egy elektron mindig két (vagy több) elektront lök ki. Így az anódsor végére akár milliószoros erősítés is elérhető 10 anód segítségével.

Az egyes anódokból nem csak a beérkező elektronok, de a hőmozgások is képesek elektronokat kilökni, ami ha az előző anódok valamelyikén történik ugyanúgy felerősödik, mint a beérkezett jel. Ezt a sötétzajt hűtéssel jelentősen csökkenteni lehet. A spektrális érzékenységet a katód határozza meg, illetve maga a detektor érzékenysége is függ a katód élettartamától, bizonyos kor után már nem használható egy PM cső.

Az időbeli feloldás növelhető, ha közel helyezkednek el egymáshoz az anódok és a katód. Probléma lehet az egyes elemek felületi egyenetlensége, emiatt a katódot nem egy pontban, hanem egy foltban világítják meg (Fabry lencse). Az anódsort mágnesesen és elektromosan le kell árnyékolni, az ilyen hatások ugyanis az elektronnyaláb fókuszálását, irányát ronthatják, valamint a páratartalmat is minimalizálni kell.

Elektronkamera Egy fotokatódra vetítik a képet, amiből elektronok emittálódnak. Ezeket elektrooptikai elemek segítségével elektrosztatikus vagy mágneses fókuszálással magas kontrasztú fotolemezre vetítik. Nagyon alacsony intenzitások mellett is működik a kamera, és a hagyományos fotolemezekkel szemben nincs érzékenységi küszöb, nagyon hosszú expozíciók mellett sem jelentkezik fátyol. A készült képet az alábbi ábrán látható módon digitalizálni szokták (mikrofotométer):

Mikrocsatornás lemez (MicroChannel Plate, MCP) Az eszköz bemeneti oldalára vetítik a képet, ahol N képpont helyezkedik el. Minden képpont széles hullámhossztartományban fogadja a kis intenzitású jelet, a túloldalon viszont - úgyanúgy N képpontban - az adott képpontba érkező jellel arányos, de jelentősen felerősített és más hullámhosszúságú jel jelenik meg. Az MCP-k tulajdonképp képerősítők, szilárdtestbe fúrt keskeny lyukak kötege, amik két végpontja között nagy a potenciálkülönbség, ennek hatására fotelektromos effektus játszódik le a csövecskék belső falán (l. ábra).

A beérkező foton egy elektront lök ki, majd ezek további elektronokat, a PM csőhöz hasonlóan, csakhogy itt folyamatos az anód. A megsokszorozott elektronnyaláb egy fluoreszcens anyagra esik, általában foszforra, ami a vizuális tartományban monokromatikus jelet ad. A beérkező fotonok azonban eshetnek látható, ultraibolya vagy röntgen tartományba is. Mivel maga az MCP nem képes az információ tárolására, ezért egy további eszközt kell hozzá csatolni. Ez régebben egy TV kamera (vidicon) volt, ma már töbnyire CCD-khez használják az MCP-ket.

Szkennelő detektorok

Vidicon A szilíciumlapkára érkező fotonok elektronokat váltanak ki, amiket a lapkán kialakított mikrokapacitások tárolnak, amiket egy elektronsugár segítségével periódikusan kiolvasnak (25-30-szor másodpercenként). Amikor a kiolvasó nyaláb kisüt egy képpontot, a kimenő jel a pontot megvilágító fény erősségével arányos (l. ábra).

A kiolvasási zaj magas, ezer elektron pixelenként és másodpercenként, ami jól látható azon a képernyőre vetített képen, ami megvilágítatlan detektorral készül (zavaros, "hangyás" a kép).
Bizonyos esetekben nem közvetlen a fotonok által keltett elektronokat olvassák ki, hanem egy- vagy többlépcsős erősítést alkalmaznak. Egy ilyen elrendezés látható a fenti ábra alsó képén. A megnövelt érzékenység ára a nemlinearitás, így a vidicon csöveket - ha még használják - vezetőtávcsöveken és keresőkön alkalmazzák.

Fotonszámláló kamera A beérkező fotonok először egy képerősítőre jutnak, ez elektronná konvertálja és felerősíti a fényjelet majd elektrosztatikus vagy mágneses fókuszálással egy foszforlapra vetíti azt, ahonnan ismét fényjel távozik. Ez a procedúra háromszor ismétlődik meg, az együttes erősítés mintegy százezerszeres. Az erősítőláncot optika követi, a foszforlap képét egy üvegszálkötegre vetíti, ami egy előerősített szilícium lapos vidicon képcsőre vezeti a jelet. Minden beérkező foton egy impulzusként jelenik meg a kimenő videojelben.

Előnye e technikának, hogy az egyes erősítési lépcsők kicsit erősítik csak a jelet, illetve a lépcsők között részben szeparálható a jel a zajtól, vagyis végeredményképp nagy DQE érhető el. A HST halvány objektum kamerája (FOC) is ilyen eszköz volt, 512x512 pixeles feloldással. Hátránya e műszernek, hogy fényes források nagyon hamar telítésbe vihetik, csak nagyon halvány objektumok, keskenysávú észlelésekhez (spektroszkópia) használható.
Másik probléma az erősítő kilépő lemezén a jel pozíciójának meghatározása. Ezt egy speciális technikával, maszkok segítségével oldják meg. Egy lencserendszerrel a kilépő képett több, különféle maszkkal ellátott PM csőre vetítitk, és abból, hogy mely csövek jeleztek, meghatározható a pontos pozíciója a jelnek.

Az eszközt PAPA detektornak (Precision Analogue Photon Address) nevezik.

 

Szilárdtest detektorok

Ezen érzékelők a szilárdtestekbeli fotoeffektust használják fel, többcsatornás érzékelők, melyek képpontjai mátrix elrendezésűek és e mátrixhoz egy kiolvasó áramkör is tartozik. Több különböző elem kombinációjából épülnek fel (mint pl. a MOS cella, a kapcsoló FET tranzisztorok stb.), melyek a vizuális és UV detektorok esetében mind egyetlen monolitikus struktúrára, egy szilícium lapra építhetőek. 1140 nm felett két lehetőség van, vagy egy ebben a (infra) tartományban érzékeny fotovezetőt csatolnak elektronikusan e detektorokhoz, vagy pedig magát a detektor-struktúrát egy ilyen fotovezetőn alakítják ki.

MOS tárolócella A CCD-k kapcsán már megismert tárolóegység szerkezeti vázlatát láthatjuk az alábbi ábrán. A félvezető hordozó lehet intrinsic (szilícium, InSb) vagy extrinsic (Si:In, Si:Ga), a szigetelő réteg lehed oxid vagy párologtatással felvitt vékonyréteg. A közrefogó fémelektródákra adott feszültség hatására beérkező foton keltette elektron-lyuk párok szeparálódnak, ezen töltéshordozók egyike a polaritástól függően csapdába ejthető.

Reticon Ezt az ezközt gyakran önkiolvasó eszköznek is nevezik. Egydimenziós szilícium diódákból áll, akár több ezer pixel is alkothatja a sort. Minden pixelhez egy kiolvasó FET tranzisztor tartozik, s habár a kiolvasási zaj magas és a detektor egy dimenziós, régebben szívesen alkalmazták (A CCD-k előtt), elsősorban spektroszkópiai célokra.

Szilícium CCD Ezen eszközökkel részletesen foglalkoztunk az előző előadáson, illetve a következő félévben még visszatérünk e detektorokra.

CID (Charge Injection Devices) A jel detektálása a CCD-khez hasonlóan történik, a különbség a kiolvasó áramkörben van. Minden pixelhez két elektróda tartozik, ezek segítségével minden képpont címezhető (x, y koordináták). Ha egy képpont mindkét kiolvasó elektródáján alacsony a feszültség, akkor az abban a pontban tárolt töltések a hordozóba injektálódnak, ami kis áramlökést eredményez a hordózóban, s ennek mérésével határozható meg a pixel intenzitása.

CMOS szenzorok Ezek kiolvasásukat tekintve a CID detektorokhoz hasonlítanak, azonban nem MOS, hanem CMOS techológiával készül maga az érzékelőfelület. Ennek előnye, hogy nem csak a kiolvasó egység, de az egyéb elektronikai eszközök (erősítő, AD konverter) is az érzékelő hordozójára integrálható, illetve sokkal kisebb az áramfelvétel. Sajnos a sötétáram magasabb, a kiolvasási zaj az integráció miatt azonban igen kicsi. Jelenleg még inkább a hétköznapi életben alkalmazzák, de talán hamarosan a csillagászatban is elterjedhet.

Hibrid infra érzékelők E detektorokban egy infravörösben működő fotovezető elektronikusan van csatolva egy szilikon lapkára.

A kiolvasó rendszer lehet reticon vagy CCD, a szilíciumban 35 K alatt azonban nem lehet léptetni a töltéseket, a fotovezető sötétzaja miatt azonban ettől nagyobb mértékű hűtésre lenne szükség. Kisebb pixelszám esetén minden képponthoz közvetlen egy-egy MOS cella csatolható, s e közvetlen kiolvasású detektorok 4 K alatt is működőképesek. A fotovezető InSb, HgCdTe, Si:In, Si:Ga, Si:As lehet, 128x128, 256x256 pixelszám érhető el.

Monolitikus infra érzékelők A CID érzékelőkhöz hasonló elven felépülő detektorok, kisebb pixelszámban, hasonló anyagból, mint a hibrid detektorok. Ezekben az infrasugárzásra érzékeny fotovezetőn alakítják ki a töltésléptető struktúrát.

Fotolemezek

A ma már nagyon ritkán használt csillagászati fotográfiáról az előző előadásban esett szó bővebben.

IR detektorok

Kvantumdetektorok InSb, Si:As, illetve Ge:Ga anyagokból 4-10 K-en jó infravörös detektorok készíthetőek, utóbbi anyag felhasználásával egészen 120 mikron a detektálási határ. Az alábbi ábrán felvázolt szerkezetű fotovoltaikus vagy fotovezető eszközök egy pixelesek, esetleg néhányszor néhány pixeles mátrixok.

Bolométerek E detektorokban a beérkező foton nem elektront lök ki, hanem az energiája közvetlen hővé alakul, vagy magában a kristályrácsban vagy a rácsról lecsatolt elektronfelhőben. Az alábbi ábrán látható módon elhelyezett apró, temperált germánium (gallium) kristály ellenállása jelentősen megváltozik, ha egy beérkező foton hatására picit megemelkedik a hőmérséklete.

Rádiófrekvencás detektorok

A távcső fókuszában egy kürtő helyezkedik el, aminek kialakítása olyan, hogy a hullám haladni tudjon a detektorig a hullámvezetőben. (Ez egyben polarizál is.) A hullám egy rezonáns üregbe érkezik, ami meghatározza a vevő szelektivitását (azt a frekvenciaintervallumot-szélességet, amin belüli frekvenciákat egyszerre, egybemosva észlel a detektor adott hullámhosszra centrált mérés esetén). Néhány detektor konfiguráció:
Az a) esetben egy, a mágneses térre merőleges tekercs helyezkedik el az üregben, ami az indukció hatására árammá konvertálja a mezőt. Ennek a konfigurációnak egy másik változata, amikor nem tekercs, hanem egy nemlineáris elem (Schottky dióda) tölti be a vevő szerepét. A b) elrendezésben egy erősítő helyezkedik el az érzékelő előtt. A harmadik, c) esetben egy referencia frekvenciát kevernek hozzá a jelhez, s ehhez képest végzik a mérést.
A legtöbb rádióforrás termális jellegű, ekkor az egységnyi frekvenciatartományra eső fluxust a Rayleigh-Jeans közelítés adja.

(Rádiótartományban sugároznak a nagyenergiájú, szinkrotronsugárzást kibocsátó elektronok, ahol az ún. spektrális index, értéke tipikusan 0,2-1,2 közötti.)

A megfigyelt jel bizonyos kikötések mellett (a forrás optikailag vastag; a forrásra alkalamazható a Rayleigh-Jeans közelítés; lokális termodinamikai egyensúly érvényes a forrásra) adott frekvencián megadható a forrásra jelemző antennahőmérséklet.
(Ahol természetesen Ta nem azonos a forrás hőmérsékletével!)
A mért jelhez természetesen zaj is járul, amiknek forrása a légkör, az antenna látóterébe eső földi források, maga a detektor termális zaja. Ezek együttesen szintén jellemezhetőek egy zajhőmérséklettel, ami alatti antennahőmérsékletű jelek nem mérhetőek. A zaj csökkenthető, ha két, egymáshoz igen közeli pontban végzünk méréseket, ekkor a légkör és a földi zajok kivonással csökkenthetőek, a detektor átlagos additív jele is kiejthető.
A rádiócsillagászati mértékegység a Jansky, 1 Jy = 10^-26 W/négyzetméter/Hz.
Az antenna lehet egy egyszerű félhullámú dipól:

Ez több irányból veszi a jeleket, a különböző irányokból azonban különböző érzékenységgel. Ezt a szögszelektivitást, illetve ennek egy metszetét mutatja az alábbi ábra:

A fenti ábrát az optikai tengely körül megforgatva kapjuk meg azt a térszöget, amiben "lát" az antenna. Több dipólt is elhelyezhetünk egymás mellett:

így változik az irányérzékenység:

Egy reflektor alkalmazásával a hátsó ún. lobe-ok eltüntethetőek és a frontoldali lobe erősíthető ezáltal. Az oldalsó lobe-ok (side lobes) megjelenése a diffrakciónak köszönhető, az Airy-féle elhajlási kép gyűrűinek felelnek meg.
A dipólantennák alkalmazása kb. az optikai csillagászatban szabad szemmel végzett megfigyeléseknek felelnek meg. Sokkal hatékonyabb parabolareflektorok alkalmazása a nagy optikai távcsövekhez hasonlóan. Ezekre a feloldóképesség a már megismert módon számítható, felületi kiképzésükre és szerkezeti kialakításukra ugyanazok érvényesek, mint amiket az optikai távcsövek esetén láttunk. Itt elsősorban a primér fókuszban és a Cassegrain fókuszban helyezik el a detektorokat.

Röntgen- és gamma detektorok

A nagy energiájú tartományt az alábbiak szerint szokás további részekre osztani:

• extrém UV: 10-100 nm vagy 12-120 eV
• lágy röntgen: 1-10 nm vagy 120-1200 eV
• röntgen: 0,01-1 nm vagy 1,2-120 keV
• lágy gamma: 0,001-0,01 nm vagy 120-1200 keV
• gamma: <0,001 nm vagy >1200 keV

Geiger számláló Az első lágy gammasugárzást a Sco X-1-nek elnevezett égi forrásból detektálták 1962-ben egy rakétára helyezett Geiger számláló segítségével. Ez egy alacsony nyomású, rendszerint argon gázzal és némi alkoholgőzzel (vagy más szerves gáz) telt térrész, általában hengeres cső. Ennek fala, illetve a tengelyében elhelyezett drót elektródák, amik közel az átütési feszültségen vannak. Ha egy nagy energiájú részecske érkezik, az ionizálja a gázt. A kilökött elektront gyorsítja a két elektróda közötti tér, ami újabb ionizációkat eredményez, egy lavinaeffektus indul meg. Ennek során a két elektróda között kisülés történik, mintegy százmillió elektron éri el az elektródát, ami telítésbe is viszi a detektort. A jel tehát nem arányos a beérkezett részecske energiájával, csak jelzi annak beérkezését. Emiatt sokszor nem is önálló detektornak, csak triggernek használják.

Amíg a jel le nem cseng, vagyis újra az átütési szint közelébe nem töltődik fel a két elektróda, addig a detektor nem képes újabb részecske érzékelésére. Ezt az időt holtidőnek nevezik, tipikus értéke 200 mikromásodperc.

Proporcionális számlálók A proporcionális számlálók hasonlítanak a Geiger számlálókra, csak az elektródák között kisebb a feszültség, vagyis az erősítés mértéke kisebb, 10-100 ezerszeres. Így a beérkező részecske nem viszi telítésbe a detektort, a kimeneti jel arányos a beérkezett részecske energiájával. A spektrális felbontás nem túl nagy, kb. 40% 1 keV-on, 12% 10 keV-on. Többféle gáz használatos (argon, metán, xenon, szén-dioxid), általánosan 30 eV szükséges egy ion-elektron pár létrehozásához, vagyis egy 1 keV-os részecske kb. 33 elektront kelt. A gázkamrát többnyire egy ablakkal fedik, ami vékony műanyag vagy beríllium lemez.
Ha a jelet a katód mindkét végéről veszik le, akkor a jel erősségéből és alakjából a becsapódás helye is meghatározható. Több katód alkalmazásával pozícióérzékeny számlálók készíthetőek, az alábbi ábrán látható elrendezésben.

Az Einstein műholdon repült a fent vázolt detektor, a katódok távolsága 1 mm, az anód-katód távolság 3 mm, egy "pixel" átmérője 1,5 mm 1,4 keV-on, ami 1,5" feloldásnak felel meg.

MCP A már megismert MCP-k az EUV és kis energiájú röntgen tartományban is használhatóak. Az alábbi ábrán egy olyan elrendezés látható, ahol egy rács szerkezetű drótháló fogja fel a felgyorsított elektronokat, ami kimeneti jelei alapján meghatározható a részecske beérkezési helye 2" pontossággal.

Félvezető érzékelők E detektorok a fotoionizációt használják ki, nagy előnyük a jó spektrális felbontás, mivel egy germánium kristályban mindössze 2,9 eV szükséges egy elektron leválasztásához, míg az előbb megismert pl. argonnal töltött proporcionális számlálókban 30 eV. Az alábbi ábra egy PIN dióda szerkezetét mutatja. A hordozó többnyire germánium vagy szilícium, lítiummal szennyezve, és kb. 70 K-re hűtve.

Szcintillációs számlálók Az ionizáló fotonok nem feltétlenül a legkülső elektront szakítják le. Amennyiben egy belsőbb pálya válik üressé, úgy egy magasabb pályáról lejjebb lépő elektron egy fotont bocsát ki. Ezt a fényfelvillanást egy érzékeny detektorral, pl. fotoelektronsokszorozó cső segítségével észlelhetjük. Tipikus szcintillációs anyag a cézium-jodid nátriummal szennyezve, vagy valamilyen gáz, pl. argon, xenon, nitrogén vagy ezek keveréke. E detektorokkal a beérkező röntgen sugarak 3%-a érzékelhető, az energiafelbontás 3% 1 MeV-on. Két különböző anyagot alkalmazva egyazon detektorban azokban eltérő késleltetéssel jelenik meg a fényimpulzus, így erre alapozva bizonyos irányfelbontás érhető el. A röntgen és kozmikus sugarakat a jel alakja alapján lehet megkülönböztetni.

Szikrakamra Főként gamma sugarak detektálására, 20 MeV felett használatos a Geiger számlálókra emlékeztető detektor. Egymástól kis távolságokra helyezett volfrám lemezek nagy feszültségen vannak előfeszítve, amik között a beérkező részecske ionizáló hatására átüt a feszültség, a szikrák pedig kirajzolják a részecske útját. Ezáltal kb. 2 fokos irány- és 50%-os spektrális feloldás érhető el.

Ködkamra Ez az eszköz a magfizikusok körében igen elterjedt, benne valamilyen túltelített gőz található, amely a kamrán áthaladó részecske által létrehozott ionokra kondenzálódva kis cseppeket alkot és így kirajzolja a részecske útját. A buborékkamrában hasonló állapotban valamilyen folyadék található, az ebben keletkező buborékok rajzolják ki a pályát. Egyfajta irányszelekciót, illetve koincidenciamérést tesz lehetővé, ha az alábbi ábrán bemutatott elrendezést használjuk. A ködkamra alatt és felett elhelyezett Geiger-számlálók együttes jelzése indítja a sztereokamerákat.

Cserenkov detektor Tulajdonképpen a szcintillációs detektorokkal azonos felépítésűek, csak a fényimpulzus keltésének módja tér el. A nehéz kozmikus részecskék detektálására nagy, nagyon tiszta vízzel telt és PM csövekkel körbevett kamrát használnak, az elektronok és pozitronok detektálására magas nyomású szén-dioxiddal töltik meg a kamrát. Magában a légkörben is keletkezhet a Cserenkov sugárzás, ezt igen nagy fénygyűjtő képességű egyszerű távcsövekkel lehet detektálni (>10 m átmérőjű mozaiktükrök).

Irányszelekció nagy energiákon

Az előző szakaszban már tárgyaltuk egyes detektoroknál, hogyan lehet irányérzékennyé tenni egy érzékelőt. Több detektor azonban egyáltalán nem (pl. Geiger számláló) vagy csak kis felbontással érzékeny a belépő részecske irányára. Javítható a helyzet speciális elrendezések, több detektor együttes alkalmazásával (koincidencia mérések), de sokat segít távcső alkalmazása.
Az alábbi ábra Geiger számlálókból összeállított egyszerű "távcső" vázlatát mutatja példaként arra, hogy irányra nem érzékeny detektorokból hogyan lehet irányszelekcióra képes műszert összeállítani, illetve a koincidencia mérésre is jó példa:

Sok esetben maga a detektor kialakítása, más zavaró hatásoktól való árnyékolása egyfajta, kismértékű irányszelekciót ad, pl. az alábbi ábra egy szilárdtest gammasugár detektor szerkezetét mutatja:

A kollimátorok használata széles körben elterjedt a gamma- és röntgendetektorok között. Itt egyszerűen fizikailag korlátozzák a detektor látómezejét, pl. sok kis csövet méhsejt szerűen egymás mellé helyezve az alábbi ábra szerint:

Ezek a kollimátorok csak kis energiákon működnek, amikor is még nem hatol át a sugárzás a cellák falain; néhány ívperces feloldás érhető így el. A kollimátorok egy másik típusa a "rákszem", amit a következő ábra szemléltet:

Előnye ennek az olcsón kivitelezhető elrendezésnek, hogy nagy látómező (10-15 fok) mellett néhány ívmásodperces feloldás érhető el.
A kollimátorok egy harmadik változata a modulációs kollimátor vagy Fourier transzformációs távcső. Ez két vagy több, párhuzamos rácsból áll, a feloldás a rácsok távolságától (s) és a rácsállandótól (d) függ (feloldás d/s):

Több különböző rács is alkalmazható, illetve egymásra merőleges rácsokkal 2D felbontás is elérhető.

Egy másik kollimátor típus az egyszerű lyukkamera, ez azonban a kis effektív átmérő miatt csak fényes források esetén alkalmazható. Halványabb célpontokra nem lyukkamerát, hanem váltakozva átlátszó és átlátszatlan, koncentrikus körökből álló lencsét alkalmaznak.
Nem egy kifejezetten műszertechnika tárgykörébe tartozó eszköz, hanem egy módszer, de a fedések megfigyelése is - pl. amint a Hold elfed egy forrást - nagy pontosságú iránymeghatározást tesz lehetővé.
Végül említsük meg a reflexiós optikákat, amik nagy energiájú részecskék nagy áthatolóképessége miatt csak igen kis beesési szögek, súroló beesés esetén működnek, így felépítésük jelentősen eltér az optikai távcsövekétől. A Wolter-távcsöveknek három típusa van, mindegyik konfokális paraboloid és hiperboloid felületekből áll. Az alábbi három ábrán rendre az I., illetve a II. és a III. típus látható:

Több ilyen reflektorelem egymásba is helyezhető, így az effektív átmérőt növelhetjük. Az I. típus esetén ez így néz ki keresztmetszetben:

Súroló beesés hengertükrök esetén is megvalósítható, ekkor két egymásra merőleges tükörrel lehet képet alkotni, e megoldásnak viszont hátránya az erős asztigmatizmus.

Neutrínó detektorok

A neutrínó létezését 1930-ban jósolta meg Pauli, mert csak így nem sérült bizonyos magreakciók során az energia- és tömegmegmaradás elve. A részecske igen érdekes tulajdonságai miatt - nincs töltése, nulla vagy közel nulla nyugalmi tömege, nulla elektromos és mágneses momentum, nagy áthatolóképesség - sokáig nem is tudták detektálni. A csillagászatban nagy szerepe van e részecskének a napmodellek ellenőrzésében.
A detektorok a Cserenkov sugárzás mérésén vagy radiokémiai elven alapulnak. Az első kísérlet Dél-Dakotában volt egy aranybánya mélyén, ahol 610 t tetraklór-etilénnel teli tartályt helyeztek el. (A nagy mennyiségre azért van szükség, mert egyetlen neutrínó átlagosan 1 pc utat tehet meg folyékony klórban ütközés nélkül!) Ebben inverz béta bomlással a 37-es klór egy neutrínóval kölcsönhatva egy 37-es argont és egy elektront ad. Mivel az Ar nemesgáz, nem marad kötve, He gázzal ki lehet mosni a tartályból.
Több más detektort is építettek, volt egy Cserenkov detektor is (Kamiokande, Japán), a probléma mindenhol az volt, hogy kevesebb neutrínót találtak, mint amennyit a napmodellek jósoltak. A probléma megoldását az adta, hogy építettek olyan detektorokat, amik a három neutrínófajta egyikére, illetve másikára voltak érzékenyek. Ezek eredményei alapján állítható, hogy az egyes neutrínótípusok átalakulnak egymásba (neutrínó-oszcilláció).

Gravitációs hullám detektorok

Amennyiben egy tömeggel rendelkező objektum megváltoztatja helyzetét, akkor a gravitációs terének változását hordozó információ a téridő kontinuumban egyfajta hullámként terjed tova, fénysebességgel. E hullámok frekvenciája csillagászati objektumok esetében néhány kHz-től (összeomló, robbanó objektumok) néhány mikrohertzig terjednek (kettős rendszerek). A gravitációs hullámok leírása nagyon bonyolult, nem az elektromágneses sugárzásnál megszokott dipól, hanem kvadrupól jellegű.
Észlelésük igen nehéz, de ez nem a kis teljesítmény miatt van, hisz pl. a rádiócsillagászatban 10^-29 W/négyzetméter/Hz intenzitást is ki lehet mutatni, és a grav. hullámok fluxusa 10^-14 W/négyzetméter körüli. A probléma ott van, hogy a hullámok által egy kezelhető próbatesten okozott relatív méretváltozás, megnyúlás mértéke 10^-21 m nagyságrendű, ami a H atom átmérőjének egy billiomod része, és ekkora mértékű hosszváltozást kellene kimutatni. Az első generációs detektorok egy néhány méter nagyságrendű fémhenger méretváltozásait próbálták detektálni, sikertelenül. A második generációs, nagy karhosszúságú interferometrikus berendezések nemrégiben épültek, épülnek, s manapság készülnek az első megfigyelések. Az egyik legismertebb a LIGO (Laser Interferometric Gravitation Observatory), mely két 4 km-es karhosszúságú interferométerből áll. Egy ilyen berendezés elvi elrendezését mutatja a következő ábra:

Több LIGO-szerű detektort építenek, a sok zavaró körülmény kiszűrése (mechanikai, hőmérsékleti torzulások stb.) ugyanis nagyon nehéz, így koincidenciamérésekkel lehet csak egyértelműen detektálni egy jelet. További terv, hogy három műholdat lőnek fel, amik közötti távolságot mérnék interferometrikusan és ennek változásával detektálnák igen nagy bázisvonalon az áthaladó gravitációs hullámot (tervezett LISA detektor rendszer).