一台 100 美元口袋型探測器，就能偵測穿越你身體的宇宙粒子

[peter]

一台 100 美元口袋型探測器，就能偵測穿越你身體的宇宙粒子  _渺子探測器，所有電子零件組裝成本僅 100 美元，從課堂學生到大型實驗專業科學家，這台口袋型裝置讓探測宇宙射線變得觸手可及。  https://technews.tw/2026/07/12/cosmicwatch-particle-muon/


為幫助更多人理解宇宙極端現象，德拉瓦大學物理學教授 Spencer Axani 發明一款僅餅乾盒大小的緲子偵測器「CosmicWatch」，全部電子零件只需約 100 美元即可組裝，每當緲子穿過裝置，它就會亮燈、記錄事件並儲存數據供後續分析

[peter]

據說幅射偵測改 塑膠閃爍體 價格低，但精確性下降了

Spencer Axani（德拉瓦大學物理教授）設計的 CosmicWatch muon detector，
核心輻射偵測元件不是 Geiger 管，也不是半導體輻射二極體，而是：
塑膠閃爍體（plastic scintillator） + SiPM（Silicon Photomultiplier，矽光電倍增器）

apd是很敏感的 單光子累增崩饋光電2極體，可偵測微弱光子


塑膠閃爍體（plastic scintillator） + SiPM（Silicon Photomultiplier，矽光電倍增器）
結構大約如下：
宇宙線 μ 子
     ↓
塑膠閃爍體 (Plastic scintillator)
     ↓  產生微弱閃光
SiPM (矽光電倍增器)
     ↓
前端放大 / discriminator
     ↓
Arduino / MCU 記錄事件
1. 塑膠閃爍體
CosmicWatch 使用的是類似：
EJ-200 / BC-408 類塑膠閃爍材料
尺寸約幾公分厚的方塊
當高能 μ 子穿過時：
μ 子 → 激發塑膠分子 → 產生紫外/藍光光子
典型光輸出：
約數千到上萬 photons / MeV


2. SiPM 是關鍵元件
它使用：SiPM（Silicon Photomultiplier）也叫：
MPPC（Multi-Pixel Photon Counter，Hamamatsu 名稱）
Geiger-mode avalanche photodiode array

內部其實是一大片微小 APD：

SiPM

+----------------+
| APD APD APD    |
| APD APD APD    |
| APD APD APD    |
+----------------+

每個 cell 工作在 Geiger mode
特色：工作電壓：約 30~70V
增益：約 10^5～10^6
可以偵測單光子等級訊號
所以塑膠閃爍體只產生很少光，也能抓到。


3. 為何不用 Geiger-Müller 管？
Geiger管：便宜，可以測 β、γ，但速度慢（dead time 約百 μs）
，
μ 子偵測需要：快速時間解析
可以做 coincidence，測宇宙射線 shower
所以閃爍體 + SiPM 更適合。


4. CosmicWatch 的 SiPM 型號
早期版本常見：
ON Semiconductor / SensL MicroFC 系列
Hamamatsu S13360 系列（MPPC）
後續版本有改版，但核心概念都是：
塑膠閃爍體 + SiPM


5. 這種 $100 美元裝置能測什麼？
它可以量：
地表 μ 子通量
約： 1 μ 子 / cm² / 分鐘
例如：
海平面
高山
飛機高度
μ 子數量會增加。
也能做：
火山密度 μ 子成像（muography）
建築物厚度研究
宇宙線教育實驗

以 IC 設計角度看，它其實很像一個
低成本 光子計數前端（SiPM + TIA + discriminator + MCU TDC）
 系統。您熟悉類比 IC 的話，
最關鍵的地方會是在 SiPM 後端的低雜訊跨阻放大器
與高速 comparator。