Вершинный детектор (его варианты)

 

I. Вершинный детектор, вклкгчающий детектор следов заряженных частиц и электронную систег у селекции актов взаимодействия исследуемого типа и управления их регистрацией с координатными детекторами на основе проволочных .камер, о тл ичающийся тем, что, с целью повышения эффективности отбора и точности определения координат частицы , инициировавшей акт взаимодействия исследуемого типа в объеме детектора следов заряженных частиц, электронная система селекции содержит дополнительные координатные детекторы , выполненные на основе пузырьковой камеры с острофокусными фотографическими системами и полупроводниковыми матричными формирователями сигналов изображения в качестве фотоприемников, при этом число дополнительных координатных детекторов равно по крайней мере двум, . при этом по крайней мере один из указанных дополнительных координатных детекторов размещен перед детектором следов заряженныхчастиц, а другой - после, по ходу пучка первичньк частиц, при этом в электронную систему селекции н управления регистрацией введена схема сравнения сигналов от указанных полупроводниковых матричных формирователей сигналов изображения, а в качестве детектора следов заряженных частиц применена пузырьковая камера с голографической системой регистрации следов частиц в ее объема и с полупроводниковым матричным формирователем сигналов изображения в качестве с ss фотоприемника. (Л 2. Детектор, включающий детектор следов заряженных частиц и электронс ную систему селекции актов взаимодействия исследуемого типа и управления их регистрацией с координатными детекторами на основе проволочных камер, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности отбора и точности определения коор:о эо о динат частицы, инициировавшей акт взаимодействия исследуемого типа в объеме детектора следов заряженных частиц, электронная система селекции 00 содержит дополнительные координатные детекторы, выполненные на основе пузырьковой камеры с острофокусными фотографическими системами и полупроводниковыми матричными формирователя- ,ми сигналов изображения в качестве фотоприемников, при этом число этих дополнительных координатных детекторов равно или превышает два, при этом по крайней мере, один из этих дополнительных координатных детекторов

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК.(19) (11) (д1) 4 6 01 Т 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Ц, АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3551909/18-25 (22) 15.02.83 (46) 15.12.85. Бкл . Р 46 (71) Объединенный институт ядерных исследований (72) Э.В.Козубский и И.И.Скрыль (53) 539 ° 1. 073. 3(088.8) (56) А.Рорр1еСоп, The performance

of the spectrometer for 1(А16

CERN 82-01, р, 133-141.

G.Zumerle, Desich performance of

the spectrometer А26, СЕРБ 82-01, р. 142-146, feg 2, р. 146 (54) ВЕРШИННЫЙ ДЕТЕКТОР (ЕГО ВАРИАНТЫ). (5? ) 1. Вершинный детектор, вклю-. чающий детектор следов заряженных частиц и электронную систему селекции актов взаимодействия исследуемого типа и управления их регистрацией с координатными детекторами на основе проволочных камер, о т л ич а ю шийся тем, что,.с целью повьппения эффективности отбора и точности определения координат частицы, инициировавшей акт взаимодействия исследуемого типа в объеме детектора следов заряженных частиц, электронная система селекции содер— жит дополнительные координатные детекторы, выполненные на оснояе пузырьковой камеры с острофокусными фотографическими системами и полупроводниковыми матричными формирователями сигналов изображения в качестве фотоприемников, при этом число дополнительных координатных детекторов равно по крайней мере двум, при этом по крайней мере один из указанных дополнительных координатных детекторов размещен перед детектором следов заряженных частиц, а другой — после, по ходу пучка пер— вичных частиц, при этом в электронную систему селекции и управления регистрацией введена схема сравне-. ния сигналов от указанных полупроводниковых матричных формирователей сигналов изображения, а в качестве детектора следов заряженных частиц применена пузырьковая камера с голографической системой регистр ации следов частиц в ее объеме и с полупроводниковым матричным формирователем сигналов изображения в качестве фотоприемника, 2. Детектор, включающий детектор следов заряженных частиц и электронную систему селекции актов взаимодействия исследуемого типа и управления их ре гистрацией с координатными детекторами на основе проволочных камер, отличающийся тем, что, с. целью повьппения эффективности отбора и точности определения координат частицы, инициировавшей акт взаимодействия исследуемого типа в объеме детектора следов заряженных частиц, электронная система селекции содержит дополнительные координатные детекторы, выполненные на основе пузырьковой камеры с острофокусными фотографическими системами и полупроводниковыми матричными формирователя,ми сигналов изображения в качестве фотоприемников, при этом число этих дополнительных координатных детекторов равно или превьппает два, при этом по крайней мере, один из этих дополнительных координатных детекторов .

1098408

f5 размещен перед детектором следов saряженных частиц, а другой после, по ходу пучка первичных частиц, при этом в электронную систему селекции и упр авле ния ре ги стр ацией введен а схема сравнения сигналов от указанных полупроводниковых матричных формирователей сигналов изображения, а в качестве детектора следов заряженных частиц применена стопка ядерных толстослойных фотоэмульсйй,,погруженная в рабочий объем пузырьковой камеры.

3, Детектор, включающий детектор следов заряженных частиц и электронную систему селекции актов взаимодействия исследуемого типа и управления их регистрацией с координатными детекторами на основе .проволочныхкамер, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности отбора и точности определения координат частицы, инициировавшей акт взаимодействия исследуемого типа в объеме детектора следов заряженных частиц, электронная система селекции актов взаимодействия исследуемого типа содержит дополнительные координатные детекторы, выполненные на основе пузырьковой камеры с острофокусными фотографическими системами и полупроводниковыми матричными формирователями сигналов изображения в качестве фотоприемников, при этом число этих дополнительных координатИз обретение отно сит ся к средствам, применяемым в физике элементарных частиц для регистрации актов вэ аимодействия ионизирующего излученияя с веще ст во м.

Известны вершинные детекторы— трековые (следовые) приборы, пред назн.аченные для селекции и регистрации вершин актов, взаимодействия элементарных частиц с веществом.

Зти приборы входят в состав спектрометров вместе с различного типа детекторами с электронным способом съема информации, часть из которых составляет собственно систему селекции актов вз аимодействия исследуеных детекторов равно или превышает два, при этом по крайней мере один из этих дополнительных координатных детекторов размещен перед детектором следов заряженных частиц, а другой после, по ходу пучка первичных частиц, при этом в электронную систему селекции и управления регистрацией введена схема сравнения сигналов от указанных полупроводниковых матричных формирователей сигналов изображения, а в качестве детектора сле дов заряженных частиц применен блок диэлектрического детектора, размещенный в объеме пузырьковой камеры.

4. Детектор по пп. 1-3, о т л и— ч а ю шийся тем, что острофокусные фотографические системы дополнительных координатных детекторов содержат плоские зеркала, размещенные в рабочем обьеме пузырьковой камеры и ориентированные под углом о а 45 к ее оси и плоскости ее иллюминатора.

5. Детектор по пп.1-3, о т л ич а ю шийся тем, что острофокусные фотографические системы дополнительных координатных детекторов выполнены в виде афокальных оптических систем с телецентрическим кодом лучей в пространствах объекта и изображения и содержат светоделители, установленные перед полупроводниковыми матричными формирователями сигналов изображения. мого типа для обеспечения избирательного режима регистрации, В задачу системы селекции входит отбор для регистрации актов взаимодействия исследуемого типа, в задачу детектора следов заряженных частиц — регистрация следов заряженных частиц в области вершины взаимодействия с высоким разрешением, а в задачу всего спектрометра — определение характеристик исследуемых процессов. Регистрация информации о координатах вершины акта взаимодействия частиц с веществом производится избирательно, преимущественно событий исследуемого типа, а не всех возможных, поэтому под

1098408 4 вершинным детектором понимается комплекс состояний из собственно детектора — трекового прибора и системы селекции актов исследуемого типа, обеспечивающей управление процессом регистрации.

В качестве трековых детекторов применяются пузырьковые камеры, стопки толстослойных ядерных фотоэмульсий, диэлектрические детекторы заряженных частиц (минералы, стекла, высокополимерные органические пленки) и стримерные камеры. В систему селекции {триггер) входят различного типа детекторы с электронным способом съема информации и в их числе координатные детекторы на основе проволочных камер искровые, пропорциональные, дрейфовые и т.д.1 .

Эффективность регистрации актов взаимодействия частиц с веществом в установках с вершинным детектором существенно зависит от точности локализации инициировавших акты взаимодействия исследуемого типа частиц, т.е. точности координатных детекторов на основе проволочных камер, и от количества вещества на пути от проволочного координатного детектора до регистрирующего объема следового детектора. Чем больше вещества в указанном интервале между проволочной. камерой и следовым детектором, тем вероятнее появление фоновых (ложных) событий. Чем ниже точность координатных проволочных детекторов, тем ниже эффективность отбраковки (селекции) фоновых событий. Точность координатных детекторов на основе проволочных камер составляет величины порядка 1 мм, в лучшем случае несколько десятых долей миллиметра.

Ближайшим к предлагаемому техническому решению является вершинный детектор спектрометра, включающий детектор следов заряженных частиц и электронную систему селекции актов взаимодействия исследуемого типа и управления их регистрацией (триггер), включающую группу координатных детекторов на основе проволочных пропорциональных камер, размещенных вне детектора следов заряженных частиц (пузырьковой камеры).

Недостатком известного технического решения является относительно невысокая точность определения координат частиц, инициировавших акт взаимодействия исследуемого типа, 5

15 которая обусловлена, с одной стороны, точностью проволочных координатных детекторов и с другой стороны — расположением этих координатных детекторов на значительном расстоянии от детектирующего объема вершинного детектора и наличием в зазоре между ними стенок камеры — источника фоновых событий.

Целью изобретения является повышение эффективности отбора и точности определения координат частицы, инициировавшей акт взаимодействия исследуемого типа.в объеме детектора следов заряженных частиц.

Цель достигается благодаря тому, что в вершинном детекторе, включающем детектор следов заряженных частиц и электронную систему селекции актов взаимодействия исследуемого

20 типа и управления их регистрацией с координатными детекторами на основе проволочных камер, электронная система селекции содержит дополнительные координатные детекторы более высокой точности, выполненные на основе пузырьковой камеры с острофокусными фотографическими системами и полупроводниковыми матричными формирователями сигналов изображения в качестве фотоприемников, при этом число этих дополнительнительных координатных детекторов равно IIo крайней мере двум, при этом по крайней мере один из указанных дополнительных ко- . ординатных детекторов размещен перед детектором следов заряженных частиц, а другой — после, по ходу пучка первичных частиц, при этом в электронную систему селекции и управления

40 регистрацией введена схема сравнения сигналов от указанных полупроводниковых матричных формирователей сигналов изображения, а в качестве детектора следов заряженных частиц

45 применена пузырьковая камера с голографической системой регистрации следов частиц в ее объеме и с полупроводниковым матричным формирователем сигналов иэображения в качестве

50 фотоприемника.

Аналогичным образом достигается поставленная задача в том случае, когда в вершинном детекторе в качестве детектора следов заряженных частиц применена стопка толстослойных ядерных фотоэмульсий, погруженная в рабочий объем пузырьковой камеры или блок диэлектрического ве! 098408 щества, размещенного в объеме пузырьковой камеры.

Кроме того, цель достигается тем, что острофокусные фотографические системы дополнительных координатных 5 детекторов содержат плоские зеркала, размещенные в рабочем объеме пузырьковой камеры и фиксированные под о углом в 45 к ее оси и плоскости ее иллюминатора, а также тем, что острофокусные фотографические системы дополнительных координатных детекторов выполнены в виде афольных оптических систем с телецентрическим хо" дом лучей в пространствах объекта и

1 изображения и содержат светоделители, установленные перед полупроводниковыми матричными формирователями сигналов иэображения.

Возможны три варианта вершинного детектора, в котором сочетается один из трех видов детектора следов заряженных частиц пузырьковая камера„ стопка толстослойных ядерных фотоэмульсий, диэлектрический детектор) и система селекции актов взаимодействия частиц исследуемого типа,включающая группу дополнительных координатных детекторов более высокой точности, выполненных на основе пузырьковой камеры с острафокусными фото.графическими системами и полупроводниковыми матричными формирователями сигналов изображения, которые (дополнительные координатные детекторы) 3S обеспечивают определение координат частиц в непосредственной близости к регистрирующему объему трекового детектора или даже внутри регистрирующего объема трекового детектора. 40

Каждый из трех перечисленных вариантов вершинного детектора состоит из двух основных частей: детектора следов заряженных частиц и системы селекции. Во всех трех вариантах тре- 45 ковые детекторы различны, а системы селекции идентичны. Система селекции каждого из трех вариантов вершинного детектора включает координатные детекторы, выполненные на основе про- 50 волочных камер (это признак прототипа и дополнительные координатные детекторы, выполненные на основе .пузырьковой камеры с острофокусными фатогр афическими системами (отличитель- у ный признак) .

В первом варианте вершинного деектора, в котором используется в качестве следов детектора sapKKeHHbIx частиц пузырьковая камера, дополнительные координатные детекторы системы селекции на основе острофокусных фотографических систем размещены в общем объеме пузырьковой камеры. В других вариантах с детекторами следов заряженных частиц на основе фотоэмульсий и диэлектрических средблоков детекторы следов заряженных частиц погружены в объем дополнительной пузырьковой камеры с острофокусными фотографическими системами.

B первом варианте вершинного детектора, выполненного на основе пузырьковой камеры, цель (повышение эффективности и точности) достигается благодаря тому, что в вершинный детектор введены промежуточный фотоприемник для регистрации голограммы и устройство для передачи изображения с промежуточного фотоприемника на носитель изображения долговременного хранения, управляемое от электронной системы селекции актов взаимодействия исследуемого типа, что указанный промежуточный фотоприемник для регистрации голограммы рабочего объема пузырьковой камеры выполнен на основе многоэлементного фотоприемника с электронным способом считывания информации в виде полупроводникового матричного формирователя сигналов изображения, что в систему селекции вершинного детектора введены по крайней мере два дополнительных координатных детектора, выполненных на основе фотографических систем, строящих острофокусные изображения профиля пучка частиц. в объеме пузырьковой камеры в непосредственной близости к границам голографируемой части рабочего объема пузырьковой камеры соответственно на входе и на выходе пучка частиц в эту голографируемую часть рабочего объема пузырьковой камеры, что в указанных дополнительных координатных детекторах на основе острофокусных фотографических систем в качестве фотоприемников применены многоэлементные фотоприемники с электронным способом съема информации в виде полупроводниковых матричных формирователей сигналов изображения,что в систему селекции введена схема логического сравнения изображений профиля пучка частиц в нескольких се098408

7 1 чениях (по крайней мере в двух сечениях — до рабочего объема пузырьковой камеры и после), схема сравнения, в свою очередь, управляет процессом передачи изображения голограммы с промежуточного фотоприемника на носитель долговременного хранения информации о профиле пучка частиц, например разности двух или нескольких изображений профиля пучка частиц, что для вывода изображения профиля пучка частиц, регистрируемых острофокусными фотографическими системами, в рабочий объем пузырьковой камеры по разные стороны от его голографируемой части введены два плоских зеркала, установленные о под углом 45 к плоскостям иллюминаторов корпуса пузырьковой камеры и к направлению пучка частиц, что острофокусные фотографические системы координатных детекторов системы селекции выполнены на основе афокальных оптических систем с телецентрическим ходом лучей в пространствах объекта и изображения и светоделительной пластинки, установленной перед многоэлементными фотоприемниками, для обеспечения равномасштабности изображений профиля пучка частиц и тем самым упрощения процедуры логического сравнения изображений . профиля пучка частиц и ускорения выработки управляюще го сигнала на передачу иэображения голограммы с промежуточного фотоприемника на носитель долговременного хранения.

Во втором варианте вершинного детектора на основе стопки ядерных толстослойных фотоэмульсий цель достигается благодаря тому, что стопка ядерных фотоэмульсий погружена в рабочий объем пузырьковой камеры так, что на границах стопки эмульсий на входе пучка в стопку и на выходе пучка частиц из стопки образованы два отсека, заполненные рабочей средой пузырьковой камеры, что электронная система селекции вершинного детектора дополнена по крайней мере двумя координатными детекторами, что эти дополнительные координатные де:текторы выполнены на основе оптических систем, строящих острофокусные изображения профиля пучка частиц в непосредственной близости от стопки . ядерных эмульсий, регистрируемого в момент следочувствительности жидкости в указанных отсеках пузырьковой камеры, что в указанных оптических системах применены в качестве фотоприемников многоэлементные полупроводниковые матричные формирователи сигналов изображения, что считывающие устройства с указанных фотоприемников подключены к схеме логического сравнения изображений профиля пучка частиц, которая управляет npo ð цессом передачи информации на носитель долговременного хранения информации о координатах пучковых частиц, испытавших акт взаимодействия в стопке ядерных фотоэмульсий по результатам сравнения изображений профиля пучка частиц.

В третьем варианте вершинного детектора на основе блока диэлектрического детектора цель достигается благодаря тому, что указанный блок ди.электрического детектора погружен в рабочий объем пузырьковой камеры

: так, что разделяет этот объем на два отсека, расположенные по пути пучка частиц соответствеНно на входе пучка частиц в блок диэлектрического, детектора и на выходе из него, что в электронную систему селекции вершинного детектора введены два или более дополнительных координатных детекто» ра что указанные дополнительные координатные детекторы вершинного детектора выполнены на основе оптических систем, строящих острофокусные изображения профиля пучка частиц в укаэанных двух отсеках объема пузырьковой камеры, что в указанных оптических системах для регистрации профиля пучка частиц применены многоэлементные фотоприемники с электронным способом считывания в виде полупроводниковых матричных формирователей сигналов иэображения, что в систему селекции введена схема логического сравнения изображений профи 5 ля пучка частиц, которая вырабатывает управляющий сигнал на запись информации о профиле пучка частиц на носитель долговременного хранения, а именно, координат частиц, испыS0 тавших исследуемое взаимодействие в блоке диэлектрического детектора.

Цель во всех вариантах достигается благодаря тому, что оптические системы, строящие острофокусные изображения профиля пучка частиц вблизи границ регистрирующего объема вершинного детектора и в самом объеме вершинного детектора, выполнены на

1098408 10 основе оптических систем с телецентрическим ходом лучей в пространствах объекта и изображения, позволяющих получать одномасштабные изображения профиля пучка частиц в разных сечениях с минимальными систематическими искажениями, а также применены многоэлементные твердотельные фотоприемники с высокой точностью расположения ячеек, что упрощает и ускоряет процедуру логического сравнения изображений профиля пучка частиц и выработки управляющего сигнала на запись информации о пучковых частицах (координатах на входе и выходе в вершинный детектор) на носитель дол-говременного хранения.

Цель во всех вариантах вершинного детектора достигается также благодаря тому, что для получения изображений профиля пучка частиц в объем пузырьковой камеры введены два плоских зеркала, которые размещены по разные стороны от голографируемой части рабочего объема в первом варианте, стопки ядерных фотоэмульсий во втором варианте и блока диэлектрическогоо детектора в третьем варио анте, под углом 45 к плоскости иллюминатора пузырьковой камеры и к направлению пучка частиц, так как при этом до ст Й гае т ся от вод громоздкой аппаратуры систем освещения и фотографирования от трассы пучка частиц и тем самым снижение количества вещества между внешними детекторами электронной системы селекции и дополнительными координатными детекторами, регистрируюшими профиль пучка частиц в непосредственной близости от рабочего объема вершинного детектора.

Цель в первом и третьем вариантах вершинных детекторов достигается также благодаря тому, что прозрачность среды в рабочем объеме вершинного детектора в оптическом диапазоне pает возможность увеличить число дополнительных детекторов на основе острофокусных оптических фотосистем, размеcTHв . cooTветствующие плоско TH регистрации профиля пучка частиц в самом рабочем объеме верщинного деТехТора и введя соответствующее число дополнительных фотоприемников и светоделительных пластинок.

На фиг.1 и 2 показан первый вариант предлагаемого вершинного детектора; на фиг.3 и 4 — второй и третий варианты.

5

На фиг.1 показан вершинный детекТор на основе пузырьковой камеры.

Он содержит корпус пузырьковой камеры 1, плоскопараллельные иллюминаторы 2.1 и 2.2 в корпусе 1, импульсный источник света 3 (лазер), оптическую систему 4, формирующую параллельный, освечивающий рабочий объем пузырьковой камеры, поток света от источника света 3, фоторегистратор 5 голограммы рабочего объема пузырьковой камеры, центральную часть объема пузырьковой камеры 6, голограмма которой регистрируется фото регистром 5, детекторы 7, 8 заряженных частиц с электронным съемом информации, установленные на пути пучка частиц на входе и на выходе из рабочего объема пузырьковой камеры соответственно, схему логического выделения событий искомого типа 9 по сигналам с детекторов 7 и 8, формирующая импульс запуска на поджиг импульсного источника света 3, плоские зеркала 10.1 и 10.2, установленные о в корпусе 1 под 45 к иллюминаторам

2.1 и 2.2, оптическую систему 11, формирующую изображения профиля пучка частиц в двух плоскостях 12 и 13 на входе и выходе из голографируемой части объема пузырьковой камеры 6 соответственно, плоскости 12 и 13 в объеме камеры, . ограничиваюшие центральную часть и ориентированные под прямым углом. к направлению пучка частиц, светоделитель 14, фоторегистраторы изображений 15 и 16 профиля пучка частиц в плоскостях 12 и

13 соответственно, схему сравнения изображений 17, зарегистрированных фотоприемниками фоторегистраторов

15 и 16, формирующую управляющий импульс на блок передачи информации

18 с фоторегистратора 6 и фоторегистраторов 15 и 16 на регистратор информации долговременного хранения 19.

В фоторегистраторах 5, 15 и 16 в качестве фотоприемников применены мозаичные многоэлементные фотоприемники с электронным .съемом информации в виде полупроводниковых матричных формирователей сигналов иэображения, Работа данного вариант а вершинного детектора протекает следующим образом.

В пузырьковой камере 1 совершаются циклы расширения — сжатия жидкос1098408

12 ти. Детекторы заряженных частиц электронной схемой информации регистрируют частицы и выдают сигналы на схему 9, которая в случае, если произошло в объеме камеры событие искомого типа в момент следочувствительности пузырьковой камеры, выдает сигнал на поджиг импульсного источника света. Происходит освечивание объема камеры 6 световым потоком, сформированным оптической системой

4, и на фоторегистраторе 5 регистрируется голограмма следов частиц в объеме 6. Все перечисленные операции являются общими и для прототипа и для предлагаемого устройства. В отличие от прототипа в предлагаемом устройстве одновременно с регистрацией голограммы объема производится регистрация оптических изображений двух эон рабочего объема пузырьковой камеры: одной на входе пучка в область 6 и другой на выходе. Регистрация этих изображений производится благодаря тому, что часть светового потока от источника- света 3, сформированного оптической системой

4, посредством зеркал 10,1 и 10,2, проводится через объем пузырьковой камеры по направлению полета пучковых частиц и далее направляется в оптическую систему 11, которая строит изображения двух плоскостей 12 и 13 на фоторегистраторах 15 и 16. Фотоприемники фоторегистраторов 15 и 16 установлены в плоскостях изображений плоскостей 12 и 13, соответственно образованных оптической системой 11 и светоделителем 14. Оба изображения на фотоприемниках 15 и 16 имеют вид типа звездного неба и представляют собой профиль пучка частиц в двух сечениях (до объема 6 и после

Оба эти изображения имеют одинаковый масштаб и в том случае, когда в камере не было акта взаимодействия пучковых частиц с веществом, оба эти изображения совпадают друг с другом в пределах аппаратурных погрешностей.

Схема 17 производит сравнение изображений с фоторегистраторов 15 и 16, производя вычитание изображения профиля пучка частиц на входе в область из изображения профиля пучка частиц на выходе из этой области. В этом случае, когда сравнение указанных изображений профилей пучка в дополнение к сигналу о наличии события искомого типа в пузырьковой камере подтверждает, что такое событие произошло между плоскостями 12 и 13, т.е. в голографируемой части объема 6 пузырьковой камеры, устройство выдает команду устройству на считывание голограммы с фоторегистратора 5 и за пись ее на носитель долговременного хранения 19 и передает устройству для записи разностной информации с фото10 регистраторов 15 и 16, после чего дает команду на стирание информации с фоторегистраторов 5, 15 и 16. После этого вершинный детектор готов к регистрации очередного события.

На фиг.1 электронная схема селекции представлена дополненной только двумя оптическими острофокусными системами для регистрации профиля пучка частиц в пределах рабочего объема пузырьковой камеры, что сделано ради простоты чертежа. Очевидным образом, число таких доголнительных оптических систем может быть увеличено и тем самым обеспечена регистрация профиля пучка частиц в пределах рабочего объема пузырьковой камеры в нескольких сечениях и в том числе в голографируемой части рабочего объема пузырьковой камеры, Число таких систем определяется типом исследуемых событий актов взаимодействия и наиболее частым значением будет — 3, как минимальное число, необходимое для выделения частиц с точкой излома траектории в пределах рабочего объема

35 пузырьковой камеры.

Таким образом, в предлагаемом устройстве в отличие от прототипа дополнительная фотографическая система

40 дает возможность повысить строгость селекции„ т.е. отбраковать события, которые произошли вне зоны, например в стенках корпуса пузырьковой камеры, и зарегистрировать координаты входа в объем 6 тех пучковых частиц, которые испытали акт взаимоцействия в объеме 6.

На фиг.2 представлен также первый вариант вершинного детектора на основе пузырьковой камеры, который отличается от nyeдставлечного на фиг.1 устройства некоторыми конструктивными видоизменениями. На фиг.2 применены те.же обозначения, что и на фиг. 1. В отличие от фиг.1 здесь использованы два светоделит.еля 14. 1 и

14.2.

В устройстве, изображенном на фиг.1; голограмма рабочего объема

1098408 пузырьковой камеры регистрируется в перпендикулярном пучку направлении, а в устройстве, представленном на фиг.2 голограмма регистрируется по направлению пучка частиц.

Работа устройства, представленного на фиг.2, протекает идентичным с устройством, представленным на фигуре 1, образам.

Второй вариант предлагаемого устройства, а именно вершинного детектора на основе стопки толстослойных ядерных фотоэмульсий, предст авлен на фиг.3. Здесь использованы те же обозначения, что и на фиг.1 и 2, но со следующими изменениями:

3. 1 и 3.2 — два импульсных источника света;

4.1 и 4.2 — две оптические систеmi, формирующие два потока света для освещения двух отсеков пузырьковой камеры;

11.1 и 11.2 — две оптические острофокусные системы;

14.1 и 14.2 — светоделители;

20.1 и 20,2 — отсеки объема пузырьковой камеры. образованные благодаря помещению стопки эмульсий.

В этом варианте стойка ядерных фотоэмульсий выполняет две функции: вершинного детектора и долговременного носителя информации о регист- рированных событиях.

Работа второго варианта устройства протекает следующим образом.

В случае поступления сигнала в системы селекции об исследуемом событии производится поджиг импульсных ламп и освечивание отсеков объема пузырьковой камеры. На фотоприемниках образуются изображения профиля пучка частиц, эти изображения сравниваются и в случае обнаружения несовпадения и этих изображений, т,е в случае акта взаимодействия в ядерной эмульсии, производится запись координатной метки следа, вызвавшего взаимодействие на носитель долговременного хранения. В случае если в камере произошло несколько взаимодействий, производится запись координат всех частиц, вызвавших взаимодействия. После окончания сеанса облучения вершинного детектора в пучке частиц ядерная эмульсия,извлекаемая из пузырьковой камеры, подвергается химической обработке, и при просмотре и измерении актов взаимодействия в ней информация о координатных метках с носителя дол говременного хранения используется с целью сокращения времени поиска события.

Третий вариант вершинного детектора на основе диэлектрического де тектора в объеме пузырьковой камеры прецставлен на фиг.4. В этом варианте устройства функции вершинного детектора выполняет блок диэлектрического детектора аналогично стопке ядерных фотоэмульсий в варианте 2.

Различие этого варианта от варианта 2 обусловлено прозрачностью диэлектрического детектора, в связи с чем оказывается возможным использование одного источника света для освечивания обеих частей рабочего объема пузырьковой камеры (до блока и после).

Работа данного варианта вершинного детектора протекает полностью аналогично варианту 2. Различие состоит только в химической обработке ди зле ктриче ско го де те кто р а.

Необходимо подчеркнуть, что для отдельных задач может оказаться целесообразным регистрирование профиля пучка частиц не в двух сече30 ниях (на входе блока и на выходе из него), а в большем числе сечений, В этом случае вариант 3 устройства видоизменяется очевидным образом: в объем камеры вводятся несколько блоков диэлектрического детектора с зазорами между ними, которые заполняются жидкостью пузырьковой камеры, и добавляются каналы фоторегистрацни профиля пучка в соответствующим зазорах между блоками. В этом случае

40 благодаря очевидному усложнению устройства достигается более точная локализация акта взаимодействия.

Указанные дополнительные фотографические системы, предназначен45 ные для формирования изображений профиля пучка частиц в окрестности вершинного цетектора выполняют функцию координатных детекторов системы селекции, размещенных в непосредст50 венной близости от рабочего объема вершинного детектора, Одновременно эти координатные детекторы имеют общие элементы с системой фоторегистрации пузырьковой камеры. Среди

55 различных возможных оптических систем для регистрации изображений профиля пучка частиц имеют предпочтение афокальные оптические системы, т,е.

16

1098408

15,50

55 системы с телецентрическим ходом лу- . чей как в пространстве объекта, так и в пространстве изображений по той причине, что в этом случае легко достигается одномасштабность изображений профиля пучка в двух значительно отдаленных друг от друга сечениях и при этом формирование этих двух изображений достигается посредством одной оптической системы и светоделительных пластинок.

Отличительными признаками всех трех вариантов устройства являются дополнение системы селекции актов взаимодействия в объеме вершинного детектора по крайней мере еще двумя координатными детекторами на пути пучковых частиц; выполнение этих координатных детекторов в виде устройств для фоторегистрации изображений одного или нескольких сечений профиля пучковых частиц на входе в рабочий объем вершинного детектора и на выходе из этого объема; применение в качестве фотоприемников полупроводниковых матричных формирователей сигналов изображения с электронным способом считывания информации; наличие схемы сравнения изображений профиля пучка частиц в двух или более сечениях в окрестности рабочего объема вершинного детектора и формирования управляющего импульса на запись координат пучковых частиц, испытавших взаимодействие исследуемого типа в рабочем объеме вершинного детектора; выполнение устройств для фоторегистрации изображений профиля пучка частиц с применением афокальной оптической системы с телецентрическим ходом лучей в пространствах объекта и изображения и светоделителей; наличие плоских зеркал в рабочем объеме пузырьковой камеры, расположенных под о углом 45 к иллюминаторам и пучку частиц.

Отличительными признаками первого варианта предлагаемого устройства являются наличие промежуточного фотоприемника для регистрации голограммы рабочего объема вершинного детектора и выполнение его в виде многоэлементного фотоприемника с электронным способом считывания информации на основе полупроводникового матричного формирователя сигналов изображения, наличие управляемого устройства для передачи голограммы с проt0

45 межуточного фотоприемника на носитель долговременного хранения.

Указанная совокупность отличительных признаков обеспечивает устройству (его вариантам) ряд преимуществ по сравнению с принятым прототипом. Среди этих преимуществ необходимо отметить следующие: получение информации о координатах в сечениях пучка частиц в непосред- ственной близости к рабочему объему вершинного детектора повышает эффек . тивность отбраковки фоновых событий повышение точности определения координат пучковых частиц, вызвавших взаимодействие в вершинном- детекторе, до уровня 20 мкм (размер структурной ячейки многоэлементного фотоприемника) при диаметре изображения пучка частиц около 15 мм с возможностью дальнейшего повышения точности локализации при условии пропорционального уменьшения изображения сечения пучка частиц или, наоборот, снижения точности локализации и для изображения пучка большего сечения: возможность отказа от записи голограммы рабочего объема вершинного детектора на носитель долговременного хранения в первом варианте предлагаемого устройства в случае, если сравнение иэображений профилей пучка частиц в двух сечениях укажет на отсутствие искомого акта взаимодействия на данной голограмме.

И случае применение предлагаемого устройства вместо прототипа возможно получение положительного эфгфекта, обусловленного перечисленными преимуществами, который s аключается в следующем.

Более строгая фильтрация фоновых событий, например, в стенках вер- шинного детектора повлечет повышение плотности исследуемых событий среди зарегистрированных и, следовательно, приведет к повышению эффективности регистрации исследуемых событий.

Более строгая локализация координат пучковых частиц, которые вызывают акты взаимодействия в рабочем объеме вершинного детектора, позволяет снизить область поиска следов частиц в вершинном детекторе, относящихся к исследуемому акту взаимодействия и, следовательно, снижает трудоемкость поиска и измерения.

j 098408

Регистрация голограммы.в первом варианте на промежуточном фотоприемнике позволяет снизить расход фотоматериала на носитель долговременного хранения голограмм, за счет отказа от перезаписи с промежуточного фотоприемника на носитель долговременного хранения пустых голограмм.

Таким образом, предложенные технические решения по сравнению с прототипом позволяют повысить точность определения координат частицы, инициировавшей акт взаимодействия исследуемого типа в объеме детектора следов заряженных частиц, в 10-50 раз, а также повысить эффективность отбора событий исследуемого типа за счет введения дополнительной системы селекции и сокращения количества вещества между местом положения исследуемого

1О события и дополнительными координатными детекторами, )098408

109 8408

Техред О. Ващишина Корректор И.Муска

Редактор О.Юркова

Тираж 747 Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Заказ 8128/2

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4