Способ определения наличия вершины взаимодействия заряженных частиц и ее координат в объеме трекового детектора

 

Изобретени1е относится к методам анализа ионизирующих излучений с помощью трековых детекторов, более конкретно - к способам определения наличия вершины взаимодействия заряженных частиц и ее координат. Целью изобретения является повышение точности способа. Цель достигается тем, что способ включает следующие операции: одновременное формирование разнесенных во входной плоскости когерентно-оптической системы изображения исследуемого события и изображения его пространственно-частотного спектра, повернутого на 90 , служащего эталоном, регистрация обобщенной голограммы Фурье по сигналу, отвечающему корреляционной функции изображения исследуемого события и эталона, и восстановление ее плоской волной. 2 ил. i (Л С 00 00 с 00 со «Ptfa/

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (g1) 4 G 01 T 5/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4087696/31-25 (22) 07.07.86 (46) 15.04.88. Бюл. )) - 14 (71) Ленинградский институт ядер-ной физики им. Б.П.Константинова (72) А.M.Áåêêåð и Н.И.Бухтоярова (53) 621.387.424(088.8) (56) Н.Andere et.а1. Implementation

and Performance of the Optical Trigger Used with the Rapid Cucling Bubble Chamber, Nuclear Instruments

and Methods vol 2 15, р. 377-384, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Ф 200023, кл . G О 1 Т 5/00, 1967.

Беккер А.М., Бухтоярова Н.И,, Стабников И.М, Применение голографии и оптической обработки информации в физике высоких энергий. В кн.

Современное состояние и перспективы оптических методов передачи,хранения и обработки информации. Л., 1984. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАЛИЧИЯ ВЕРИИНЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ И ЕЕ КООРДИНАТ В ОБЪЕМЕ ТРЕКОВОГО ДЕТЕКТОРА (57) Изобретение относится к методам анализа ионизирующих излучений с помощью трековых детекторов, более конкретно — к способам определения наличия вершины взаимодействия заряженных частиц и ее координат. Целью изобретения является повышение точности способа. Цель достигается тем, что способ включает следующие операции: одновременное формирование разнесенных во входной плоскости когерентно-оптической системы изображения исследуемого события и изо-бражения его пространственно-частото ного спектра, повернутого на 90 служащего эталоном, регистрация обобщенной голограммы Фурье по сигналу, отвечающему корреляционной функции изображения исследуемого события и эталона, и восстановление ее плоской волной. 2 ил.

1388819

Изобратение отно(.ится к экспериментальной физике высоких энергий,.

При использовании в физических эк-спериментах трековых детекторов, в частности быстроциклирующих пузырьковых камер малого объема, возникает задача выделения тех событий, где взаимодействие произошло в регистрируемом объеме.

Целью изобретения является повышение точности способа путем использования информации о треках вто, ричных частиц.

На фиг.1 изображена оптико-элек— тронная схема устройства для обнаружения наличия вершины взаимодействия в объеме детектора (когерентно-оптическая система); на фиг.2 — схема зеркально-линзовой системы, осуществляющей расщепление пучка и формирование требуемых изображений события и эталона.

Сущность изобретения состоит в том, что техническое решение.позволяет,анализируя выходной сигнал в реальном времени, выделять те точки на изображении событий, где пересекаются три и более. треков или их продолжений. При этом по интенсивности корреляционных пиков судят о количестве треков, пересекающихся в данной точке, а по положению корреляционного пика - о координатах вершины.

Способ работоспособен, когда треки частиц вблизи вершины можно считать прямыми, т,е. в случае отсутствия магнитных полей или магнитных ,полей малой напряженности.

Оптическая часть устройства состоит из источника 1 когерентного излучения 1, расширителя 2 пучка, иммерсионной кюветы 3, куда помещается транспарант. с анализируемым событием, зеркально-линзовой системы 4 (фиг.2), формирующей на входном управляемом транспаранте 5 изображение события и изображение его пространственно-частотного спектра поо

У вернутое на 90 вокруг волнового вектора. В оптическук) схему включены также: источник 6 когерентного излучения с расширителем 7, формиру)()щим плоскую волну, освещающую транспарант 5, линза 8, н передней фокальной плоскости которой расположен транспарант 5, а в задней — оптический транспарант 9, еще один исСпособ заключается в следующем.

Пучок колимированного света, прошедшего через транспарант с изобра30 жением анализируемого события, помещенный в иммерсионную кювету 3 или объем трекового детектора с помощью зеркально-линзовой системы 4 расщепляют на два идентичных повернутых друг относительно друга на о

90 и формируют в плоскости входного управляемого транспаранта 5 изображения события и его пространственно-частотного спектра, повернутого

40 на 90, служащего эталоном. Далее транспарант 5 освещают плоской волной, сформированной источником 6 и расширетелем 7, и отраженный модулированный свет пропускают через лин45 зу 8, которая в своей задней фокальной плоскости формирует одновременно пространственно-частотный спектр объекта и .эталона. Интерференционную картину этих двух спектров регистрируют с помощью оптически управляемого транспаранта 9, т.е. регистрируют на транспаранте 9 обобщенную голограмму Фурье. Полученную голограмму восстанавливают плоской волной. При этом отраженная транспарантом 9 волна модулируется в соответствии с законом

25 точник 10 когерентного света с расширителем 11 пучка, освещающий транспарант 9, линза 12, в передней фокалькой плоскости которой расположен транспарант 9,„ а в задней установлен сканирующий фотоприемник 13 (например, видикон телевизионной камеры), сигнал которого анализируется в электронном блоке 14 ° В устройство включен также блок 15 управления оптически управляемыми транспарантами.

Полупрозрачное .зеркало 16 расщепляет пучок на два, один пучок после этого отражается зеркалом 17, а второй — последовательно зеркалами 18 и 19, при этом ориентация зеркал выбрана таким образом, чтобы в пространстве сформировались два пучка 20 и 21 с требуемой ориентацией, Линзы 22 и 23 установлены так, чтобы входной оптически управляемый транспарант 5 находился в фокальной плоскости линзы 22 и в плоскости изображения исследуемого события,формируемого линзой 23. (F(R) +. с(к)/ = (Р(к)!

1388819

+ iG(R) + F (R)G(R) + F(R) G (R), где F(R) и G(R) — соответственно функции, описываю- 5 щие амплитуду пространственного спектра изображения и эталона.

В задней фокальной плоскости лин- 10 зы 12 формируется поле, распределение амплитуды которого соответствует выражению Фурье и значит содержит по теореме свертки компонент, представляющие собой коррекляцию объек- 15 та и эталона, В нашем случае эталон выбирают так, что он подобен объекту с той лишь разницей, что все прямые треки перенесены параллельно самим се- 20 бе так, чтобы они проходили через ,одну точку. Это следует из того, что спектр прямой есть прямая, поверо v нутая на 90 и проходящая через на- чало координат спектральной плоско- 25 сти. Таким образом амплитуда корреляционного сигнала в. некоторой точке пропорциональна числу треков или их продолжений, проходящих через эту точку, а интенсивность — квадрату этого числа.

Следовательно, точке вершины отвечает яркое корреляционное пятно, по интенсивности которого можно судить о числе вторичных частиц, т ° е. мно35 жественности события, а по положению — о координате вершины взаимодействия. Отсутствие пика с интенсивностью, превосходящей интенсивность фона более чем в 4 раза, говорит об отсутствии события в регистрируемом объеме (интенсивность пятна, равная четырем интенсивностям фона, отвечает пересечению двух прямых) .

Предла гаемый способ был реализован в устройстве, схема которого аналогична, представленной на фиг.1.

В качествеисточников когерентного света 1, 6 и 10 использовались гелий-неоновые лазеры ЛГ-52, расшири—

50 тели 2, 7 и 11 собирались из микрообъектов и объектов "Таир-3" с фокусным расстоянием 300 мм. В качестве Фурье преобразующих линз 8, 12 и 23 использовались также объективы "Таир-3", а в качестве линзы

22 объектив "Гелиос-40" с фокусным расстоянием 85 мм.

При модельных экспериментах в качестве оптически управляемых транспарантов использовались фотопластинки 8Е75 фирмы "Agfa-Gevaert".

При этом .транспаранты работали на просвет. Таким образом, модель не работала в реальном времени, так как требовалось некоторое время на обработку фотоматериала. Однако это отличие не носит принципиального характера, так как характеристики существующих оптически управляемых транспарантов приближаются к характеристикам фотоматериалов. Транспарант с моделью событий помещался в иммерсионную кювету и после выполнения всех описанных операций выходной сигнал коррелятора считывался телевизионной камерой "Волна-80 1" и анализировался с помощью телевизионного осциллографа С9-1.

Формула из обретения

Способ определения наличия вершины взаимодействия заряженных час тиц и ее координат в объеме трекового детектора, основанный на корреляционном сравнении изображения исследуемого события с эталоном, заключающийся в том, что формируют изображение исследуемого события во входной плоскости когерентно-оптической системы и анализируют сигнал в выходной плоскости, отвечающий кррреляционной функции иссследуемого события и эталона, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности способа, одновременно формируют разнесенные во входной плоскости когерентно-оптической системы изображение исследуемого события и изображение его пространственно-частотного спектра, повернутого на 90, служащее эталоном, а для получения сигнала, отвечающего корреляционной функции изображения исследуемого события и эталона, регистрируют их обобщенну() голограмму Фурье и восстанавливают ее плоской волной.

1388819

Фиа2

Составитель В.Дрыгин

Редактор Т.Парфенова Техред A.Êðàa÷óê Корректор В. Бутяга

Заказ 1576/47

Тираж 522

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4