Устройство для поиска следов частиц

 

Изобретение относится к технике регистрации ионизирующих излучений с помощью трековых детекторов. Целью изобретения является повышение точности измерений путем уменьшения аберраций в мезооптических изображениях прямых следов частиц. Цель достигается тем, что устройство содержит систему формирования сходящегося пучка света, систему поступательно-вращательного перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии, пьезооптическое зеркало с образующей в виде дуги эллипса. Оптический интерфейс с плоскими зеркалами и зеркальной призмой, фотоприемник на основе матрицы прибора с зарядовой связью и блок записи данных. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

SU 15838 (51)5 С 01 Т 5/10

Г СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

П ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬ1ТИЯМ

П,И ГННТ СССР

НАПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ! (3)) 4617088/31-25 (Д2) 06 ° 12 ° 88 ()6) 07.08.90. Бюл. N- 29 (71) Объединенный институт ядерных исследований (12) Бенце Дьердь, Кишваради Аттила, !

Молнар Ласло (HU) и Л.M. Сороко (SU) (53) 539. 1. 073 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР кл. G О) Т 5/10, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Р .1249601, кл. G 01 Т 5/10, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОИСКА СЛЕДОВ

ЧАСТИЦ (57) Изобретение относится к технике регистрации ионизирующих излучений !

Изобретение относится к эксперим нтальной физике элементарных част ц и может быть использовано в техн ке трековых детекторов при исследовании свойств элементарных, в частности, короткоживущих частиц.

Цель изобретения — повышение точности измерений путем уменьшения аберраций в мезооптических изображениях прямых следов частиц, а также

1 соaдaниe условий для одновременного на блюдения левого и правого мезооптимеских изображений прямого следа частицы. !

: На фиг. l приведено устройство для по ска следов частиц; на фиг.2— .хо)ц лучей в сагиттальном сечении.

Устройство содержит систему 1 формирования сходящегося пучка света, ме)зооптическое зеркало 2 с образуюс помощью трековых детекторов. Целью изобретения является повышение точности измерений путем уменьшения аберраций в мезооптических изображениях прямых следов частип, Цель достигается тем, что устройство содержит систему формирования сходящегося пучка света, систему поступательновращательного перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсни, мезооптическое зеркало с образующей в виде дуги эллипса, оптический интер-. фейс с плоскими зеркалами и зеркальной призмой, фотоприемник на основе матрицы прибора с зарядовой связью и блок записи данных. 2 ил. щей в виде дуги эллипса, систему 3 поступательного и вращательного перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии, плоские зеркала 4 (три © в каждом плече оптического интерфейса), зеркальную призму 5, собирающую ЯАР цилиндрическую линзу 6, матрицу ПЗС 7, QQ блок 8 записи данных. Элементы (4+4+ ф

+6+4+5) в двух плечах образуют опти- ф ческий интерфейс устройства.

Ядерная фотоэмульсия просвечивается сходящимся пучком света, лучи света, дифрагированные на прямом следе частицы, попадают на мезооптическое зеркало 2 и отражаются от него, об- 3, разуя два мезооптических изображения в месте расположения второго фокуса указанного мезооптического зеркала, на своем пути до второго фокуса лучи света испытывают отражение на

1583899 угол 90 в зеркалах 4+4+4 и в зер кальной призме 5, а такх<е подвергают— ся фокусировке в собирающей цилиндрической линзе 6. При этом фокусировка идет не в плоскости чертежа, как это показано в правой части фиг.l, а в плоскости, перпендикулярной плоскости укаэанного чертежа, т.е. вдоль угловой координаты, а не вдоль ра- . диальной координаты, как в известном устройстве. Два мезооптических изображения искомого прямого следа частицы„ левое и правое, формируются на одной матрице ПЗС 7, выходные сиг- 15 налы с которой поступают в блок 8 записи данных, куда подают также данные о положении ядерной фотоэмульсии: координаты Х,Y а также угол повсро6g„

2О

В устройстве увеличение вдоль радиальной координаты выполняет само мезооптическое зеркало 2. Это обеспечивается тем, что расстояние по лучу света от второго фокуса эллипса 25 до мезооптическог0 зеркала по крайней мере в три раза больше расстояния по лучу света от первого фокуса (от прямого следа частицы в ядерной фотоэмульсии) до мезооптического зеркала. Поэтому необходимость в рассеивающей цилиндрической линзе, которая имелась в известном устройстве, полностью отпадает. Тем самым исчезает источник аберрации и условия для их образова35 ния, Последнее следует из того, что крайние лучи света, формирующие мезооптические изображения прямого следа частицы, сходятся под углом, который по крайней мере в три раз меньше угла захвата каждой половины мезооптио ческого зеркала (-27 ) и не превыо шает 9

В .предлагаемом устройстве матрица ПЗС находится на очень большом расстоянии от мезооптического зеркала. Это приводит к тому, что в сигиттальном сечении возникает размытие мезооптического изображения. Для полного устранения указанного размытия, которое существовало в допусти50 мой степени в известном устройстве, введена собирающая цилиндрическая линза 6, На фиг.2 показан ход лучей в сагиттальном сечении. Размер поля зре55 о. ния вдоль прямого следа частицы равен 9 . Меэооптическое зеркало 2 не

1 вносит изменений в ход лучей света в сагиттальном сечении. В отсутствие собирающей цилиндрической линэы 6 раходящиеся в сагиттальном сечении лучи света образуют в плоскости матрицы ПЗС 7 мезооптическое изображение длиной

П =Р— «D

1 2

2 1 1

Собирающая цилиндрическая линза 6 уменьшает длину мезооптического изображения в сагиттальном сечении до размера

d d (17-1 3)

2 о 1 где d — диаметр кроссовера сходящегося пучка света в масте расположения мезооптического зеркала 2.

Т Ка 1,=1/D, 1„

1 (1г "з)

1з

Если 1 (1 -1з1, то для D,=l мм, Д =0,5 мкм; 1,=60 мм, dÄ=30 мкм.

Таким образом, видно, что собирающая цилиндрическая линза 6 уменьшает длину мезооптического изображения прямого следа в сагиттальном сечении с 02=2 мм до d =30 мкм, т.е. почти в 70 раз.

Устройство для поиска следов частиц преимущественно в ядерной фотоэмульсии содержит систему формирования сходящегося пучка света, систему поступательно-вращательного перемещения и контроля положения ядерной фотоэмупьсии, мезооптическое зеркало с образующей в виде дуги эллипса, оптический интерфейс, содержащий плоское зеркало и зеркальную призму, I фотоприемник на основе матрицы прибора с зарядовой связью, блок записи данных. При этом второй фокус эллипса, дуга которого является образующей мезооптического зеркала, расположен так, что расстояние по лучу света от второго фокуса указанного эллипса до мезооптического зеркала

1 в М раз больше расстояния по лучу света от первого фокуса указанного эллипса до мезооптического зеркала 1, где М З. Оптический интер1 фейс содержит два плеча, для левого и правого мезооптических изображений искомого прямого .следа частицы. В каждое плечо оптического интерфейса введена собирающая цилиндрическая линза, прямолинейная образующая собирающей цилиндрической линзы

1583899

llepI, ендикулярна искомому прямому следу частицы, фокусное расстояние f указанной собирающей цилиндрической линзы выбрано из условия

1 1 1 — +

2 3 где 1 — расстояпт р по лучу зрения

3 от собир ающей цилиндрической линзы цо мезооптического зеркала.

Устройство для поиска следов частиц работает следующим образом.

Включают систему 1 формирования сходящегося пучка света, систему 3 поступательного и вращательного перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии, матрицу ПЗС 7, и блок 8 записи данных. По заданному углу ориентации искомого прямого следа частиць . устанавливают угол положения ядерйой фотоэмульсии 6 так, чтобы искомый прямой след частицы шел перпендикулярно главной плоскости мсзооптического зеркала 2 и перпендикулярно прямолинейной образующей собир;.ющих цилиндрических линз 6.

В IIpollp<.. се поиска искомых следов частиц заданной ориентации ядерную фотопластинку перемещают вдоль X u Y координат в плоскости ядерной фотоэмульсии. В блок записи данных заносят координаты X Y ядерной фотоэмульсии в момент времени, когда искомый прямой след частицы попадает в

:центр поля зрения устройства, угол положения ядерной фотоэмульсии 6 а также координаты точек Х, у т„ в пределах матрицы ПЗС 7, где возникли два мезооптических изображения найденного прямого следа частицы. По этим данным можно определить глубину залегания найденного прямого следа частицы внутри слоя ядерной фотоэмульсии.

Пример. Иез(оптическое зеркало 2 изготавливается из металла методом прецизионного алмазного точе,ния на программно-управляемом токарном станке. Длина мезооптического ,зеркала 120 ья(, ширина 20 мм, толщи— на 25 мм. Расстояние по лучу света от ядерной фотоэмульсии до мезоопти1 ческого зеркала 1 =65 мм, расстояние от мезооптического зеркала по лучу света до меэооптического изображения

:1,=180 мм, 1 =90 мм, фокусное рас стояние собирающей цилиндрической линзы 6 f=,45 мм, матрица ПЗС 7 имеет пространстве

55 щая цилиндрическая линза, прямолинеи1О

25 размеры 3 4 мм. Диаметр поля зрения

0„ =! мм, размеры мезооптического изображения .прямого следа частицы:

10 мкм в меридиональном сечении и

30 мкм в сагиттальном сечении °

Преимущество предлагаемого устройства состоит в -oil, что онО позволяет сформировать мезооптические изображения прямого следа частицы сущесгвенно меньшего размера, чем в известном устройстве, и устранить аберрации, создаваемые в последнем рассеивающей цилиндрической линзой.

Это приводит к тому, что матрица ПЗС имеет повышенное число степеней свободы и как результат — более высокую разрешающую способность. В предлагаемом устройстве оба мезооптических изображения прямого следа частицы проецируются на одну и ту же матрицу ПЗС., что приводит к повышению разрешения по глубине, а также уменьшает время считывания информации о положении прямого следа частицы в

Ф о р и у л à ll з î б р е т е и и я

Устройство для поиска следов частиц, преимущественно в ядерной фотоэмульсии, содержащее систему формирования сходящегося пучка света,систему поступательно-вращательного перемешения и контроля положения ядерной фотоэмульсии, мезооптическое зеркало с образующей в виде дуги эллипса, оптический интерф(.йс, имеющий плоские зеркала и зеркальную призму, фотоприемник на .QcYABL матрицы прибора с зарядовой связью и блок записи данных, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений путем уменьшения аберраций в мезооптических изображениях прямых следов частиц, второй фокус эллипса, дуга которого является образующей мезооптического зеркала, расположен так, что расстояние по лучу света от второго фокуса указанного эллипса до мезооптического зеркала 1> в М раз больше расстояния по лучу света от первого фокуса указанного эллипса до мезооптического зеркала 1, где МЪЗ, 1 9 оптический интерфейс содержпт два плеча, для левого и правого мезооптических иэображений искомого прямого следа частицы, в каждое плечо оптического интерфейса введена собираюl58389o ная образующая собирающей цилиндрической линзы перпендикулярна искомому прямому следу частицы, фокусное расстояние f указанной собирающей цилиндрической линзы выбрано из условия

1 (1 з+1 ) (1 -1 з) =1 / f, где 1 — расстояние по лучу зрения от собирающей цилиндрической линзы до мезооптического зеркала.

1583899

12

2 ь г

Составитель В. Костеров

Редактор А, Ко зори з - Техред Л. Сердюкова Корректор Т. Палий

Заказ 2254 Тираж 348 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101