Моделирующий анализатор снимков пузырьковых камер

 

«>1 295098

ОП ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Ьф е) (61) Зависимое от авт. свидетельства № (22) Заявлено 11.1Х,1969 (21) 1359746!26-25 (51) Ч, Кл

G 01Т 5,06 с присоединением заявки ¹ (53) УДК 539.1.073.3 (088.8) Опубликовано 23.07.82. Бюллетень ¹ 27

Дата опубликования описания 23.07.82 по лелам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

С. H. Соколов и Б. А. Уточкин (71) Заявитель (54) МОДЕЛИРУЮЩИЙ АНАЛИЗАТОР СНИМКОВ

ПУЗЫРЬКОВЫХ КАМЕР

ГосУдаРственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к экспериментальной физике элементарных частиц, а именно к системам для автоматической обработки снимков пузырьковых камер.

Известные автоматические измерительные устройства содержат электроннолучевые трубки и управляются электронными вычислительными машинами по принципу

«бегущего луча», т. е. все точки каждой проекции стереоснимка пузырьковой каме- 10 ры (или все точки отдельных зон снимка) в этих устройствах последовательно просвечиваются световым лучом с экрана электроннолучевой трубки. При помощи оптического устройства световой луч образу- 15 ет на поверхности измеряемого снимка световое пятно, размеры которого меньше илп соизмеримы с размерами пузырьков, образующих па снимке первичный и вторичный треки события. Прошедший через снимок свет собирается светоприемником, который при пересечении световым пятном затемненных участков снимка с пузырьками трека формирует электрические импульсы. Эти импульсы при помощи электронных схем однозначно привязываются к координатам пузырьков на снимке. Получаемые координаты пузырьков далее используются в электронной вычислительной машине как материал для расчета основных характеристик зафиксированного па снимке события в камере.

Несмотря на то, что в известных измерительных устройствах измеряются координаты не всех пузырьков, имеющихся на снимке, а только тех, которые лежат на треках интересующего события или вблизи трека, память вычислительных машин загружается большим объемом информации, часть которой бесполезна для решения главной задачи обработки, так как пузырьки образуются вдоль трека случайно и Нх координаты вдоль трека не содержат полезной информации. Интерес представляют только параметры трека как траектории движения заряженной частицы в камере и плотность вызванной ею иоппзацпи. Получение, а затем математическая обработка не несущих информации координат составляют основную загрузку известных измерительных устройств и связанных с ними вычислительных машин. Это снижает производительность процесса обработки и вызывает необходимость использовать мощные вычислительные машины.

Отмеченньш недостаток в значительной мере устранен в предложенном моделирующем анализаторе снимков пузырьковых канцер

295098

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого анализатора; на фиг. 2 — линейный элемент модели; на фиг. 3 — электроннолучевая трубка; на фиг. 4 — схема передвижения светового пятна; на фиг. 5— блок-схема канала выделения сигнала согласия, Анализатор работает под контролем универсальной цифровой электронной вы шслительной машины 1, которая через блок цифро-аналоговых преобразователей 2 управляет фокусировкой и отклонением луча в моделирующей электроннолучевой трубке 3. Изображение с экрана этой трубки через систему объективов 4 проектируется сразу на три проекции стереоснимка 5 события в пузырьковой камере. Три основных фотоэлектронных умножителя 6 преобразуют прошедший через снимки свет в электрические сигналы, поступающие затем в канал 7 выделения сигнала согласия, выход которого через блок аналого-цифровых преобразователей 8 подключен к входу вычислительной машины 1.

Моделирующая электроннолучевая трубка осуществляет быструю генерацию модели анализируемой траектории по управляющим сигналам из вычислительной машины. Моделирующая трубка имеет высокую разрешающую способность. Она относится к приемным трубкам, предназначенным для работы в системах с «бегущим лучом», но в отличие от обычных трубок описываемая характеризуется развитыми функциональными возможностями и высокими техническими характеристиками.

Канал выделения сигналов согласия изменяет степень согласия модели траектории на экране трубки с изображением трека по проекции стереоснимка и определяет плотность ионизации. По измеренному значению степени согласия вычислительная машина подбирает наиболее оптимальные параметры для нового варианта модели траектории до тех пор, пока не будет получена наивысшая степень согласия, обеспечивающая требуемую точность определения параметров траектории.

Скорость анализа снимков с помощью описываемого анализатора в основном определяется возможностями применяемой вычислительной машины. Для определения оптимальных параметров одной траектории необходимо испробовать примерно 20 вариантов параметров. Каждый вариант требует порядка 10 тыс. арифметических операций. При скорости машины 100 тыс. операций в секунду на вычисление одной траектории в пространстве затрачивается около

2 с. Это означает, что годовая производительность анализатора вместе с вычислительной машиной среднего класса при двухсменной работе составит свыше 1 млн. несложных событий в год. Известные измерительные автоматы, работающие в линии

1О

15 о

»

c)

3О

50 ч

6О

G5 с мощными вычислительными машинами, имеют годовую производительность до

500 тыс. в год каждый.

Модель траектории ца экране моделирующей трубки строится поэлементно для каждого трека трех проекций стереоснимка, т. с. в прострапствс камеры, Для снимков, имеющих иолсзпуlo площадь 104 60 мм-, максимальпая длшга элементов модели равна 5 мм, минимальная 0,025 мм. Функциоцалшпяе возможности моделирующей трубки позволяют изменять длину элемента модели симметрично в обе стороны от 0,025 до

5 мм (см. фиг. 2,а), устанавливать его в любой точке рабочсй части экрана с точностью 2,5 мк, вращать элемент модели вокруг IIelnpa симметрии ца угол 90 с дискретностью 1 — 2 мрад (см. фиг. 2,б и в), изгибать элемент модели до необходимого радиуса кривизны по закону симметри шой параболы с вершиной в центре симметрии (см. фиг. 2,г и д) .

В начале анализа по данным предварительного просмотра н оцифровывания линейный элемент модели располагают рядом с началом первичного трека на одной из трех проекций и прямым варьированием параметров точно устанавливают иа изображение трека. Установка производится иа каждой из трех проекций. Затем участок согласия расширяют и дололнительно варьируют один комбинированный параметр— тот, о котором дополнительный участок трека содержит больше всего информации.

Участок согласия расширяют до тех пор, пока не исчерпается весь трек. После кахкдого варьирования уточняют материалы ошибок параметров, Возможность одновременного анализа трех проекций события при поочередности в пределах одного элемента модели (можIIo сделать внеочередной анализ в пределах отдельного пузырька) ускоряет процесс анализа параметров траектории в пространстве и допускает быстрый обмен дополнительной информацией между проекциями стереосцпмка, что особенно важ о при анализе сложных событий, прерывистых пересекающихся н параллельных треков ит. д.

Особенности моделирующей электроннолучевой труокп поясняются фиг. 3. На кол* бе 9 трубки установлены магнитные элекгроннооптические элементы, с помощью êîторых осуществляются юстировка луча и управление режимом работы трубки. Главная фокуснрующая линза 10 фокусирует электронный луч и проектирует на экран трубки изобрахксние кроссовера электронной пушки. В качестве главной линзы применяется система сильной фокусировки на основе триплета магнитных квадрупольных линз.

Магнитная система 11 предварительного отклонения формирует на экране трубки

295098

65 изображение элемента модели, так как элемент модели — это це сплошной штрих, а геометрическое место точек, что позволяет прощупывать каждый отдельный пузырек трека, и обеспечивает в процессе этого формирования небольшие поперечные отклонения — вибрации светового пятна на экране, которые необходимы для выделения сигнала согласия.

Главная отклоняющая система 12 позволяет установить элемент модели в любую точку рабочей части экрана (104 60 мм ).

Отклонение в двух взаимно перпендикулярных направлениях осуществляется двумя парами отклоняющих катушек без ферромагнитного сердечника. Это позволяет исключить влияние гистерезисцых явлений в сердечнике. В связи с тем, что отклонять ца зцачительныс углы (к)60 ) приходится це отдельный луч, а целый элемент модели, диаметр пучка в области отклонения существенно уменьшен за счет трансформации фазового объема пучка продольным ускоряющим полем, создаваемым спиральной электростатической линзой 13. При этом сохраняется высокая разрешающая способность трубки и отпадает необходимость в сложных системах динамической коррекции фокусировки и астцгматизма.

Магнитная октупольная линза 14, установленная эксцентрично относительно оптической оси трубки, обеспечивает изгиб линейного элемента модели по закону параболы с вершиной в центре его симметрии.

Вращение линейного и изогнутого элементов модели относительно центра симметрии осуществляется системой слабых коротких магнитных линз 15, которая при небольшом сжимающем воздействии обеспечивает плавное вращение элемента модели на заданные углы: Магниты 16 служат для юстировки электронного луча относительно колбы трубки.

Процесс выделения сигнала согласия в описываемом анализаторе осуществляется по методу трехполосного разложения зоны, прилегающей к элементу модели, С этой целью при формировании элемента модели световое пятно, передвигаясь вдоль элемента модели, одновременно совершает быстрые колебания с малой амплитудой перпендикулярно направленшо движения (см. фиг. 4,а, б), т. е. световое пятно цепрерывНо анализирует зону вб,пизц пролольной осц элемента модели, а канал вьиелецця сигнала согласия обрабатывает рсзультать1 этого анализа.

Опорный генератор 17 генерирует сиц соидальные колебания с такой частотой, которая при формировании элемента модели обеспечивает поперечное прохождение светового пятна через каждый пузырек трека по 3 — 5 раз, что необходимо для выделения сигнала согласия отдельно по каждому

10 !

0

Зо

6 пузырьку. С выхо <а генератора 17 напряжение подается ца усилитель тока соответствующей пары катушек системы 11 предварительного отклонения ц на схему 18 разделения уровней. На эту схему через усилитель-распределитель 19 также подаются сигналы с нагрузок фотоэлектронных ум н ож и тел ей 6.

Работа схемы 18 разделения уровней поясняется эпюрой на фиг. 4,в. Разделение осуществляется по временному принципу путем стробирования сигналов ФЭУ прямоугольными импульсами с определенными длительностью и фазовым положением по отношению к цапря>кению генератора 17.

Вьтделсщ1ые сцгцаль1 верхнего, среднего и нижнего уровцей терез интеграторы и аналого-ццфровтте преобразоватечи поступают ца входы вычислительной машины.

Одновременно сигналы верхнего, среднего ц нижнего уровней поступают íà схему

20 перемножения уровней, выход которой через интегратор и аналого-цифровой преобразователь 21 также связан с входом вычислительной мацшны. Перемножение уровней позволяет формировать наиболее ценную часть сигнала согласия — мультипликативный сигнал согласия, которьш отличается высокой чувствительностью к неболыцим отклонениям пузырьков от продольной оси элемента модели.

Для определения величины плотности цоцпзацпц сигнал с выхода усилителя-распределителя 19 пропускают через фильтр нижним частот 22, где выделяется та часть, которая пропорциональна количеству встреченных пузырьков ца данном элементе модели, когда последний точно совмещен с участком трека. В тех случаях, когда пузырьки на треке расположены очень плотно, нижнюю границу для числа пузырьков можно вычислить по отношению длины участка трека к видимому диаметру пузырька и по величине среднего уровня сигнала согласия.

Формула изобретения

1. Моделирующий анализатор снимков пузырьковых камер, содержащий электроннолучевую трубку, связанную с цифровой электронной вычислительной машиной через блок цнфро-аналоговых преобразователей. а также фотоэ,чектроццые умножителц, соединенные через б,пок аналого-цифровых преобразователей с эчсктроцной вычислительной машиной. о тл и ч à 10 шийся тем, что, с целью ускорения автоматического определения параметров траекторий заряженных частиц в пузырьковой камере, ца колбе электронно.ч "невой трубки вдоль ее оптической ос1 устацов.лены система сильной фоку сировки, содержащая триплет магнитных квадрупольных линз, отклоняющая система для микровибрации, нелиней7 ная линза для функционального прогиба, набор слабых вращающих соленоидов и магнитная система прецизионного отклонения.

2. Анализатор по п. 1, о тл и ч а ю щ и йся тем, что, с целью формирования мультипликативного сигнала согласия, он содержит стробоскопический мультипликатор

295098

< пгпHëÿ согласия It синхронизатор, связанный с отклоняющей системой для микровибрации.

3. Анализатор по п. 1, отл ич а ющи й5 с я тем, что, с целью упрощения процесса анализа параметров траектории, он снабжен тремя лентопротяжными механизмами и электронной системой.

13, 12, 295098

Ои злеменма

Корректор Н, Федорова

Техред И. Пенчко

Заказ 1022/4 Изд. Му 185 Тираж 719 Подписное

НН0 «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 ф

С> х с»

C8emoloe пятив /7у3ырьки