Пузырьковая камера

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ол 741213 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 080278 (21) 2577514/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 150680.Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 1506.80 (s>)м. н.

G 01 Т 5/06

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДН 62 1 . 3 87 .

424 (088.8) (72) Автор изобретения

М. В. Стабников (71) Заявитель

Ленинградский институт ядерной физики им. В .П . Константинова

AH СССР (54) ПУЗЫРЬКОВАЯ КАМЕРА

Изобретение относится к ядерной физике и к физике элементарных частиц и может быть использовано для исследования в прикладных областях ядерной дефектоскопии, атомном машиностроении и ускорительной техникее

Известно устройство для изучения распределения ядерных частиц по сечению потока, состоящее иэ набора полос пластического сцинтиллятора.

Каждая пластинка соединяется со своим фотоумножителем с помощью пластического световода. Электронное логическое устройство сортирует импуль-15 сы 4т каждого сцинтиллятора и позво ляет устанавливать место попадания частицы (1) .

Однако это устройство громоздко, 20 отпадает низкой чувствительностью (10з — 1041/с) и плохим пространствен. ным разрешением (несколько миллиметров) . известно также устройство, в кото- 25 ром для регистрации изображения пучка быстрых нейтральных частиц (нейтронов) испольэуют сендвичи иэ нескольких пленок из нитрата целлюлозы со специальными наполнителями (2).

Однако. данное устройство малочувствительно, так как требует многочасового облучения (16 ч) для регистрации потока нейтронов 10 нейтронов/см с.Кроме того, процедура очувствления пленок путем протравливания в щелочи и изучения результатов с помощью микроскопа достаточно сложна.

Наиболее близким техническим решением является пузырьковая камера, содержащая корпус с двумя прозрачными окнами, ограничивающий рабочий объем камеры, системы освещения и регистрации следов частиц, и систему расширения ее рабочего объема. Рабочий объем имеет форму цилиндра, высота которого близка по величине диаметру камеры (3) . Однако стекла и стенки камеры значительной толщины (несколько см) и такой пузырьковой камерой трудно регистрировать широкие потоки частиц, так как толстые стенки и окна вызывают искажения пучка частиц. Кроме того, измерение пространственного положения следа частиц в объеме камеры требует достаточно сложной обработки информации с использованием ЭВМ, полученной в виде стереофотографий, что не

741213 я о

Предложенная установка является высокоэффективным профилометром, пригодным для точной настройки магнитных трактов заряженных частиц при научных исследованиях и существенно расширяет возможности экспериментатора при точных исследованиях в потоках частиц разного сорта и разной инTенcивности, 60 Для заряженных частиц предложенное

4. устройство, как всякая пузырьковая камера, обладает 100% эффективностью.

Весьма высока ее эффективноСть при регистрации нейтронов и Я вЂ” квантов.

65 Это происходит за счет выбора соот-. позволяет видеть положение пучка частиц непосредственно в процессе эксперимента.

Цель изобретения — повышение точности, эффективности и оперативности при регистрации числа частиц, прошедших через камеру.

Поставленная цель достигается тем, что в пузырьковой камере, содержащей корпус с прозрачными окнами, ограничивающий рабочий объем камеры, и системы освещения и регистрации следс>в частиц, согласно изобретению, рабочий объем камеры выполнен в виде плоского слоя толщиной 1 — 10 мм, причем на одном из упомянутых окон закреплен фланец с цилиндром, находящимся под давлением, равным рабочему давлению камеры, снабженным двумя окнами, одно из которых, предназначенное для ввода частиц в камеру расположено на торце цилиндра и закрыто тонкой диафрагмой, а другое, предназначенное для освещения рабочего объема камеры, размещено на боковой стороне цилиндра и закрыто прозрачным материалом, а внутри цилиндра под углом 45ок его оси установлено зеркало для освещения на просвет рабочего объема камеры.

Использование тонкого и широкого чувствительного объема камеры в сочетании с направлением регистрируемого пучка частиц перпендикулярно чувствительному слою позволяет регистрировать только двухмерную картину, т. е. проекции следов на плоскость переднего стекла, Зти проекции имеют вид точек. Таким образом, получена возможность регистрировать положение следов частиц в пространстве .с высокой точностью, минуя операцию математической обработки.

Использование герметического цилиндра с фланцами для уплотнения стекла позволяет снизить нагрузку на стекло путем подачи в цилиндр давления, равного рабочему давлению в камере. Это позволяет уменьшить толщину стекла и тем самым уменьшить количество материала, находящегося на пути частиц перед входом в камеру.

На чертеже схематически изображена конструкция пузырьковой камеры дл изучения распределения интенсивности в пучке быстрых ядерных частиц.

Схема камеры состоит из корпуса 1 герметически закрытого двумя прозрач ными окнами 2, 3, между которыми распрложен рабочий объем камеры, который заполняется рабочей жидкостью.

Состав рабочей жидкости меняется в зависимости от сорта регистрируемых частиц. Количество рабочей жидкости в камере ограничено снизу диафрагмой

Расширение выполняется через отверстие 5 рабочего объема 6 через расширительный механизм 7 обычной конструкции. Поток частиц проходит в к меру через цилиндр 8 после того как он прошел через тонкую диафрагму 9 и плоское тонкое зеркало 10.

На боковой стенке цилиндра имеется патрубок с фланцем, в котором укреп5 лено прозрачное окно 11. Перед камерой устанавливается детектор 12, регистрирующий двухмерное распределение точек — следов по тонкому чувствительному слою пузырьковой камеры. В качестве детектора используется телевизионная система — стандартная промышленная телевизионная установка серии ПТУ, либо одноканальное фотографирующее устройство.

При регистрации потока частиц камера устанавливается в зоне радиации таким образом, что входное окно 9 располагается поперек потока налетающих частиц. Расширение камеры синхронизуется с работой осветитель20 ного устройства. Свет от осветителя проходит через прозрачное окно 11, отражается от зеркала 10 и освещает рабочий объем б, в котором оставили свои следы частицы потока, прошедшие через диафрагму 9, зеркало 10 и тонкое стекло 3, закрывающее рабочий объем камеры. Детектор 12 регистрирует двухмерное распределение следов, которые имеют со стороны детектора вид точек.

Внутренний объем цилиндра находится под давлением, равным верхнему рабочему давлению в пузырьковой, камере, для того, чтобы разгрузить

35 и предохранить от разрушения давлением в камере тонкого окна 3. В этих условиях толщина окна 3 определяется . перепадом давления в камере, которое происходит на время ее расшире4() ния. Это позволяет в несколько раз уменьшить толщину окна 3 по сравнению с толщиной окна 2.

Наполнение камеры меняется при изменении сорта частиц в исследуемом потоке, При изучении потоков нейтронов это должно быть водородосодержащее вещество (пропан, метан). Для исследования потоков 4(— квантов и рентгеновских лучей используется наполнение тяжелыми жидкостями (фреоны) .

741213

Формула изобретения

ЦИНИПИ Заказ 3324/6 Тираж 649 Подпис HoE.

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ветствующего задаче наполнения рабочего объема камеры.

Использование предложенной установки позволяет регистрировать положение следов частиц при использовании когерентного монохроматического осветителя (лазера) с точностью до десятка микрон. "

Использование видеоканала для передачи изображения пучка в камере, из эоны радиации в рабочие помещения з процессе эксперимента позволит с высокой эффективностью вести целый ряд экспериментов в области радиационной физики, ядерной физики и физики твердого тела с минимальными потерями дорогого рабочего времени крупных ядерных установок — реакторов и ускорителей.

Пузырьковая камера, содержащая корпус с прозрачными окнами, ограничивающий рабочий объем камеры, системы освещения и регистрации сле- 25 дов частиц, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности, эффективности и оперативности при регистрации числа частиц, прошедших через камеру, рабочий объем камеры выполнен в виде слоя толщиной 1 — 10 мм, причем на одном из упомянутых окон закреплен фланец с цилиндром, находящимся под давле-. нием, равным рабочему давлению камеры, снабженным двумя окнами, одно из которых, предназначенное для ввода частиц в камеру, расположено на торце цилиндра и закрыто тонкой диафрагмой, а другое, предназначенное для освещения рабочего объема камеры, размещено на боковой стороне цилиндра и закрыто прозрачным материалом, а внутри цилиндра под углом 45 к его оси установлено зеркало для освещения на просвет рабочего объема камеры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Акимов Ю.К. Сцинтилляционные методы регистрации частиц больших энергий. M., МГУ, 1963, с. 148.

2. Патент США Р 3787696, кл. 250 — 473, опублик. 1974.

3. Александров Ю.А. и др. Пузырьковые камеры, М., Атомиздат, 1963g с. 134 — 136 (прототип) .