Детектор ионизирующего излучения

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Соцналистическик

Ресяублик

<и 989495 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 04. 03. 81 (21) 3259296/18-25 (53)М. Кл.

6 01 Т 1/28 с присоединением заявки рв

{23)Приоритет

Гееуллрствеекмй кемктет

СССР вв делам кзвврвтвкк» и еткрытнй (53) УДК621.387. .424(088.8)

Опубликовано 15 . 01. 83. Бюллетень М 2

Дата опубликования описания 15.01.83 (72) Авторы изобретения

А. Н. Арванов, В. Г. Гавалян и Й..П. Лорикян, (71) Заявитель (54) ДЕТЕКТОР ИОНИЗИРУЮЦЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к технике эксперимента физики элементарных частиц и атомного ядра, в частности к устройствам детектирования и идентификации заряженных частиц и излучений.

Известны времяпролетные детекторы, принцип работы которых основан на регистрации вторичных продуктов, воз" никающих при прохождении через детектор детектируемых частиц. В качестве эмиттера вторичной эмиссии в них используется тонкая углеродная пленка нормальной плотности, а эмиссионные электроны, выбиваемые иэ нее детектируемыми частицами, транспортируются к микроканальной сборке плоским электростатическим полем(11.

Однако несмотря на высокое быстродействие известный детектор харак- го теризуется низкой эффективностью регистрации {,порядка 403 ), что сказывается на сильном увеличении времени измерений, и делает детектор мало

2 пригодным в экспериментах по изучению редких событий, а также замет" ным количеством вещества на пути регистрируемой частицы, что ограничивает снизу диапазон энергий идентифицируемых частиц. Кроме того, применение плоского электростатического поля для транспортировки эмиссионных

-электронов ограничивает аппертуру прибора, которая при таком поле определяется диаметром .микроканальных пластин, а заметное увеличение последнего связано с принципиальными технологическими трудностями.

Цель изобретения - увеличение эффективности регистрации; аппертуры детектора и расширение диапазона измеряемых энергий в сторону меньших значений путем уменьшения количества вещества на пути детектируемой частицы

Поставленная цель достигается тем, что детектор ионизирующего излучения,,содержащий сборку микроканальных плас3 98949 тин, делитель напряжения и расположенный на пути детектируемого излучения эмиттер вторичной электронной эмиссии, дополнительно содержит аксиально-симметричную электрс статическую или магнитную электронофокуси-рующую систему, в предметном пространстве которой расположен эмиттер, а s фокальной плоскости пространства изображений - сборка микроканальных 1о пластин, причем эмиттер выполнен в аиде пористого диэлектрического слоя, расположенного между двумя электродами с высоким коэффициентом прозрачности, подключенными к делителю 1ь напряжения, т.е. цель реализуется путем совместного применения тонких (-100 мкм ), пористых (плотность 0,7

23 относительно нормальной плотности) помещенных в сильное злектричес" 2О

t ф кое поле (10 В/см), диэлектрических слоев (например, MgO), дбладающих высоким значением (1000А ) коэффициейта вторичной электронной эмиссии с аксиально-симметричными электроста- тическими или ма нитными электронофокусирующими системами, осуществляющими эффективную транспортировку и фокусировку эмиссионных электронов от рыхлых диэлектрических слоев боль-.зо шей площади (- 50 см ) на микроканальную сборку малой площади (-3 см ).

При этом микроканальная сборка и рыхлый диэлектрический слой расположены друг относительно друга таким образом, что регистрируемая частица, проходя через вещество слоя (толщина 10 г/см ), больше ничего на своем пути в детекторе не встречает.

На чертеже дано предлагаемое устройство, вертикальный разрез.

Устройство представляет собой стеклянный баллон 1, состоящий из цилиндрической и конической частей 2

45 и 3 соответственно, причем на внутренней боковой поверхности конической части 3 расположены электроды

4 и 5, образующие вместе с электродом 6 аксиально-симметричную электростатическую фокусирующую систему, в фокальной плоскости пространства изображений которой расположен дисковый электрод 6. Вплотную с нижним (по чертежу) торцом дискового элекрода 6 расположена микроканальная сборка 7. Электроды 4 и 5 выполнены в форме усеченных конических поверх- ностей, обращенных своими большими основаниями кверху, причем электрод

4 имеет основание в виде плоской торцовой поверхности 8, а электрод 5 торцовых поверхностей не имеет ° В электроде б имеется центральное отверстие 9, в которое собираются сфокусированные эмиссионные электронны, В торцовой поверхности 8 электроДа 4 также имеется центральное отверстие, в которое ввинчивается эмиттер, представляющий собой кольцевую проводящую оправку 10 с натянутой на нее металлической мелкоструктурной тонкой сеткой 11 с высоким (993) коэффициентом прозрачности, причем кольцевая оправка 10, а следовательно, и мелкоструктурная сетка 11 электрически накоротко соединены с злектродом 4 и находятся под его потенциалом

На верхней (по чертежу ) поверхности сетки 11 расположен тонкий(толщиной 100 мкм) рыхлый (относительная плотность 1Ф) диэлектрический слой

12 (например MgO)c тонким (10001 ) проводящим покрытием 13, которое накоротко соединено с контактной шайбой 14 насаженной на изоляционную (например тефлоновую ) шайбу 15. Последняя на тугой посадке крепится не" посредственно к кольцевой оправке

10. Слезки 16 и 17, предназначенные для подачи фокусирующих потенциалов на электроды 4 и 5 соответственно, расположены на конической части 3 баллона 1. Входное окно 18 расположено на конической части 3 баллона

1 так, что его ось проходит через точку пересечения вертикальной оси устройства с плоскостью проводящего покрытия 13. Диаметр поверхности

8 равен 150 мм, диаметр слоя 12-55 мм, диаметр центрального отверстия 9 электрода 6 равен 20 мм, а расстояние от сетки 11 до микроканальной сборки 7-100 мм. Данная геометрия фокусирующей системы обеспечивает сбор и фокусировку эмиссионных электронов с площади слоя 12, равнЬй 20 см, на площадь микроканальной сборки 7, равной 3 см2. Делитель напряжения 19 обеспечивает необходимое распределение потенциалов между проводящим покрытием 13 и фокусирующими электрода" ми 4,5 и 6. Сигнал детектора снимается с коаксиального коллектора 20 сборки 7 на сопротивление нагрузки

21 (Вн), Работает устройство следующим образом.

989495

После подачи питающих напряжений при прохождении детектируемой частицы через слой 12 в последнем возникают локализованные в месте прохождения частицы лавины вторичных электронов, которые вытягиваются электрический полем, приложенным к слою 12,и собираются фокусирующей системой на поверхность микроканальной сборки 7.

После усиления в ней они попадают 10 на коаксиальный коллектор 20 мик" роканальной сборки 7. Сформированный таким образом импульс снимается к регистрирующей электронике известным способом. 35

Применение предлагаемого устройст ва по сравнению с известным, кроме уменьшения количества вещества (до

164г/см )на пути регистрируемой частицы, позволяет сильно уменьшить- nor-2o лощение вторичных электронов s эмиттере и добиться увеличения их числа за счет размножения в порах диэлек" трического слоя, находящегося в элек-! трическом поле, а это, в .свою очередьд поднимает эффективность регистрации детектора до 1003. И наконец, применение электронофокусирующей Ф системы позволяет осуществить сбор эмиссион-, ных электронов с эмиттера большей зв площади на микроканальную сборку, т.е, увеличит аппертуру детектора, Все это приводит к уменьшению времени экспозиции в эксперименте и дает возможность использовать детектор при еще меньших значениях энергии детектируемых частиц.

Формула изобретения

Детектор ионизирующего излучения, содержащий сборку микроканальных плас" тин, делитель напряжения и расположенный на пути детектируемого излучения эмиттер вторичной электронной эмиссии, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности регистрации, апертуры детектора и расширения диапазона измеряемых энергий s сторону меньших значений путем уменьшения количества вещества на пути детектируемой частицы,,он дополнительно содержит аксиально симметричную электростатическую или магнитную электронофокусирующую систему, в предметном пространстве кото" . рой расположен эмиттер, а в фокальной плоскости пространства изображений - сборка микроканальных пластин, причем эмиттер выполнен s виде пористого диэлектрического слоя, расположенного между двумя электродами с высоким коэффициентом прозрачности,, подключенными к делителю напряжения.

:Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе

1. Люк К. Jl. Юан, By Изянь Сюн.

Принципы и методы регистрации элементарных частиц. И., ИЛ, 1963, с. 111, 148.

2. J. Girard and И. Bolore..Heavy

1оп timing и1th ckannel-plates.

-Nuclear!Instr. and f1eth. 140, 1977, р.279-282 (прототип).

989495 лит

Составитель С. Кондратенко

Редактор Н. Волощук Техред Д.Пекарь Корректор M. Коста

Заказ 11119/65 Тираж 708 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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