Устройство для идентификации частиц высоких энергий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЩИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК П а. 01 т 1/3 НИ р эксперимеждународ-.:одному излу-ргий, Ере,Щ 113.в,Ргасг,1 са 1 Рго- СоцпС 1 п 8 Ргапад - сапог, Йпс 1 1 пвг,г 185 р,119Р ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(46) 29,0 2.84.,Бюл, У (72) А.Г.Оганесян (53) 621.387(088.8) (56) 1. Юань Л.К,П, Об ментальных работ, Труды ного симпозиума по пер чению частиц высоких э ван, 1977, с. 812, С,И.РаЬ,)ап, И Л.бачг 11 епко еС а 1, гоеуре оГ а С 1 яв 1 ег 1 оп ВаЖаг 1 оп Пег.е апй Ме 1;Ь 1 1981, ч. (прототип) .(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЧАСТИЦ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ, содержащее радиатор рентгеновского переходного излучения и регистратор рентгеновского переходного излучения(РПИ), о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения раэрешаюцейспособности при идентификации частици обеспечения возможности одновременной идентификации множества частицбеэ увеличения размеров, радиаторрентгеновского переходного излучения размещен в зазоре магнита, вкачестве регистратора излучения использована дрейфовая камера;с пространственно-временным разделением гквантов РПИ, установленная непосредственно за магнитом.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве для идентификации частиц высоких энергий радиатор РПИ размещен в зазоре магнита,в качестве регистратора излученияиспользована дрейфоная камера с про.странстненно-нременным разделениемквантов РПИ, установленная непосредственно за магнитом,55 60 На Фиг. 1 приведена схема устройства с временным разделением квантов РПИ друг от друга и от частицы; на Фиг, 2 - схема устройства с простран 65 Изобретение относится к методикеэксперимента н области физики высоких энергий и элементарных частиц,преимущественно к устройствам дляидентификации частиц посредствомрентгеновского переходного излучения (РПИ-детекторов),Известные устройства для идентификации частиц высоких энергий посредством РПИ-детекторон состоят из большого числа (до 20-30) расположенных друг за другом модулей, содержащих радиаторы РПИ и многонитяныепропорциональные или дрейфовые камеры ) 1) .Наиболее близким к предлагаемому 15устройству техническим решениемявляется устройство, содержащее радиатор переходного излучения и регистратор рентгеновского переходного излучения, н котором для разделения частиц по массам измеряется число кластеров (сгустков ионизации),образованных в газе пропорциональной камеры квантами РПИ и частично3 -электронами от ионизационных потерь самой частицы, Это устройствопозволяет при относительно небольшом числе модулей до шести) разделять электроны от и -мезонов, а приувеличении числа модулей до 24 разделять 0 -мезоны от К-мезонов 2) .Однако разрешающая способностьизвестного устройства недостаточновысока, поскольку устройство регистрирует наряду с квантами РПИ ичасть ионизации создаваемой самой З 5частицей и не зависящей от ЛоренцФактора частицыг / ш с 2 (Еэнергия, ос - масса частицы) идентифицируемых частиц. Для достиженияболее или менее приемлемой разрешающей способности приходится использовать до 25 модулей. Но даже притаком числе модулей невозможно разделять-мезоны от протонов. К "тому же известное устройство не поз. 45воляет одновременно идентифицировать более чем одну частицу,Цель изобретения - повышение разрешающей способности при одновременной идентификации множества частицбез увеличения размеров устройства. стненным разделением квантов РПИдруг от друга и от частиц,Устройство состоит из радиатораРПИ 1 (2000 слоев литиевой фольгитолщиной 10 мкм и с расстоянием между слоями 0,98 мм), размещенного взазоре магнита 2 (напряженность магнитного поля Н - 310 4 Гс, длинаполюса магнита 1 м), и дрейфонойкамеры 3 толщиной 5 см, наполненнойксеноном при нормальном давлении исостоящей из дрейфового промежутка 4, объема 5 пропорциональногоусиления, высоковольтного электрода 6, сетчатого электрода 7,и сигнальных нитей 8.Устройство работает следующимобразом,Идентифицируемая частица в магнит.ном поле движется по круговой траектории с радиусом кривизны300 Н/Р, где Р - импульс частицы.В радиаторе 1 она образует переходное излучение, которое напранленопо касательной к траектории частицыв.плоскости движения частиц, КвантыРПИ, вышедшие из радиатора и поглотившиеся в газе дрейфового промежутка 4,. образуют в последнем локальные сгустки ионизации (кластеры),расположенные друг над другом в одной плоскости. Под действием элект-рического поля кластеры дрейфуют всторону сетчатого электрода 7 ичерез него попадают в объем 5 пропорционального усиления, При этом в варианте фиг, 1 на сигнальной нити 8,расположенной в Плоскости, охватынающей траекторию частицы и кластеры,возникает последовательность импульсов, разделенных во времени в соответствии с пространственным распределением кластеров. Число импульсовна сигнальной нити равно числу поглощенных в газе дрейфовой камеры квантов РПИ плюс один импульс, обусловленный самой идентифицируемой частицей. Амплитуда каждого из импульсов пропорциональна энергии соответствующего кванта РПИ. Если одновременно регистрируются несколько заря.женных частиц, то аналогичная картина возникает на соответствующихсигнальных нитях. В варианте фиг, 2метод регистрации отличается только тем, что кванты РПИ и сама частица регистрируются одновременно, норазными сигнальными нитями, а импульсы от нескольких частиц разнесены но времени.Использование предложенного устройства по сравнению с прототипомобеспечивает следующие преимущества.Благодаря тому, что в предложенномустройстве радиатор РПИ помещен вмагнитное поле, впервые появляетсявоэможность измерить точно числои энергию квантов РПИ без фонового1040928 СоставительТехред,Л.Мике Редактор Л,Письман Корректор В.Гирня Тираж 711 ВНИИПИ Государстве по делам изобре.3035, Москва, Ж, аказ 1158/8 Подписноеного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д. 4/5 е ФВ М ШЪ ФФ илиад ППП ф ф Патентф ф г.ужгород, ул,Проектнавклада от ионизации, создаваемой самой заряженной частицей, Это обстоятельство позволяет резко улучшить разрешающую способность РПИ-детекто. ра. Так, при идентификации предложен .ным устройством 7-мезонов и К - меэонов с энергией Г = 140 ГэВ достигается коэффициент подавления (режекция) 7 -мезонов О10-ф при эф" фективности регистрации М -мезонов Г - 0,9. Известное устройство, со стоящее из 24 радиаторов и 24 пропорциональных камер, в аналогичных условиях обеспечивает 61,10при. Е " 0,9. Предлагаемое устройство позволяет производить идентифика цию М,-мезонов и протонов (при Г 250 гэВЕ - 0,7, 5 р3,5 "10), что практически невозможно н известном устройстве.Использование в предлагаемом уст О ройстве дрейфовой камеры с пространственно-временным разделением кластеров, наряду с радйатором в магнитном поле, позволяет осуществить одновре 25 4менную идентификацию множества частиц, поступающих н РПИ-детектор узкой струей, что является одним изоснонных требонаний в экспериментахпри энергиях частиц в сотни гигаэлектронвольт. Известное устройствотакой воэможности не имеет,Предлагаемое устройство, значительно превосходя прототип по своимфизическим параметрам, практическине увеличивает протяженность экспериментальных установок, посколькурадиатор РПИ помещается н зазор магнита, а толщина дрейфовой камерыне превышает 10 см, Соответственноунеличинается светосила установок и,следовательно, уменьшается длительность набора статистического материала, что весьма важно на современных ускорителях заряженных частиц сгромадным потреблением электроэнергии, Стоимость. предложенного устройства находится на уровне стоимости одного модуля известного устройства,