Трековый детектор

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 1 Т 5/10 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЛЕ 0 ,й; ен -сп бр н, Еэ и трически еских пласт ле нпрон с относительные диэл цаемости ядерной ф и д эмульс 1 иллектрических плас ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРМф 1328776 з кл. С 01 Т 5/10 ф 1984(57) Изобретение относится к устроствам для регистрации следов заряжных частиц и может быть использовав физике элементарных частиц в экриментах на ускорителях, Цель изотения - расширение диапазона измер.ний путем увеличения предельно доптимых загрузок - достигается введеем новых элементов. Трековый детек тор содержит ядерную фотоэмульсию 1,расположенную межпу электродами 2, 3один из которых заземлен, а другойсоединен с источником импульсного напряжения 4, и помещенную в светонепроницаемую оболочку 5, заполненнуюгазообразным или жидким диэлектриком6. Увеличение предельно допустимыхзагрузок достигается введением междуядерной фотоэмульсией и электродамидиэлектрических пластий, причем толщина диэлектрической пластины с, выбирается из соотношения (11/2 с)сй /2 Я ) (11/Е-д ), где Уприкладываемый к электродам потенциал, Йэ - толщина ядерной фотоэмульсии, Е р з и Е Р- напРЯженностипробоя ядерной фотоэмульсии и диИзобретение относится к устройствам для регистрации следов здряженных частиц, может быть использовано в физике элементарных частиц в зкспериментах на ускорителях и является усовершенствованием изобретения по авт, св. У 1328776.Цель изобретения - расширение диапазона измерений путем увеличения предельно допустимых загрузок.На чертеже изображена схема детектора.Детектор состоит иэ ядерной фото- эмульсии 1, электродов 2 и 3, источника 4 импульсного напряжения, светонепроницаемой оболочки 5, газообразного или жидкого диэлектрика 6, триггера 7 и диэлектрических пластин 8, Элементы устройства связаны таким образом, что ядерная фотоэмульсия 1, расположенная между электродами 2 и 3, один из которых здземлен, а другой соединен с источником 4 импульсного напряжения, помещена в светонепроницаемую оболочку 5. Оболочка заполнена газообразным или жидким диэлектриком Ь, а между ядерной фотоэмульсией 1 и электродами 2 и 3 установлены диэлектрические пластины 8, причем тол- З 0 щина диэлектрической пластины выбрана из соотношенияБ сЦ--- (1 и-"-(-, - , -- с 1,),2 Епро 2 э 21 орзгде о - приклддываемый к электродам 35потенциал;толщинд ядерной фотоэмульэсии;врэи Е - напряженности пробоя ядерной 40пр,фотоэмульсии и лиэлектрических пластин;с,э и Е - относительные диэлектрические проницаемости ядернойфотоэмульсии и диэлектрических пластинТрековый детектор работает следующим образом,После прохожпения полезной частицы на электроды детектора поступает импульс напряжения, создающий в эмульсионных микрокристаплах АЕВг напря 5 женность электрического поля Е 1061 О В/см. В таких полях за счет лавинного размножения электродов создаются условия, достаточные для образования центров скрытого изображения, на которых при появлении ядерной фотоэмульсии формируется трек частицы.Предельно допустимая загрузка детектора г1 иТ =( и 46о где и ,и, - и )= , (1)6 и фочувствительность ядернойфотоэмульсии с приложением электрического поля и без него, выражаемая линейной плотностью проявленных на треке частицы зерен;Р - глубина зрения просмотрового микроскопа (обычно3= 4-5 мкм);и - объемная плотность зеренввуали проявления (ла( 2 10 з мкм э )Чувствительность и является характеристикой ядерной фотоэмульсии и не зависит от приложенного электрического поля. Чувствительность и зависит от Е:и - и ехрй(Е)4 э(2)3Е = в в-- Еэ, (3)2+эк,(4) ЧЕэ,1 ьэгде м,(Е) коэффициент ударной ионизации;эффективный диаметр эмульсионных микрокристаллов; относительная диэлектриэ к ческая проницаемостьэмульсионных микрокристаллов;толщина эмульсии;напряженность электрического поля в ядерной фотоозЕ эмульсии,Как следует из (1)-(4), предельно допустимая загрузка в большой степени зависит от напряженности электрического поля. Поэтому при работе детектора прикладываемый к электродам потенциал выбирают таким, чтобы значение Ез было максимальным, т.е. близким к напряженности электрического пробоя ядерной фотозмульсии Ег э.Однако это приводит к снижению надежности детектора, так как в результате случайного пробоя ядерной фото- эмульсии детектор выходит из строя, поскольку при этом разрушается поверхность электродов, на месте пробоя(7) су Еъ Еар э2 дЬ Тираж 522 ВНИИПИ Заказ 1888/51 Подпис ное Произв.-полигр, пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 в ядерной фотоэмульсии образуется проводящий ацал, существеццо поижающий Е , и при следующем после робоя приложении электрического поля потенциал на электродах детектора уже це достигает рабочей величины, Кроме того, предельно допустимая загрузка в любом случае не может превысить значение, получаемое при Еэс Епр эапряженность электрического поля в многослойной системе, представленной на чертеже: ЧЕэ (5)э э/ 2Если Е э Е р э, то при подаче на электроды детектора импульса напряжения происходит локальный пробой ядерной фотоэмульсии и прикладываемый потенциал действует на удвоенную толщину диэлектрической пластин. Однако если при этом выполняется условие Ч2 д-Ер(6)вто пробой диэлектрической пластины и разрушение электродов не происходят. В этом случае детектор сохраняет работоспособность, поскольку при следующем приложении электрического поля, хотя и происходит повторный пробой ядерной фотоэмульсии, однако он локализован в ослабленном месте ядерной фотоэмульсии, т.е. в области первого пробоя, падение потенциала на электродах детектора отсутствует, так как сопротивление межэлектродного промежутка остается высоким. Вследствие того, что поперечные размеры пробоя составляют 10 мкм, что много меньше размеров детектора ( В 1 см), при каждом срабатывании детектора выходит из строя незначительная по сравнению со всей ядерной фотоэмульсией ее часть.Как следует из (5) и (6), рабочая напряженность электрического поля в ядерной фотоэмульсии, а следовательно, и в микрокристалле, в этом случае может быть увеличена в раз по сравнению с детектором без лиэлектрическц пластиц. Соответственно увеличиваетсяпредельно допустимая загрузка.Если Е с Е , то предпагаемый детектор работает так же, как детектор без диэлектрических пластин, однако его надежность суяествеццо повышается, поскольку случайный пробой ядерной фотоэмульсии при выполнении условия (6) не приводит к выходу детектора из строя.Экспериментально было показано, что для ядерной фотоэмульсии толщиной э=200 мкм (Е, э0,75 1 В/см) введение между ядерой фотоэмульсией и эпектродами диэлектрических пластиниз лавсана (Е : 10 1 В/см), толщиной=20 мкм каждая увеличивает рабовчую напряженность электрического поляприблизительно до 1,35 МВ/см, т,е, в1,8 раза. Соотношение (7) дает увеличение напряженности электрического 25 поля в ядерной фотоэмульсии в 1,75раза. При этом детектор работает стабильно и выдерживает многократноеприложение электрического поля. Формула из обре те ция 1 Трековый детектор по авт. св,Ф 1328776, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения диапазона измерений путем увеличения предельно допустимьх загрузок, междуядерной фотоэмульсией и электродамиустановлены диэлектрические пластины,причем толщина Й, диэлектрическойпластины выбрана из соотношения прикдадьваемьй к электродампотенциал;толщина ядерной фотоэмульсии; напряженности пробоя ялерцойфотоэмульсии и диэлектрчес"ких пластин;относительные диэлектрическиепроницаемости ядерной фотоэмульсии и диэлектрическихпластин.