Способ задания системы координат в стримерных камерах

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИ 1 ЕСНИХРЕСПУБЛИН 3(59 001 Т 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Московский ордена ТрудовогоКрасного Знамени инженерно-физический институт(54) (57 ) СПОСОБ ЗАДАНИЯ СИСТЕМЫКООРДИНАТ В СТРИМЕРНЫХ КАМЕРАХ, заключающийся в образовании в поле зрения фотографической системы видимых меток-реперов, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности восстановления пространственных координат треков частиц, реперы создают в рабочем объеме камеры с помощью лучей импульсных лазеров в виде пересекающихся реперных треков, положение которых в пространстве известно с заданной точностью.Изобретение относится к экспериментальным методам ядерной Физики и наиболее эффективно может быть использовано в экспериментах на ускорителях заряженных частиц.Стримерная камера является газо наполненным управляемым трековым. детектором, широко используемым в экспериментальной ядерной физике для регистрации элементарных частиц, Регистрацию производят путем Фотогра фирования светящихся сгустков плазмыстримеров, образующихся в рабочем объеме камеры на треках частиц в момент подачи высоковольтного импульса. Для последующего восстановления по Фотографиям положения треков в пространстве необходимо задавать систему координат, положение которой в пространстве известно с высокой точностью.20Известен способ задания системы координат в трековых детекторах с фотографическим съемом информации, заключающийся в том, что в поле зрения фотографической системы размещают видимые метки-реперы, жестко связанные с рабочим объемом детектора 1Однако при таком способе задания системы координат невозможно учесть неконтролируемое смещение треков, происходящее между моментом прохождения частиц и моментом визуализации и фотографирования треков. Это приводит к ухудшению точности определения пространственных координат треков.1Наиболее близким к предлагаемому является способ задания системы координат в стримерных камерах, эаклю чающийся в образовании в поле зрения Фотографической системы видимых меток-реперов. Согласно известному способу на нижней и верхней плоскостях стримерной камеры размещают прозрач ные кресты на черном фоне, подсвечиваемые злектролюминофорами, а в объеме рабочих модулей натягивают тонкие пересекающиеся люминесцентные нити, подсвечиваемые в момент Фотографирования ультрафиолетовой лампой-вспышкой. Фотографирование производят через непрозрачный для ультрафиолета светофильтр, при этом на Фотопленке фиксируются только изображения треков частиц, светящиеся кресты и нити.Недостатки известного способа заключаются в том, что между моментом прохождения частицы и,моментом Фотографирования трех частиц сдви гается относительно заданной системы координат в электрическом поле предимпульса и переднего фронта основного импульса. Вследствие этого точность определения пространствен ных координат треков частиц о.раничена величиной этого сдвига и составляет несколько миллиметров.Трудноустранимое провисание нитей в камерах больших размеров идополнительные оптические искаженияв ультрафиолетовом светофильтре также приводят к ухудшению точностиопределения пространственных координат треков частиц.Цель изобретения - повышение точности восстановления пространственных координат треков частиц в стримерных камерах.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу заданиясистемы координат в стримерных камерах, заключающемуся в образованиив поле зрения фотографической системы видимых меток-реперов, реперысоздают в рабочем объеме камеры спомощью лучей импульсных лазеров ввиде пересекающихся реперных треков,положение которых в пространстве известно с заданной точностью,Создание лазерных реперных треков основано на использовании эффекта многофотонной ионизации, присутствующего в интенсивных световыхпотоках, генерируемых импульснымилазерами. В этом эффекте происходитионизация атомов и молекул рабочегогаза при поглощении нескольких световых квантов, Поскольку вероятностьмногофотонной ионизации мала, ослабления интенсивности лазерного излучения в рабочем объеме камеры не происходит, в результате вдоль луча образуется равномерная цепочка отдельных электронов, на каждом из которыхпри подаче на электроды камеры высоковольтного импульса образуется стример.На фиг. 1 изображена принципиальная схема задания системы координат с помощью лучей импульсных лазеров (стримерная камера показана со стороны фотографической системы ), на фиг. 2 в :временная диаграмма отдельного события.На фиг. 1 обозначены источники 1-4 лазерного излучения, коллиматоры 5-8, линзы 9-12, зеркала 13 и 14, лазерные реперные треки 15, трек 16 частицы, линии 17 и 18 задержки, триггерный счетчик 19, генератор 20 импульсного напряжения и рабочий модуль 21Способ осуществляют следующим образом.На некотором расстоянии от рабочего модуля 21 стримерной камеры размещают импульсные лазерные излучатели 1-4 таким образом, чтобы лучи нескольких лазеров лежали в одной плоскости и пересекались в объеме модуля фиг, 11 . Для каждого модулядостаточно двух параллельных плоскос- "ей. На фиг. 1 показана одна плоскость, включающая четыре лазера. Диаметр и направление лазерных лучей задают оптической системой, содержащей коллиматоры 5-7, линзы 9- 12 и зеркала 13 и 14.Сигнал "старт" вырабатываемый проходящей частицей в триггерном счетчике 19, через линии 17 и 19 задержки запускает все лазерные излучатели и генератор 20 импульсного напряжения стримерной камеры. Линии задержки подбирают таким образом, чтобы импульс 22 лазерного излучения попадал в модуль перед предимпульсом 23 и основным высоковольтным импульсом 24 фиг. 2 . В моментлазерные реперные треки 15 и треки 16 частиц фотографируют.Поскольку лазерные реперные треки и треки частиц одинаково сдвигаются в поле предимпульса и переднего фронта основного импульса, положение треков частиц относительно системы лазерных реперных трековостается неизменным.Таким образом, жесткая системакоординат, размещенная в прототипена границах рабочего объема, эаме няется на "плавающую" объемную систему координат, в которой снос треков учитывается автоматически.Пространственное положение системы лазерных реперных треков, за О даваемое оптической системой, измеряют с точностью 50-100 мкм, поэтому точность восстановления пространственных координат треков частицограничивается лишь размерами стри меров на фотографиях и оптическимиискажениями в системе фотографирования и может составлять 0,3-0,5 мм.Предлагаемый способ задания системы координат позволяет по сравне-нию с базовым объектом, в качествекоторого принят прототип, в 5-10раэ повысит . точность восстановленияпространственных координат трековчастиц в стримерных камерах,