Спектрометр заряженных частиц продуктов ядерных реакций

СООЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 9) 01) 51)5 Н 01 1 49/О ВЕННЫЙ КОМИТЕТ ТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯ ГОС ПРИ ОМУ С ЬСТВ К АВТ б ядерны институтА.В.Войнов68.и,1974,ентальАтомЖЕННЫХ ЧАСТИЦКЦИЙ сится к област ческого экспеиспольэовано ных реакций, в и нейтронами. яется повышени(54) СПЕКТРОМЕТР ЗАР ПРОДУКТОВ ЯДЕРНЫХ РЕ (57) Изобретение отн физики и техники физ римента и может быть для исследования яде эываемых-лучами кл Целью изобретения яв ИЗОБРЕТЕНИЯ точности, чувствительности и расширение функциональных воэможностей эасчет дополнительного измерения углавылета, Цель достигается тем, чтоанод 7, катод 5 и сетка 6 ионизационной камеры выполнены в виде концентрических сфер, в общем центре которых расположен источник 3 первичного излучения. Источник первичногоизлучения расположен в полом канале .2, проходящем через центр сферических электродов. На поверхность катод 5 наносится материал-мишень.Благодаря использованию всего телесного угла повышается чуствительностьи точность измерений. Угол вылетанаходится после математической обработки в ЭВМ 10 электрических импульсов, поступающих от катода 5 ианода 7. через каналы усиления 8н амплитудные коднровщики 9, 1 з.п.Изобретение относится к области физики и техники физического эксперимента и предназначено для исследования ядерных реакций, вызываемых -лучами или нейтронами с испусканием заряженных частиц.Целью изобретения является повы" шение точности, чувствительности и расширение функциональных возможно стей за счет дополнительного измерения угла вылета.На чертеже изображен общий вид спектрометра, где 1 - корпус иониэационной камеры, 2 - сквозной полый 15 канал для размещения источника, 3 - источник первичного излучения, 4- электродная система компенсации искажений электрического поля - изоли" рующая трубка с кольцами, задающими 20 распределение потенциала, 5 - катод с нанесенной мишенью, 6 - сетка, 7 - анод, 8 - каналы усиления, 9 - амплитудные кодировщики, 10: - ЭВМ, 11 - источник высокого напряжения, подсоединенный через делитель 12-17,18 - фильтровые конденсаторы, 19- разделительный конденсатор.Спектрометр содержит металлический корпус 1, выполненный из двух частей, 30 соединенных фланцами с вакуумным уплотнением. Канал 2 является частью крышки корпуса. Источник 3 излучения вводится снаружи корпуса и устанав"ливается в канале в центре сферических электродов, Стенки канала закрыты изолирующей трубкой 4, снабженнойэлектродами, задающими сферическоераспределение потенциала в промежутке между катодом 5 и анодом 7. щ 0На внутренней поверхности сферического катода 5 расположена мишень.Между катодом 5 и анодом 7 расположена экранирующая сферическая сетка 6, выполненная в виде пружиныпеременного диаметра. Анод и катодсоединены с входом каналов усиления8. Выход спектрометрических трактовсоединен с входом амплитудных кодировщиков 9, соединенных с ЭВИ 10.Работает спектрометр следующимобразом.Бомбардирующие частицы , испущенные источником 3, падают на мишень катода 5 нормально. Погрешностьугла падения равна отношению диаметра источника 3 к радиусу катода 5.Продукт реакции (о), испущенный взаднюю полусферу, тормозится в рабо" чем газе, образуя трек из ионизованных атомов и электронов. При даннойконструкции угол 0 между треком ирадиусом сферы, проходящим черезточку вылета продукта, является аргументом полиномов Лежандра в выражении для дифференциального сечений,Причем в силу сферической симметрииэто справедливо для любой точкимишени.Под действием электрического поляэлектронная компонента трека дрейфует сквозь сетку 6 и собираетсяна аноде 7, При этом амплитуда сигнала с анода является функцией полнойэнергии частицы, а амплитуда с катода - функцией полной энергии и углавылета частицы 6 относительно ра- .диуса, проходящего через точку выпета. Источник высокого напряжения 11подключен к электродам через дели"тель 12-17. Конденсаторы 18 служатдля фильтрации пульсаций напряжения,конденсатор 19 служит для разделенияпеременной и постоянной составляющихна входе канала усиления 8,Постоянная времени цепи формирования сигналов много больше временидрейфа электронови много меньшевремени дрейфа ионов. В случае точечной ионизации амплитуда сигналас катода сферической камеры с сет"кой определяется выражениемоЯК(г -г)Сг (К-г)где К - радиус внешнего электрода(радиус мишени);г - радиус внутреннего электрода (сетки);г - расстояние от центра сфер9до места образования ионизации;Я - суммарный заряд всехионов(электронов, образовавшихсяв результате иониэации);Ск - емкость катода камеры.В случае протяженной ионизации для элементарного отрезка трека вы: ражение (1) записывается в дифференциальной форме:1(2)при этом величина элемента зарядавыражается через тормозную способ"ность(В - г ) э/ (г К соя 0 ) с 1 г,+К - 2 г Кс ы,хождении пос анода (Х)сояО, Киг меренным амплитуда тода (У) величиныетрическйе размерность газа, измерВеличины СА и Скемкости анода иединительными про и) ка яетс ры; Рманомектриче еом дЕ т дхл о кроме то В ФУНК ает то в табличном Решение з ЭВМ методомвместе де дам лей с с ным вхо меадачи Ньюто водится наСтроится функция цепями предуси из яО) - г, ) ХСа Р (соя Г) 4(гВ Формула К соя б Соя л тения тем авеВ где К - величина заряда на 1 ИэВ; ЙЕ дЕ йх- потери энергии1 г Дх йг частицы на единице длины пробега, выражаемые через тормозную способность т ЙЕ 1) ИэВ си )г) и плотдхдХ г 31 ность газа Р = -- 1 г/см .Йг Если начало трека лежит на внешнем электроде, то е К - пробег частиц Задача состоит в на затем находится значение 0 В д я которого Г(соя 0) = 8 , получая самым дифференциальные энергетические спектры одновременно для всех продуктов реакции, испущенных в область задних углов.Предлагаемое устройство по ср нению с прототипом позволяет иэи рять дополнительную характеристику ядерной реакции - угловое распределение испускаемых продуктов,Опытный образец камеры имеет в данном варианте К = 12 см, г = 6 см наполнение камеры Аг + 5 Х СН 4 ло давления 2 атм (Р = 1,78 мг/смл). Данный вариант позволяет измерять, например, дифференциальные энергетические спектры о -частиц с энергией до 12 МэВ либо тритонов до 3 МэВ, либо протонов с энергией до1 МэВ. где г - расстояние от нача.".а трекадо э;)еэмента дг,Подставляя выражение (4.) в вы 5ражение (2), получаю) дЕ 2 В,"Дгв фВ В - ЕгВ оовВУ гВ)Ск(К - г,) (г + К + 2 г К ев 9) 1 О Интегрируя это выражение вдольтрека ло его конца и учитывая, что амплитуда сигнала с анода не зависит от направления трека и выра" )кается в виде15 где Е - энергия частицВСо - емкость анода, получают ряются после сборки камеры. Величина Е находится из калибровочных измерений.Аналитически задача не решается,Спектрометр заряженных час" тиц - продуктов ядерных реакций, со держащий источник первичного излучения, ионизационную камеру с катодом, анодом и расположенной между ниии сеткой, два канала усиления, вход одного иэ которых электрически соединен с анодом, а вход другогос катодом, два амплитудных кодировщика, входы которых электрически соединены с выходами каналов усиления, и ЭВМ, электрически соединенную с выходами амплитудных кодировщиков, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, чувствительности и расширения функциональных воэможностей за счет дополнительного измерения угла вылета, анод, катод н сетка иониэационной ка52, Спектрометр по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что наруаная поверхность полого канала снабжена электродной системой компеНсации искажений электрического поля. Составитель К.Иеньшиков Редактор Т.Юрчикова Техред И.Ходанич Корректор Н.КорольЗаказ 771 Тираж 306 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР 13035, Иосква, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,10 5 1478908 6.меры выполнены в виде концентрических прозрачного для первичного излуче сфер, в общем Центре которых распо" ния, и электрически изолированы от ложен источник первичного иэлуче- электродов.ния, а сетка и анод расположены внутри катодасодержащего материал-мишень, причем ионизационная камерасодержит полый канал, проходящийчерез центр ее электродов, стенкикоторого выполнены иэ материала,