Реперная система стримерной камеры

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 19) О) 5 С 01 Т 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМПО ИЗОБРЕТЕНИЯМИ ОТНПРИ ГКНТ СССР НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСН тиц. Координатная плоскость оптической системы стримерной камеры выполнена в виде жесткой рамы с натянутой на нее сеткой из единого световода. Перед одним из концов световода размещена Фокусирующая линза, Фокусирующая на торец световода луч импульсного лазера. Лазер управляется.системой запуска камеры. В результате рассеяния распространяющегося посветоводу света сетка представляетсобой равномерно светящийся объект,если выполняется условие 1 сЬ 1где 1 - коэффициент ослабления. света в световоде, Б - полная длинасветовода. При этом отсутствует посторонний световой фон и исключаетсявозможность ."ослепления" системы фотографирования, что улучшает качест"во получаемых фотографий. Для умень-: шения мощности лазерного излученияна противоположный конец световода нанесено отражающее покрытие. 1 з.п. ф-лы, 1 илФ изич не .н СВ.Сомов В,А.Рябо 7(088.8)и др, И т, 1967 и др, Р й иойиз ая камв 221-245,ая систенойия ОИЯИ,827,скровс.епернационобщен1-81СТРИМЕРНО 11 сится к трековым ическим съемомэффективно мов Физике эле" их энергий в рителях. Белью повьппение точи ат треков ч ПЕРНАЯ 54) СИСТЕМА КАМЕРЫ(57) Изобретение отндетекторам с ФотографинформаЦии и наиболежет быть использован. ментарных частиц высэкспериментах на ускизобретения являетсяности измерения коор К ас" н Изобретение относитсявам для регистрации следоных частиц и наиболее эффжет быть использовано в Фментарных частиц высокихэкспериментах.на ускорителЦель изобретения - повности измерения координаттиц в стримерной камере.На чертеже изображенасистема стримерной камеры жит стримерную каиного световодакую раму 3, имк устройств заряженективно мо-.изике эле энергий в содерку из е на жес Систем ру 1, сет натянутую пульсный л зу 5.фокусирующую лин ма функциониРует азер сисбраз ение точ ов часгВ.момент прочастицы через сзапускается импу еперная(56) Дайон М,И.раь М АтомнздаАндреев Е.М.ма релятивистскостримерной камер1"81-686, Дубна,Дубна, 1982СВИДЕТЕЛЬСТВУ ждения исследуемойимерную камеру 1ьсный лаэер 4, под 158584.оИ)где д 1=1- -1 о 55 относительное ослабление света,прошедшего через световод длиной 1. свчцппющий коорпццатцую плоскость, образоваццую сеткой из световола 2,Лазерцьй луч Фокусируется линзой 5 ца центр торца конца сцетовода и5 далее распространяется по керну световода к. противоположному его концу.При этом вследствие поглощения и рассеяния света интенсивность световогопотока, распространяющегося по керну, 1 О описывается приближенным соотношением1 к - 1 ехр - Ы+р+ у) х ,"де 1 - интенсивность светового постока на торце световода;1 с"-с+/3++ у- коэффициент ослабления све-та в световоде, зависящийот длины волны; 2 Ос( - коэффициент рассеяния светана границе "керн-оболочка";р - коэффициент рассеяния светав объеме керна;у- коэффициент поглощения света в объеме керна;х - расстояние от торца световода.Световоды состоят из центральной жилы - керна, который и является проводником света, и одной или нескольких оболочек, окружающих керн. Многократное отражениесвета, обеспечивающее распространение света в световоде, происходит по границе керна иоболочки,Б современных световодах основные потери света связаны с рассеянием на границе "керн-оболочка", т.е,с(/, с э), поэтому 1. -с, Рассеян Оный на границе "керн-оболочка" и вобъеме керна свет выходит иэ световода через. прозрачную оболочку, причеминтенсивность рассеянного света сединицы длины световода равно 45Й(х) " - (1-1 )=1 кекЕсли коэффициент ослабления светав световоде на длине волны генерациилазера относительно невелик, т.е, выполняется соотношение Ы. 1, где. 1.полная длина световода, то1 -1 (1) а ., (х)1 1=- - ь=д 1=сопз,1 " оЭто означает, что при указанных условиях сетка из подобного световодапредставляет собой илеальцьп светящиися объект, каждь элемент которого излучает изотропцо и с одинаковойяркостью. Таким образом, при достаточной мощности светового излучениялазера сетка координатной плоскостиможет быть сфотографирована одновременно с треками частиц.Необходимая для Фотографированиямощность лазера определяется следующими соображениями. Для регистрациилюбого светящегося объекта в стримерной камере его яркость должна бытьпо крайней мере не меньше яркостистримеров на треке частиць, Обычнодлина стримеров составляет не Менее3-5 мм, диаметр около 1 мм, а плотность световой энергии в объеместримера не менее ,10" Фотон/см;Таким образом, яркость поверхностистримера-111 фотон/см, Для Фотографирования координатной плоскости из световода с лазерной подсветкой необходимо Р/Й ., т.е.З.с11 --- )где с 1 - диаметр световода.,Современные стримерные камерыимеют чувствительный объем 1 м,поэтому для координатной плоскостиразмером 1 х 1 м и шага сетки 10 смЬ=20 м, что при 6=1 мм и Д 1 10%дает 12 11 квантов или полнуюэнергию светового импульса Е=1 с 15-10 мДж ( Й - энергия световогокванта, для видимого света 5" 2-3 эВ).Соответствующая мощность лазера сос-тавляет Ы - 10 кВт - 1 ИБт при длительности лазерного импульса Л 0-10 с. Этим требованиям отвечают,например, И-лаэерь ЛГИ(0=6 кВт),ТИП(У=100 кВт), ЛГИ(М==320 кВт), лазеры на кравителях серии ЛХИ Я=55-500 кБт) и другие серийные лазеры, а также лабораторныемалогабаритные лазеры на поперечномразряде и молекулярном азоте (И1 ИБт). Сравнительно большая требуемая световая энергия определяет и необходимость Фокусирующей линзы 5. Дело в том, что обьчо диаметр нитей координатной плоскости не превышает 1 мм, Р.противном случае ухудшается точность геодеического и Фотографи.15ческого измерений координат элементовсетки, особенно ее узлов, Это приводит к соответствующему ухудшениюточности измерений координат трековчастиц, При диаметре снетонода 1 ммдиаметр внутренней его части - керна, захнатывающего свет, составляет200-300 мкм. В то же время, диаметрлуча современных Ыазеров непосредственно на выходе излучателя не менее2-3 мм и возрастает на 2-20 мм накаждый метр расстояния от излучателяТаким образом, при отсутствии Фокусирующей линзы керн захватывает менее О, 1-1 светового потока и требуется чрезмерно большая мощность лазерного йзлучения О, 1-1 ГВт, Фокусное расстояние линзы выбирают изследующего соотношений Й у Й,где Й ЗГ - диаметр фокусного пятна;- расходимость лазерноголуча;й - диаметр керна.Так как обычно 1 10 -10 , то для3й, 100 мкм Е 1 - 10 см.Очевидно, что для хорошей фокусировки необходимо совпадение главной оптической оси линзы, продольной осиконца.световода и продольной осилазерного излучателя.Тип лазера и параметры световодовопределяются конкретной конструкцией чувствительного объема и оптической системы, а также условиями-.фотографирования.Для уменьшения мощности лазера,необходимой для Функционирования координатной сетки стримерной камеры,на противоположный конец светонодаможет быть нанесено отражающее покрытие. Это позволяет уменьшить У в 1,5 84584 б1,9 раза (н зависимости от длиныволны генерации лазера) за счет днухкратного прохождения света по световоду.Предлагаемая реперная система дает возможность произнодить одновременное фотографиронание треков частиц н координатных плоскостей безослепления оптгяеской системы ипри практически полном отсутствии рассеянного светового Фона, Это улучшает качество получаемых фотографийlи в конечном итоге повьшает точность измерения координат треков частиц,Формула изобретения 1, Реперная система стримерной20 камеры, состоящая иэ реперной сетки,натянутой на жесткую раму, о т л и"ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности измерения координаттреков частиц, сетка выполнена иэ25 единого световода, перед одним изконцов которого расположен импульсный лазер, а между концом световодаи лазером установлена фокусирующаялинза, фокальная плоскость которойЗ 0 лежит в торцовой плоскости концасветовода, а главная оптическая осьсовпадает с осью лазера, полнаядюына световода 1, снязана с коэффициентом К ослабления света в снето 35воде на длине волны генерации лазерасоотношением И.(1,2, Реперная система по и. 1, о т -л и ч а ю щ а я с я тем, 1 то, с це-лью уменьшения мощности лазера, напротивоположный от линзы конец световода нанесено отражающее покрытие.дписное открьггиям при ГКНТ С , д. 4/5