Устройство для поиска вертикальных следов частиц

. -, .: ьЫсу ЗС)Б И ПИСАНИ Т ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТусО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 1(71) Объединенный институт ядерных исследований(56) )л/)зоп Т., 5)еррагс С.ТЯ, Т)еогу апс Ргастзе о 1 Ясапппц Ор 1 са Мсгозсору,опсоп. Асадеп)с Ргезз, 1984.Авторское свидетельство СССРВ 1183934, кл. 6 02 В 21/00, 1985, Авторское свидетельство СССРМ 1273861, кл, 6 02 В 21/00, 1986. 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОИСКА ВЕРТИКАЛЬНЫХ СЛЕДОВ ЧАСТИЦ Изобретение относится к экспериментальной физике элементарных частиц и может быть использовано в технике трековых детекторов, например для наблюдения следов частиц в ядерной фотозмульсии,Известен оптический конфокальный микроскоп, содержащий точечный источник света, два объектива, освещающий и изображающий, систему сканирования, а также точечный фотоприемник, Освещающий объектив формирует точечную освещающую область, а изображающий объектив вместе с точечным фотоприемником следит за указанной освещающей областью. Трехмерный объект сканируется по глубине вдоль оси Е, а также вдоль осей Х и У - в плоскости, перпендикулярной оси конфокального микроскопа, Изображение неплоского объектива, например крыла насекомого, получают в(57) Изобретение относится к экспериментальной физике элементарных частиц, может быть использовано в технике трековых детекторов, например для наблюдения следов частиц в ядерной фотоэмульсии. Цель изобретения состоит в уменьшении габаритных размеров устройства. Устройство содержит точечный источник света, два коллиматора, точечный фотоприемник, систему перемещения ядерной фотоэмульсии, освещающий и изображающий объективы, выполненные в виде призм, отделенных одна от другой поглощающими шторками, систему одновременного поворота освещающего и изображающего объективов вокруг линии, соединяющей точечный источник света и то чечный фотоприемник. 1 ил,виде плоского изображения на экране телевизионного монитора.исакиемИзвестен мезооптический конфокальный микроскоп, который содержит точечный источник света, освещающий мезооптический объектив, изображающий мезооптический объектив, а также точечный фотоприемник, Здесь нет сканирования вдоль оси 2, так как мезооптический конфокальныи микроскоп имеет большую глубину резкости, и его можно использовать для поиска вертикальных следов частиц в ядернойа фотозмульсии, Для того, чтобы не возникало продольной модуляции интенсивности света вдоль оси 2 в пределах глубины слоя ядерной фотоэмульсии, абсолютные размеры мезооптических объективов должны быть достаточно. большими, Так. при шаге продольной модуляции интенсивности све 1702330та в 600 мкм, превышающем толщину слоя Слой ядерной фотоэмульсии толщинойяС ер ной фотоэмульсии Ь=-200 мкм, диаметр 200 мкм освещается в узкой протяженной1-2мезооптических объективов должен быть области, ширина которой равна околоравен 100 - 120 мм. мкм, а протяженность составляет 1 - 10 мкм.Известен микроскоп, преимуществен Если вертикальный след частицы в ядернойно для ядерной фотоэмульсии, который со- фотоэмульсии попадает в ярко освещеннуюдержит источник коллимированного область, то он виден одновременно на всюпучка света, шторку, мезооптическую ци- глубину. Чтобы глубина резкости системылндрическую линзу с образующей в ви- наблюдения, которая в указанном микроде многоугольника, полуцилиндрическую 10 скопе состоит из традиционных объектива ииммерсионнуюванну, объективмикроскопа окуляра, была равна также 200 мкм, числоиокуляр микроскопа, при этом ширинафХ) вая апертура объектива должна быть некаждого элемента образующей в виде мно- больше 0,08,гоугольника на расстоянии Х от плоскости Известный микроскоп работает следуюсимметрии микроскопа выбрана иэ условия 15 щим образом,1 Включают источник коллимированного1(х) "( ) пучка света и устанавливают в рабочее погде и - толщина слоя ядерной фотоэмуль- ложение меэооптическую цилиндрическуюлинзу, а также объектив и окуляр микроскоСии;- расстояние от меэооптической ци па. Если в узкую освещенную область попалиндрической линзы до ядерной фотоэмуль- дает вертикальный след частицы, то виденвертикальный след частицы в виде яркойс ФСоотношение (1) означает, что мезооп- точки и фиксируются поперечная и продольтическая цилиндрическаялинзавмикроско- ная координаты обнаруженного вертикальпе состоит из большого числа ( 1000) 25 ного следа частицы.примыкающих одна к другой призм с пло- Прототип обладает высоким быстродейскими гранями, при этом ширина каждой ствием, так как в нем устранены операцииэлементарной призмы изменяется линейно сканирования вдоль оси Е и вдоль продольс расстоянием до плоскости симметрии ной координаты. Однако он имеет большие30 габаритные размеры, а мезооптическую циКаждая пара элементарных призм ме- линдрическую линзу трудно изготовить.зооптической цилиндрической линзы, рас- Цель изобретения - уменьшение габаположенная симметрично по отношению к ритных размеров устройства,плоскости симметрии описываемого микро- На чертеже показано устройство для поскопа, образует два узких плоских пучка 35 иска вертикальных следов частиц.света. В области их пересечения возникает Устройство содержит точечный источинтерференционная картина, шаг которой ник 1 света, коллиматор 2, шторки 3 освещамежду максимумами интенсивности света ющего объектива, призмы 4 освещающегообъектива, призмы 5 изображающего обьекзп(2)40 тива, шторки б изображающего объектива,коллиматор 7, точечный фотоприемник 8.где Л. - длина волны света; систему 9 одновременного поворота осве 0 - угол между рассматриваемыми дву- щающего и изображающего объективов, симя пучками света, стему 10 перемещения и кОнтроляКаждая пара плоских пучков света абра положения ядерной фотоэмульсии, блок 11зует свою систему интерференционных по- записи данных.лос, шаг котОрой изменяется с координатой Лучи. света, вышедшие из точечного исХ. При наложении многих интерференцион- точника 1 света, преобразуются коллиматоных картин возникает узкая ярко освещен- ром 2 .в коллимированный пучок света,ная область, Для того, чтобы в пределах 50 Шторки 3 освещающего объектива вырезаэтой узкой ярко освещенной области не воз- ют из этого пучка света две пары узких плоникало продольной интерференции света, ских пучков света, Призмы 4 освещающегорасстояние от мезооптической цилиндриче- объектива поворачивают плоские пучки свеской линзы до ярко освещенной области та так, что две пары компонент пересекаютдолжно быть равно 120 мм, Поэтому габа ся взаимно и образуют узкую яркоритные размеры мезооптического цилинд- освещенную область и боковые лепестки врического объектива оказываются плоскости симметрии устройства. Первичдостаточно большими по сравнению с раз- ные лучи света двух пар плоских пучков дамерами традиционного объектива микро- лее попадают на поглощающие шторки бизображающего объектива и выбывают изскопа.50 55 игры. Вторичные лучи света, возникающиепри дифракции света на зернах серебравертикального следа частиц в ядерной фотоэмульсии, попадают на три пары призм 5изображающего объектива и преобразуются в три пары компонент коллимированногопучка света. Коллиматор 7 направляет указанные лучи света в точечный фотоприемник 8, сигналы с которого поступают в блок11 записи данных. Туда же поступают данные из системы 9 одновременного поворотаосвещающего и изображающего объективов и системы 10 перемещения и контроляположения ядерной фотоэмульсии,Благодаря тому, что освещающий и изображающий объективы выполнены в видепризм, отделенных одна от другой поглощающими шторками, в устройстве происходитполное разделение дифрагированных лучейсвета от прямого освещающего пучка света.Этого нет ни в одной из известных конфокальных систем, в которых прямые и дифрагированные лучи света идут к одним и темже траекториям и не разделяются друг отдруга. Кроме того, когерентная передаточная функция освещающего объектива несовпадает с когерентной передаточной функцией изображающего объектива,Математически это можно выразитьследующим утверждением. Когерентная пе.редаточная функция всего устройства равнаЬ = Ь 1 Ь 2 (Ь 1 Ф Ь 2), (3)где Ь 1 - когерентная передаточная функцияосвещающего объектива;Ь 2 - когерентная передаточная функцияизображающего обьектива.В частности, максимумы (минимумы)функции Ь 1 не совпадают с максимумами(минимумами) функции Ь 2. Поэтому интенсивность боковых лепестков когерентнойпередаточной функции Ь в выражении (3)меньше интенсивности боковых лепестковкакЬ 1, так иЬ 2. В предложенномустройстве при оптимальном положении призм интенсивность боковых лепестков составляет около 10 ф. При уровне дискриминации 0,25 от интенсивности центрального максимума боковые лепестки будутполностью подавлены. Устройство для поиска вертикальных следов частиц работает следующим образом.Включают точечный источник 1 света, точечный фотоприемник 8, систему 9 одновременного поворота освещающего и изо 5 10 15 20 25 30 35 40 бражающего объективов, систему 10 перемещения и контроля положения ядерной фотоэ мул ьсии и блок 11 записи дан ных. Устанавливают ядерную фотоэмульсию в рабочее положение. Ориентируют освещаемую область под углом +45 к направлению движения ядерной фотозмульсии. Начинают просмотр каждой полости ядерной фото- эмульсии. Затем все операции повторяют при ориентации освещенной области под углом -45 к направлению движения ядерной фотоэмульсии. По данным этих двух серий измерений находят координаты Х и У каждого вертикального следа частицы. Так же, как и в прототипе, погрешность измерения координат Х и У вертикального следа частицы составляет 1-2 мкм.Габаритные размеры предложенного устройства существенно уменьшены по сравнению с габаритными размерами известного.Кроме того, в нем упрощена технология изготовления освещающего и изображающего объективов, так как необходимо изготовить всего 10 призм размером л 5 мм с заданным углом у наклонной грани.Формула изобретения Устройство для поиска вертикальных следов частиц, содержащее точечный источник света, два коллиматора, освещающий объектив, изображающий объектив, образующие конфокальную систему, точечный фотоприемник, систему перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии, блок записи данных. отл ича ющеес я тем, что, с целью уменьшения габаритных размеров устройства, освещающий объектив выполнен в виде двух пар призм по две с каждой стороны от плоскости симметрии устройства и трех поглощающих шторок, отделяющих соседние призмы, изображающий объектив выполнен в виде трех пар призм по три с каждой стороны от плоскости симметрии устройства и пяти поглощающих шторок, отделяющих соседние призмы, при этом поглощающие шторки в изображающем объективе расположены в области освещающих пучков света, а призмы изображающего обьектива расположены в области тени между освещающими пучками света, в устройство введена система одновременного поворота освещающего и изображающего обьективов вокруг прямой линии, которая соединяет точечный источник света и точечный фотоприемник.1702330 Составитель Т.ГорчаковаТехред М. Морге нтал Редактор М.Келемеш Корректор О.Кундр оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 аз 4541 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5