Вершинный детектор частиц

СОЮЗ СОВЕТСНИХййцМЗМ ИПЕИРЕСПУБЛИК 09) 01) 3 ся) С 01 Т 5/06цргю ф"МЧ 5) Е1 1 ф" ф ф 1.ЯМ1 й."эйЬ 4 МР Ъ;фЕй ааВВ т Ф Е ю зфве 3 еПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТОРСКОМУ ЬСТВ Бюл ститут ядерн 88.8)между тр оторегис ространс по объек лубина р вои СССРО. ратором,венноесУзкости ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1)уКеа М. ег а 1РЬоговгарЬу оГ ЪоЬЬА геаа 1 Ь 1 дгу гевгТ 1 е 1 у, 1980.2. ВогсЮагйс сЬсовЫ 8 01 ггавоопймь.гЬ ап Аппо 1 аг ТгаА 1 гегпагзче МесЬойч. 80-22, У 1, р. 13. Врон М, и др,М., "Наука", 1970,4, Авторское св(54)(57) ВЕРШИННЫЙ ДЕТЕКТОР ЧАСТИЦ,содержащий трековую камеру, импульсные лазеры, систему формированияскрещенных пучков света, фоторегистратор с объективами и электронныйблок управления, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности использованияинформации, переносимой лазернымипучками света, диафрагма каждогообъектива выполнена в виде непрозраной шторкикольцом для пропусканисвета, центр кольца расположен наоптической оси, радиус кольца К иширина кольца Ь К выбраны из условийИзобретение относится к экспериментальной ядерной физике и может быть использовано при ис .ледовании свойств, частиц с временем жизни 1 О 11-101 с.5В физике частиц высоких энергий используют, так называемые, вершинные детекторы, частиц, основным узлом которых является пузырьковая камера. Размер элемента трека в ней 10 равен 10 мкм. Вершинный детектор частиц предназначен для того, чтобы зафиксировать вершину ядерного взаи" модействия с пространственным разрешением 10 мкм. Анализ чаСтиц ведут 15 при помощи стримерных камер и быстродействующих проволочных детекторов,Однако фотообъектив, дающий разрешение около 10 мкм, обладает глубиной резкости всего 200 мкм. Это ничтожно мало по сравнению с требуемой глубиной резкости в вершинном детекторе частиц, равной 100 мм. По этой причине бып использован голографический метод съема информации 11Однако при восстановлении голограмма создает трехмерную картину, при считывании которой возникает вновь проблема глубины резкости, указанная выше, Устройств для считывания30 информации с голограмм трекового события в настоящее время не существуе,т.Известна кольцевая апертура в акустоскопии, которая выполнена в З 5 виде кольцевого ультразвукового преобразователя, например, пьезоэлектрического 2 . Этот преобразователь излучает ультразвуковое поле, а затем принимает отраженные волны. Такая 40 апертура дает высокое поперечное разрешение и одновременно большую глубину резкости. Принципиальными недостатками кольцевой апертуры являются малый коэффициент использова ния полной апертуры и наличие интенсивных боковых лепестков в изображении точечного объекта. Поэтому в оптике кольцевые апертуры не используют, и они описаны только .теорети чески 3 . Не использовались кольцевые апертуры также в экспериментальной ядерной физике.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является 55 устройство, содержащее трековую камеру, импульсные лазеры, систему формирования скрещенных пучков света,фоторегистратор с объективами и электронный блок управления 4 . Пучки света просвечивают объем трековой камеры и на светорассеивающем экране формируют два теневых изображения треков частиц, находящихся в различных участках объема камеры. В указанном устройстве светорассеивающий экран расположен непосредственно у выходной стенки трековой камеры.Чтобы разделить изображения теневой картины, полученные под разными ракурсами, два лазера испускают свет различных длин волн, а перед объективом каждого фотоаппарата установлен светофильтр, пропускающий излучение только одной длины волны. Фотообъективы расположены так, чтобы яркость изображения на светорассеивающем экране было равномерной. Указанное устройство обладает рядом недостатков: во-первых, информация об элементах трека, лежащих на различной глубине, отображается в различных масштабах на теневом изображении, например, если элемент трека имеет размер 10 мкм, то кружок дифракции для геометрии известного устройства составляет 0,7 мм для элемента трека на глубине 10 мм и 4,3 мм для элемента трека на глубине 60 мм 1 вовторых, пространственное разрешение в известном устройстве, содержащем восковой светорассеивающий экран, определяется размером неоднородности экрана и по порядку величины составляет 0,3 мм, в-третьих, известное устройство приводит к большим потерям света. При оптимальном расположении экрана и фотоаппаратов коэффициент использования света на светорассеивающем экране равен отношению площади зрачка фотоаппарата к площади светорассеивающего экрана. В известном устройстве коэффициент использования света равен 0,17,Цель изобретения в том, чтобы повысить эффективность использования информации, переносимой лазерными п чками света в вершинном детекторе частиц.Указанная цель достигается тем, что в вершинном детекторе частиц, содержащем трековую камеру, импульсные лазеры, систему формирования скрещенных пучков света, фоторегистратор с объективами и электронный блок управления, диафрагма каждого объектива выполнена н ниле непроз950052 гдеЕ Н 20 9 = 2 агс 8 - удх Д г 200 ЬКК 30 рачной шторки с кольцом для пропускания света, центр кольца расположенна оптической оси, радиус кольца Ки ширина кольца Ь К выбраны из условий 5 038 ЪЬ 421 хНдлина волны света;расстояние между трековой 10камерой и фоторегистраторомф,требуемое пространственноеразрешение по объективу,требуемая глубина резкостипо объекту. 15 При этом угол между просвечивающими пучками света 6 берут как обычно равным где л г - требуемая разрешающая способность по глубине.При переходе от сплошной апертуры 25 к кольцевой количество света, попадающее в объектив, уменьшается со 1003 до величины Например, для Ь х = 8 мкм, Е = 400 мм,Н 100 мм, К = 9,5 мм, йК = 64 мкм,с 6 1,3 Ж. На чертеже дана схема вершинного детектора частиц, содержащего трековую камеру 1, импульсный лазер 2, систему формирования 3 двух сходящихся пучков света, фоторегистратор 4,40 электронный блок управления 5, диафрагму объектива 6.Детектор работает следующим образом. 4Электронный блок 5 вырабачывает стартовый сигнал, который поступает в трековую камеру 1, импульсный лазер 2 М фоторегистратор 4. В момент, когда пузырьки сформировались до требуемого размера, объем трековой камеры просвечивается одновременно двумя импульсами света от одного импульсного лазера. После экспонирования фоторегистратор 4 переходит в предстартовое состояние.Технико-экономическое преимущество заявленного детектора над прототипом состоит в том, что он позволяет получить:более высокое разрешение изображения трека благодаря устранейию эффекта дифракции света при Формировании тенеграммы и благодаря переходу на изображающую оптику,однородность изображений треков по глубине рабочего объема камеры вершинного детектора частиц и высокое качество изображений элементов трека л 8 мкм благодаря тому, что детектор имеет высокое пространственное разрешение и большую глубину резкости.Важным технико-экономическим преимуществом является также то, что он не требует проведения стадии .считывания трехмерной сцены. Полученные негативы тереопроекций со" бытия в вершинном детекторе сразу же идут на стадию обмера. Все физические лаборатории имеют необходимое для этого оборудование в виде авто.матизированных систем обработки трековых фотографий на основе вычислительной техники, Дополнительного оборудования для стадии считывания ф стереофотографий предлагаемое устройство не требует. Этот фактор дает косвенный экономический эффект.С Т едактор С,Титова ректор А.Илы Заказ 23 НИИПИ Го по делам 113035, Москва, Проектная, 1 илиал ППП "Патент", г, Ужгород Тираж 711 Подписнарственного комитета СССРзобретений и открытий