Детектор ионизирующего излучения

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоввтскикСоцналистическикРесяублик и 989495(53)М. Кл. 6 01 Т 1/28 с присоединением заявки рв(23)Приоритет Гевудврстееккмй квмктвт СССР вв делам кзввретекк и аткрытнй(53) УДК 621.387 424(088.8)Опубликовано 15.01,83. Бюллетень же 2 Дата опубликования описания 15 01.83(54) ДЕТЕКТОР ИОНИЗИРУЮЦЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ 1Изобретение относится к технике эксперимента физики элементарных частиц и атомного ядра, в частности к устройствам детектирования и идентификации заряженных частиц и излучений.5Известны времяпролетные детекторы, принцип работы которых основан на регистрации вторичных продуктов, воз" никающих при прохождении через детектор детектируемых частиц. В качестве эмиттера вторичной эмиссии в них используется тонкая углеродная пленка нормальной плотности, а эмиссионные электроны, выбиваемые из нее детектируемыми частицами, транспортируются к микроканальной сборке плоским электростатическим полем 1 1 1,Однако несмотря на высокое быстродействие известныйдетектор харак" 2 о теризуется низкой эффективностью регистрации (,порядка 403 ), что сказывается на сильном увеличении време" ни измерений, и делает детектор мало 2пригодным в экспериментах по изучению редких событий, а также замет" ным количеством вещества на пути регистрируемой частицы, что ограничивает снизу диапазон энергий идентифицируемых частиц. Кроме того, применение плоского электростатического поля для транспортировки эмиссионных электронов ограничивает аппертуру прибора, которая при таком поле определяется диаметром,микроканальных пластин, а заметное увеличение пос" леднего связано с принципиальными технологическими трудностями.Цель изобретения - увеличение эффективности регистрации; аппертуры детектора и расширение диапазона из" меряемых энергий в сторону меньших значений путем уменьшения количества вещества на пути детектируемой частицы еПоставленная цель достигается тем, что детектор ионизирующего излучения, ,содержащий сборку микроканальных плас 3 98949 тин, делитель напряжения и расположенный на пути детектируемого излучения эмиттер вторичной электронной эмиссии, дополнительно содержит аксиально-симметричную электрсстатическую или магнитную электронофокуси рующую систему, в предметном пространстве которой расположен эмиттер, а в фокальной плоскости пространства изображений - сборка микроканальных 10 пластин, причем эмиттер выполнен в аиде пористого. диэлектрического слоя расположенного между двумя электродами с высоким коэффициентом прозрачности, подключенными к делителю 15 напряжения, т.е. цель реализуется путем совместного применения тонких (х 100 мкм ), пористых (плотность0,7- 2 относительно нормальной плотности), помещенных в сильное злектричес" 2 О кое поле ( 10 В/см), диэлектрических слоев (например, МдО), обладающих высоким значением ( 1000 А ) коэффициейта вторичной электронной эмиссии с аксиально-симметричными электроста- тическими или маГнитными электронофокусирующими системами, осуществляющими эффективную транспортировку и Фокусировку эмиссионных электронов от рыхлых диэлектрических слоев больО шей площади ( - 50 смф) на микроканальную сборку малой площади (-3 смф ). При этом микроканальная сборка и рыхлый диэлектрический слой расположены друг относительно друга таким образом, что регистрируемая частица, проходя через вещество слоя (толщина ф 10 г/см), больше ницего на своем пути в детекторе не встречает,аоНа чертеже дано предлагаемое устройство, вертикальный разрез.Устройство представляет собой стеклянный баллон 1, состоящий из цилиндрической и конической частей 2 и 3 соответственно, причем на внут 45 ренней боковой поверхности конической части 3 расположены электроды 4 и 5, образующие вместе с электродом 6 аксиально-симметричную электростатическую фокусирующую систему, в фокальной плоскости пространства изображений которой расположен дисковый электрод 6, Вплотную с нижним (по чертежу) торцом дискового элекрода 6 расположена микроканальная сборка 7. Электроды 4 и 5 выполнены в форме усеченных конических поверх- ностей, обращенных своими большими основаниями кверху, причем электрод 4 имеет основание в виде плоской торцовой поверхности 8, а электрод 5 торцовых поверхностей не имеетВ электроде б имеется центральное отверстие 9, в которое собираются сфокусированные эмиссионные электронны, В торцовой поверхности 8 электроДа 4 также имеется центральное отверстие, в которое ввинчивается эмиттер, представляющий собой кольцевую проводящую оправку 10 с натянутой на нее металлической мелкоструктурной тонкой сеткой 11 с высоким (99) коэфФициентом прозрачности, причем кольцевая оправка 10, а следовательно, и мелкоструктурная сетка 11 электрически накоротко соединены с злектродом 4 и находятся под его потенциалом,На верхней (по чертежу ) поверхности сетки 11 расположен тонкий(толщиной 100 мкм) рыхлый (относительная плотность 1) диэлектрический слой 12 (например ИдО)с тонким ( 1000 Х ) проводящим покрытием 13, которое накоротко соединено с контактной шайбой 1,4, насаженной на изоляционную (например тефлоновую ) шайбу 15. Последняя на тугой посадке крепится не" посредственно к кольцевой оправке 10. Слезки 16 и 17, предназначенные для подачи фокусирующих потенциалов на электроды 4 и 5 соответственно, расположены на конической части 3 баллона 1. Входное окно 18 расположено на конической части 3 баллона 1 так, что его ось проходит через точку пересечения вертикальной оси устройства с плоскостью проводящего покрытия 13. Диаметр поверхности8 равен 150 мм, диаметр слоя 12-55 мм,диаметр центрального отверстия 9 электрода 6 равен 20 мм, а расстояние от сетки 11 до микроканальнойсборки 7-100 мм. Данная геометрия фокусирующей системы обеспечивает сбори Фокусировку эмиссионных электронов с площади слоя 12, равнЬй 20 см , на площадь микроканальной сборки 7, равной 3 см . Делитель напряжения 19 обеспечивает необходимое распределение потенциалов между проводящим покрытием 13 и фокусирующими электрода" ми 4,5 и 6. Сигнал детектора снимается с коаксиального коллектора 20 сборки 7 на сопротивление нагрузки 21 (Вн),Работает устройство следующим образом.989495 После подачи питающих напряжений при прохождении детектируемой частицы через слой 12 в последнем возникают локализованные в месте прохождения частицы лавины вторичных электронов, которые выщгиваются электрическим полем, приложенным к слою 12,и собираются фокусирующей системой на поверхность микроканальной сборки 7 После усиления в ней они попадают 10 на коаксиальный коллектор 20 мик" роканальной сборки 7. Сформированный таким образом импульс снимается к регистрирующей электронике известным способом. 15Применение предлагаемого устройст ва по сравнению с известным, кроме уменьшения количества вещества (до 104 г/см )на пути регистрируемой частицы, позволяет сильно уменьшить пого лощение вторичных электронов в эмиттере и добиться увеличения их числа за счет размноженияв порах диэлек" трического слоя, находящегося в электрическом поле, а это, в .свою очередьрю поднимает эффективность регистрации детектора до 100. И наконец, применение электронофокусирующей Ф системы позволяет осуществить сбор эмиссионных электронов с эмиттера большей .Зв площади на микроканальную сборку, т.е, увеличит аппертуру детектора, Все это приводит к уменьшению времени экспозиции в эксперименте и дает возможность использовать детектор при еще меньших значениях энергии детектируемых частиц. 6Формула изобретения Детектор ионизирующего излучения, содержащий сборку микроканальных плас" тин, делитель напряжения и расположенный на пути щетектируемого излучения эмиттер вторичной электронной эмиссии, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения эффективности регистрации, апертуры детек" тора и расширения диапазона измеряемых энергий в сторону меньших значений путем уменьшения количества вещества на пути детектируемой частицы, ,.он дополнительно содержит аксиально"симметричную электростатическую или магнитную электронофокусирующую систему, в предметном пространстве кото" рой расположен эмиттер, а в Фокальной плоскости пространства изображений - сборка микроканальных пластин, причем эмиттер выполнен в виде пористого диэлектрического слоя, расположенного между двумя электродами с высоким коэффициентом прозрачности, , подключенными к делителю напряжения.:Источники информации,принятые во внимание при экспертизеЛюк К. Л. 30 ан, Ву Изянь Сюн.Принципы и методы регистрации элементарных частиц. И ИЛ, 1963,с. 111, 148.2. 3. 0 3 га гд аМ И. Во 1 о ге., Неаму3 оп й 3 в 3 пд и 3 сЬ с 3 саппе-р 1 айез,989495 ставитель С, Кондратенкоед Л.Пекарь Корректор М. Кос 11119/65 Тираж 708 ВНИИПИ Государственного комитепо делам изобретений и открц 113035, Москва, И, Раушская е ектная, 4 Филиал ППП "Патент", г. Ужг актор Н. Волощук Те Подписна СССРийнаб., д. 4/в