Способ определения пробега фрагментов релятивистских ядер

Изобретение относится к техникеэксперимента в релятивистской ядерной физике; преимущественной областью использования изобретения являются опыты по измерению среднего пробега 5 ядерного поглощения:в веществе мишени фрагментов с выделенным зарядом, об разующихся при взаимодействии пучка релятивистских ядер с ядрами мишени, ОИзвестны способы измерения пробегов фрагментов, заключающийся в том, что после экспозиции пучком релятивистских ядер на ускорителе мишеней-, детекторов и их последующей химичес кой обработки с помощью просмотровых и измерительных оптических систем производят поиск событий взаимодействия частиц пучка с веществом мишени-детектора, прослеживание треков 20 фрагментов из первичного взаимодействия до вторичного и оценку по нонизационным потерям энергии фрагментов его заряда. Для реализации данных способов используются фо 4 Роэмульсион ные детекторы. 1 , жидкостные пузырьковые камеры 2 1 и трековые твердотельные детекторы 3.Основным недостатком этих способов является высокая трудоемкость обра ботки материалов экспозиции и, соответственно, низкая скорость набора экспериментальной информации, что определяет низкую точность измерения средней величины ядерного пробега.Ближайшим к предлагаемому способу является способ определения пробега фрагментов релятивистских ядер, заключающийся в том, что пропускают пучок исследуемого излучения через 40 мишень-детектор, выполненную в виде стопки слоев, толщина каждого из ко" торых намного меньше длины пробега фрагментов в материале мишени, регистрируют излучение с помощью детек.45 торов вторичных процессов, установлении но результатам измерений координат начала и конца траектории каждого фрагмента в мишени и определении по ним пробега соответствующего фрагмен.50 та, Осуществляют измерение заряда фрагментов по диаметру образованного им трека в большом числе плоских слоев мишени-детектора, а координаты начала и конца траектории фрагмента 55 определяют по изменению диаметра трека, при этом вычисляют длину пробега фрагмента как разность координат начала и конца трека. Для реализации этого способа используются диэлектрические детекторы в виде стопки тонких пленок из трекочувствительного пластического материала.Недостатком и этого способа, который среди известных является самым быстрым, остается низкая скорость получения экспериментальной информации (меньше 10 зарегистрированных событий ядерного взаимодействия фрагментов в час), что не позволяет проводить систематическое исследование зависимости пробега фрагментов от их заряда, типа и энергии ядер и др,Цель изобретения - повышениечувствительности и точности измерений,Цель достигается тем, что вспособе, заключающемся в том, чтопучок исследуемого излучения пропускают через мишень-детектор, выполненную в виде стопки слоев, толщинакаждого из которых намного меньшедлины пробега фрагментов в материалемишени, регистрируют с помощью детекторов вторичные. процессы, устанавливают по результатам измерений координаты начала и конца траектории каждого фрагмента в мишени и определяютпо ним пробег фрагмента, в качествевторичных процессов регистрируютчеренковское излучение, возникающеев мишени вдоль оси первичного пучка,а координаты взаимодействия устанавливают по скачку изменения интенсивности черенковского излучения,Использование в качестве вторичных процессов черенковского излучения обеспечивает существенное повышение чувствительности и точности измерений, так как угловая направленность черенковского излучения позволяет реализовать условие его полного сбора на регистраторы черенковского излучения и благодаря этому существенно улучшить зарядовое разрешение измерений и, соответственно, поднять их чувствительность; пороговая зависимость интенсивности черенковского излучения от скорости частиц полностью исключает фон медленных сильноионизирующих заряженных частиц, образующихся при взаимодействии пучковых ядер и ядерных фрагментов с веществом мишени, обеспечивая этому методу более высокую избирательность по сравнению с теми, где для измерения фрагментов140586 4действует с одним из ядер радиатора,в радиаторе счетчика 1 происходитядерное поглощение образованногов первичном взаимодействии фрагмента.На фиг-. 2 представлены амплитуды сигналов с черенковских счетчиковмишени-детектора; скачки амплитуд вточках 1 и % связаны с ядерными взаимодействиями пучкового ядра и фрагмента с веществом мишени. Номерсчетчика, на котором, происходит. скачкообразное изменение амплитудысигнала падающего ядра, соответствуетконцу пробега ядра и образованиюфрагмента (1); второе скачкообразноеизменение амплитуды сигнала черенковского счетчикасоответствуетконцу пробега Фрагмента, Толишцапластины радиатора и количествосчетчиков в = )- 1, сигналы которыхрасположены между двумя соседнимискачками амплитуд, определяют свободцьп пробег Фрагмента Л (г) = (1-1)-,45 3 1 используются их ионизационные потери энергии (в этом же направлении действует и угловая направленность черен- ковского излучения, позволяя снизить чувствительность к фоновым частицам,отличающимся по углу от пучковых ядер и ядерных фрагментов); регистрация в качестве вторичных процессов черенковского излучения позволяет реализовать высокий уровень автоматизации процесса сбора и обработки экспериментальной информации, что определяет большую скорость набора данных и обеспечивает вместе с названными вьппе Аакторами высокую точность измерения ядерного пробега Арагментов релятивистских ядер.На Аиг. 1 представлена схема регистрации с помощью чеенковскихчрадиаторов (1, ., С, С); на Аиг. 2 - амплитуды сигналов с черенковских счетчиков мишени детектора; ыа Аиг. 3 - амплитудный спектр сигналов устройства.Пример реализации способа.Для определения ядерного пробега фрагментов релятивистских ядер выполняются следующие операции; пучковые ядра, ускоренные до релятивистских энергий,направляют на мишень- детектор, выполненную в виде стопки слоев, каждый из которых является радиатором черенковского излучения (схематически это представлено на фиг. 1); Фрагмент релятивистского ядра (исследуемое излучение), образующийся при взаимодействии с мишенью пучковых ядер, генерирует (как и родительское ядро) вдоль оси пучка черенковское излучение (вторичный процесс), которое собирают ца детекторах вторичных процессов (ФЭУ), преобразуют в электрический ток, пропорциональный интенсивности черенковского излучения, и измеряют с помощью зарядо-цифровых преобразователей; по изменен;по в точке образования ядерного фрагмента и в точке его взаимодействия с мишенью интенсивности черецковского излучецця (соответственно, по скачкам связанного с черецковским излучением тока детектора), устацявливяют координаты начала и конца траектории каждого Фрагмента и определяют по нцм ядерный пробег фрагмента.В рядияторе счетчика С (Фиг. 1) первичное (пучковое) ядро 2 взаимо 25где Ь - толщина радиатора.Средний ядерный пробег Фрагмента(Ь(г) ) определяется по методу няименыиих квадратов при описании экспериментальных данных Ауцкцией 30И (г, х)= с(г) ехр(-х /( Л(г) ) ),где Й(7, х) - число Арагмецтов с зарядом г, находящихсяця расстоянии х от точки 35 обрязования Фрагмецтя,с(7)=со 11 зсфТочность измерения зарядя Арягмецта определяется, в основном, числомпопящцих ця Аотокятод ФЗУ Аотоцов 40 черецковского излучения Мф . Для слояс толщиной Ь с коэффициентом преломления и число фотонов)ф - ЯО 62 з 1 п 2 В1где 9 =ягссоз 1//3 я, 3 х 1,Число Фотсэлектроцов, собиряемыхФЗУ, ссставляет К, = , Г Мф , гд1 2Е - квантовый вьход Аотокятодя,эФАективность сбора Аотоцов цяАотокятод. Малый угловой разброс фрагментов ц выбор мятерияля рядцяторяс покязателем преломлеция и2 позволяет реализовать для черецковского излучения Арягмецтов условие полного сборя света ня Фотокятод ФЭУ счетчика (А 1), обеспечивая оптимальные условия для измерения зярядя Фрагмента. Для г = 1 О Ъ = О, 5 см, 1140586и 1,5, ф 0,9, ,=0,1 и 6 т порядка единицы,й 10 е Статистическая точность определения зарядаФрагмента одним счетчиком достаточновысока, оодтветственно, ошибкамала;. ду +0,3 для 2 10. Результаты проверки сказанного на пучкерелятивистских ядер иллюстрируетфиг, 3, на которой пРедставлен амплитудный спектр сигналов макета устройства, через радиатор которого проходили падающие ядра первичного пучка Ве и образованные Ими Фрагменты с полным набором зарядов ( Е ф9) . Экспериментальная оценка зарядового разрешения макета оказалась близкой к расчетной.Скорость набора событий ограничивается регистрирующей и анализирующей электроникой и составляет величину 102 событий за импульс ускорителя (или ъ, 10 событий/ч); что на 2 порядка выше, чем в любом известном способе.1140586 омплищЗа б- снегпчика ьман Техред Ж, Кастелевич Зрдейи рректо дакт Заказ 57 одписно ира ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 илиал ППП "Патент", г, Ужгор 8 д, ул, Проектная, 4