Устройство для поиска следов частиц

ИЯ Н д ВТОРСНОМ ИДЕТЕЛЬСТВ льч ернь Кишваради Аттила Л.М, Сороко (БЦ тносится к техникрующих излучений 1 приведен ов частиц; уст на ф ом с.2 - енин му 1 свет браз о лучеи сагиттал троиство содерж ис минования ме 1 зооптич уч2 сходящегося ское зеркал а,ую(21) 4617088/31-25(71) Объединенный институт ядисследований(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОИСКА СЛЕДОЧАСТИЦ(57) Изобретение орЕгистрации ионизибретение относится к эксперитальнои изике элементарных ча т ц и может быть использовано в техн ке трековых детекторов при исследовании свойств элементарных, в частности, короткоживущих частиц.Цель изобретения - повышение точности измерений путем уменьшения аберраций в мезооптических изображениях прямых следов частиц, а также создание условий для одновременного наблюдения левого и правого мезооптимеских изображений прямого следа частицы, : На фиг. о ройство для поска следиг ЛО 1583 с помощью трековых детекторов, Це юизобретения является повышение тоности измерений путем уменьшенияаберраций в мезооптических изображениях прямых следов частип, Цель достигается тем, что устройство содержит систему формирования сходящегосяпучка света, систему поступательновращательного перемещения и контроляположения ядерной фотоэмульсии, мезооптическое зеркало с образующей в виде дуги эллипса, оптический интерфейс с плоскими зеркалами и зеркальной призмой, Фотоприемник на основематрицы прибора с зарядовой связьюи блок записи данных. 2 ил. щей в виде дуги эллипса, систему 3 поступательного и вращательного перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии, плоские зеркала 4 ( три в каждом плече оптического интерфецса), зеркальную призму 5, собирающую цилиндрическую линзу 6, матрицу ПЗС 7, блок 8 записи данных. Элементы (4+4+ +6+4+5) в двух плечах образуют оптический интерфейс устройства.Ядерная фотоэмульсия просвечивается сходящимся пучком света, лучи света, дифрагированные на прямом следе частицы, попадают на мезооптическое зеркало 2 и отражаются от него, образуя два мезооптических изображения в месте расположения второго фокуса указанного мезооптического зеркала, на своем пути до второго фокуса лучи света испытывают отражение наугол 90 в зеркалах 4+4+4 и в зеркальной призме 5, а также подвергают -ся фокусировке в собирающей цилиндрической линзе 6. При этом фокусировка идет не в плоскости чертежа, какэто показано в правой части фиг.1,а в плоскости, перпендикулярной плоскости укаэанного чертежа, т,е. вдольугловой координаты, а не вдоль радиальной координаты, как в известном устройстве. Два ме.зооптическихизображения искомого прямого следачастицы левое и правое, формируютсяна одной матрице ПЗС 7, выходные сигналы с которой поступают в блок 8записи данных, куда подают также данные о положении ядерной фотоэмульсии:координаты Х,г, а также угол поворота 6 х.2 ОВ устройстве увеличение вдоль радиальной координаты выполняет самомезооптическое зеркало 2, Это обеспечивается тем, что расстояние получу света от второго фокуса эллипса 25до мезооптического зеркала по крайнеймере в три раза больше расстоянияпо лучусвета от первого фокуса (отпрямого следа частицы в ядерной фотоэмульсии) до мезооптического зеркала. Поэтому необходимость в рассеивающей цилиндрической линзе, которая имелась в известном устройстве, полностьюотпадает. Тем самым исчезает источникаберрации и условия для их образова 35ния, Последнее следует из того, чтокрайние лучи света, формирующие мезооптические изображения прямого следачастицы, сходятся под углом, которыйпо крайней мере в три раз меньше угла захвата каждой половины мезооптиоческого зеркала (-27 ) и не превыошает 9В.предлагаемом устройстве матрица ПЗС находится на очень большомрасстоянии от мезооптического зеркала, Это приводит к тому, что в сигиттальном сечении возникает размытиемезооптического изображения. Дляполного устранения указанного размытия, которое существовало в допусти 50мой степени в известном устройстве,введена собирающая цилиндрическаялинза 6,На фиг.2 показан ход лучей в сагиттальиом сечении. Размер поля зре 55.м, О.ния вдоль прямого следа частицы равен 9 . Меэооптическое зеркало 2 невносит изменений в ход лучей света в сагиттальном сечении. В отсутствиесобирающей цилиндрической линэы 6раходящиеся в сагиттальном сечении лучи света образуют в плоскости матрицы ПЗС 7 мезооптическое изображение длиной7177Собирающая цилиндрическая линза 6 уменьшает длину мезооптического изображения в сагиттальном сечении до размера(1 -1 э)г огде й - диаметр кроссовера сходящегося пучка света в мастерасположения мезооптического зеркала 2.Так как до - Д/01 11, (1 г3)01 13Если 1:(1 -11, то для О,=1 мм,М =О, 5 мкм; 1, =60 мм, й =30 мкм.Таким образом, видно, что собирающая цилиндрическая линза 6 уменьшаетдлину мезооптического изображенияпрямого следа в сагиттальном сечениис Юг=2 мм до с 1 :30 мкм, т.е. почтив 70 раз.Устройство для поиска следов частиц преимущественно в ядерной фотоэмульсии содержит систему формирова"ния сходящегося пучка света, системупоступательно-вращательного перемещения и контроля положения ядерной фотоэмупьсии, мезооптическое зеркалос образующей в виде дуги эллипса,оптический интерфейс, содержащийплоское зеркало и зеркальную призму,фотоприемник на основе матрицы прибора с зарядовой связью, блок записиданных, При этом второй фокус эллипса, дуга которого является образующей мезооптического зеркала, расположен так, что расстояние по лучусвета от второго фокуса указанногоэллипса до мезооптического зеркала1 в М раз больше расстояния по лучусвета от первого фокуса указанногоэллипса до мезооптического зеркала 1 , где МЗ. Оптический интер 1 ффейс содержит два плеча, для левогои правого мезооптических изображенийискомого прямого .следа частицы. Вкаждое плечо оптического интерфейса введена собирающая цилиндрическая линза, прямолинейная образующая собирающей цилиндрической линзы1583899 перпендикулярна искомому прямому следу частицы, Фокусное расстояние Е укдздцной собирающей цилиндрической лицзы выбрано из условия1 1 1- +1, 1,-1, йгде 1 - расстояние по лучу зрения3от собирающей цилиндрической О 5 20 25 пространстве 30 линзы цо мезооптического зеркала.Устройство для поиска следов частиц работает следующим образом.Включают систему 1 формирования сходящегося пучка света, систему 3 поступательного и вращательного перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии, матрицу ПЗС 7, и блок 8 записи ддццых, По заданному углу ориентации искомого прямого следа частиць, устанавливают угол положения ядерйой фотоэмульсии 6 тдк, чтобы искомый прямой след частицы шел перпендикулярно главной плоскости мезооптического зеркала 2 и перпендикулярно прямолинейной образующей собирающих цилиндрических линз 6. В процессе поиска искомых следов частиц заданной ориентации ядерную фотопластинку перемещают вдоль Х и У координат в плоскости ядерной фото- эмульсии, В блок записи данных заносят координаты Х и У ядерной фото- эмульсии в момент времени, когда искомый прямой след частицы попадает в :центр поля зрения устройства, угол положения ядерной фотоэмульсии 6, а также кооРдинаты точек Х , У т в пределах матрицы ПЗС 7, где возникли два мезооптических изображения найденного прямого следа частицы. По этим данным можно определить глубину залегания найденного прямого следа частицы внутри слоя ядерной фотоэмульсии,П р и м е р. Иезооптическое зеркало 2 изготавливается из металла методом прецизионного алмазного точения на программно-управляемом токарном станке. Длина мезооптического,зеркала 20 ич, ширина 20 мм, толщица 25 мм. Расстояние по лучу светаот ядерной фотоэмульсии до мезоопти 1ческого зеркала 1 =65 мм, расстояние от мезооптического зеркала по лучусвета до меэооптического изображения :1 =180 мм, 1=90 мм, фокусное расстояние собирающей цилиндрическойлинзы 6 Гт 45 мм, матрица ПЗС 7 имеет 35 40 45 50 55 размеры Зх 4 мм. Диаметр поля зрения 0 = мм, размеры мезооптического изображения прямого следа частицы: 10 мкм в меридиондльном сечении и 30 мкм в сдгиттальном сечении.Преимущество предлагаемого устройства состоит в том, что оно позволяет сформировать мезооптические изображения прямого следа частицы сущесгвенно меньшего размера, чем в известном устройстве, и устранить аберрации, создаваемые в последнем рассеивающей цилиндрической линзой. Это приводит к тому, что матрица ЗС имеет повышенное число степеней свободы и как результат - более высокую разрешающую способность. В предлагаемом устройстве оба мезооптических изобрджеция прямого следа частицы проецируются цд одну и ту же матрицу ПЗС., что приводит к повышению разрешения по глубине, д тдкже уменьшает время считывания информации о положении прямого следа частицы в формула и з о б р е т е ц и яУстройство для поиска следов частиц, преимущественно в ядерной фото- эмульсии, содержащее систему формирования сходящегося пучка света,систему поступательно-вращательного перемешеция и коцтроля положения ядерной Фотоэмульсии, мезооптическое зеркало с образующей в виде дуги эллипса, оптический интерфейс, имеющий плоские эеркдла и зеркальную призму, фотоприемцик нд основе матрицы прибора с зарядовой связью и блок записи данных, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений путем уменьшения аберраций в мезооптических изображениях прямых следов частиц, второй Фокус эллипса, дуга которого является образующей мезооптического зеркала, расположен так, что расстояние по лучу света от второго фокуса указанного эллипса до мезооптического зеркала 1 в М раз больше расстояния по лучу света от первого Фокуса указанного эллипса до мезооптического зеркала 1 , где МЪЗ,3оптический интерфейс содержпт двд плеча, для левого и правого мезооптических иэображений искомого прямого следа частицы, в каждое плечо оптического интерфейса введена собирающая цилиндрическая линза, прямолинеи 1583899ная образующая собирающей цилиндрической линзы перпендикулярна искомому прямому следу частицы, фокусноерасстояние 1 указанной собирающейцилиндрической линзы выбрано из условия 1(1 +1)(1 -1 )=1/Е,где 1 э - расстояние по лучу зренияот собирающей цилиндрическойлинзы до мезооптическогозеркала.1583899 Редактор А,Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 1 О Заказ 2254ВНИИПИ Госуда Составитель В. Кориз . Техред Л.Сердюков Тираж 348венного комитета по изобре 113035, Москва, Ж, Рауш овКорректор Т.П Подписноениям и открытиям при ГКНТ СССРая наб., д, 4/5