СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ ТРАЕКТОРИИ ЧАСТИЦ Российский патент 1997 года по МПК G01T5/12 

Изобретение относится к физике высоких энергий и может быть использовано везде, где нужно измерять координаты траектории частицы при большом потоке частиц в секунду на квадратный сантиметр.

Известны способы измерения координат траектории частиц с помощью пропорциональных камер, содержащих два высоковольтных электрода, отстоящих друг от друга на расстоянии 8-10 мм, между которыми расположен симметрично сигнальный электрод [1] В таких камерах вокруг сигнальной проволоки возникает облако положительных ионов, экранирующих потенциал сигнальной проволоки и, как следствие, снижающих усилие, что ограничивает загрузку камер величиной 10³-3•10³ частиц/с на мм длины сигнальной проволоки. В ряде случаев (как, например, при работе с интенсивным пучками, имеющими диаметр 1-2 мм, а то и менее) этот фактор является сильным ограничением.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, обеспечивающий повешение быстродействие пропорциональной камеры за счет уменьшения зазора между анодной и катодной плоскостями и уменьшение расстояния между сигнальными проволоками [2] Однако уменьшение газового зазора приводит к уменьшению числа пар ионов, образованных частицей в камере, что приводит к соответствующему уменьшению амплитуды сигнала, а это требует повышения чувствительности электроники, кроме того, сильно повышаются требования на точность изготовления узлов камеры, что накладывает практические ограничения на расстояние между сигнальными проволоками около 1 мм.

Цель изобретения увеличение быстродействия прибора.

Цель достигается уменьшением числа пар ионов на сигнальной проволоке или за счет снижения усиления на сигнальной проволоке, понижая напряжение на высоковольтных электродах, или уменьшения газового зазора (тем самым снижая экранировку положительными ионами сигнальной проволоки при больших потоках частиц). Это приводит к уменьшению эффективности регистрации частиц, что приводит к уменьшению эффективности регистрации частиц, что компенсируется не понижением порога усилителя-формирователя (уровень собственных шумов усилителей-формирователей это не позволяет реализовать), а увеличением числа пропорциональных камер. Пропорциональные камеры устанавливаются друг за другом так, что сигнальные проволоки расположены параллельно друг другу во всех камерах, причем проволоки с одинаковыми порядковыми номерами в разных камерах лежат в одной плоскости, параллельной оси падающего пучка, и объединены на один усилитель-формирователь. Эффективность регистрации частицы в одной камере ε устанавливается таким образом, чтобы эффективность регистрации одиночной частицы N камерами определялась следующим выражением:
P=1-(1-ε)^N,
где P требуемая эффективность регистрации частицы всеми камерами.

На чертеже показаны пропорциональные камеры для измерения одной координаты (X или Y).

Каждая камера 1 содержит n сигнальных проволок 2, которые натянуты параллельно друг другу. Одноименные проволоки (с одинаковыми порядковыми номерами от 1 до n) лежат в одной плоскости, параллельной оси падающего пучка, и соединены с усилителями-формирователями 3. Сигналы с усилителей-формирователей соединяются с регистрами и по номеру сработавшего усилителя-формирователя определяется координата траектории частицы. На камерах понижается эффективность регистрации частицы (снижением высоковольтного напряжения или уменьшением газового зазора), до величины, обратно пропорциональной требуемому увеличению быстродействия (положим ε = 20%). Тогда при требуемой эффективности регистрации p 99% легко определить необходимое число камер. Исходя из биномиального распределения срабатываний независимых камер, вероятность того, что не сработает ни одна камера, равна:
P(O)=(1-ε)^N.
Вероятность срабатывания хотя бы одной камеры равна
P(1)=1-P(O)=1-(1-ε)^N.
Таким образом, если требуется эффективность регистрации на уровне 99% число камер будет равно
N=log(1-0,99)/log(1-ε)..

В данном примере при ε=20% N 20,6, т.е. 21 камера обеспечит эффективность регистрации на уровне 99% при скорости счета частиц в 5 раз выше, чем достижимо на современном уровне.

Использование: заявленный способ может применяться при работе с интенсивными потоками частиц. Сущность изобретения: в N пропорциональных камерах сигнальные проволоки с одинаковыми порядковыми номерами объединены в группу, сигнал с каждой группы подан на отдельный усилитель-формирователь. Напряжение на высоковольтных электродах камер устанавливается пониженным, но так, чтобы суммарная эффективность регистрации N камерами равнялась 100%. 1 ил.

Способ измерения координат траектории частиц с помощью пропорциональной камеры, которая содержит n-сигнальных проволок, соединенных с усилителями-формирователями, отличающийся тем, что используют N пропорциональных камер, которые устанавливают так, что сигнальные проволоки во всех камерах расположены параллельно, причем сигнальные проволоки с одинаковыми порядковыми номерами разных камер объединены в группу, сигнал с каждой группы подан на отдельный усилитель-формирователь, при этом на высоковольтных электродах каждой камеры устанавливают пониженное напряжение, соответствующее эффективности регистрации частицы в каждой камере меньше единицы, а число камер N выбирают таким, чтобы удовлетворялось равенство
P=1-(1-ε)^N,
где P требуемая эффективность регистрации одиночной частицы всеми камерами.