Устройство для идентификации заряженных частиц Советский патент 1983 года по МПК G01T1/38 

Изобретение относится к экспериментальной физике высоких энергий, а именно к устройствам для идентификации заряженных частиц высоких энер гий. Известны устройства для идентификации заряженных частиц высоких энер гий, состоящие из двух основных частей - радиатора рентгеновского пер.еходного излучения (РПИ) и детектора, в котором выделяется энергия за счет поглощения квантов РГГИ и ион зационных потерь первичной частицы. В качестве детектора используют газовые пропорциональные, дрейфовые камеры (ПДК) или их сочетания, наполненные тяжелым инертным газом (аргон, криптон, ксенон) для эффективного поглощения квантов РПИиО Наиболее близким к предлагаемому является устройство для идентификации заряженных частиц больших энер гий, состоящее из радиатора переходного излучения, газовых ПДК и регистрирующей системы. Заряженные частицы высоких энергий в радиаторе образуют кванты РПИ и выделяют энергию в ПДК за счет поглощения квантов РПИ и ионизационных потерь .Тяжелые частицы, которые в радиаторе не образуют кванты РПИ, в ПДК выделяют энергию только за счет ионизационных потерь. Отличие величин энерговыделений в этих двух случаях позволяет идентифицировать частицы высоких энергий по массам 2. Недостатком этого устройства является низкая эффективность регистрации квантов РПИ с энергией больше 15 кэВ, что ограничивает диапазон энергии применения этих устройств. Цель изобретения - увеличение диапазона энергии и улучшение чувствительности к массам частиц. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для идентификации заряженных частиц больших энергий, состоящем из радиатора переходного излучения и регистрирующей системы, за радиатором переходного излучения установлен конвертер, выполненный в виде нескольких слоев вещества, число слоев п , материал и толщина каждого слоя выбраны из следующих-условий: ехр(-0,1(Е/у))1; УКТЕЧ, где Х-и Р - параметры, зависящие от вещества конвертера и энергии, фотоэлектронов; (Т - се-1ение фотопоглощения квантов РПИ в конвертере. В таком случае кванты РПИ эффектив но поглощаются в конвертере, а образо ванные в конвертере фотоэлектроны эффективно, выходят из него. Для конвертера из золота Р 1 ,25, X 1бЕ , где Е- энергия фотоэлектро.нов. Регис рирующие детекторы для фотоэлектронов (газовые ПДК, искровые камеры .ИК) , полупроводниковые детекторы. (ППД) и т.д.). установлены за и перед слоями конвертера. В случае идентификации заряженных частиц в пучках вместо многослойного конвертера установлен однослойный кон вертер толщиной t под углом € 1/п к первичному пучку.. В этом случае регистрирующие устройства для фотоэлект ронов (ППД, микроканальные пластины, сцинтилляционные счетчики) расположены, с обеих сторон конвертера такимобразом, что первичный пучок не проходи через них. На фиг. 1 приведена схема устройст ва, состоящего из радиатора РПИ и мно гослойного конвертера:, на фиг. 2 - сх ма устройства в случае, когда конвертер из одного слоя установлен под углом к первичному пучку. Устройство состоит из радиатора 1РПИ , который представляет собой слоистую среду, состоящую из 1000 слоев майлара 2, каждый толщиной 25 мкм, ра С.тояние между слоями 7 ,5 Ю см, кон вертера 3) состоящего из 20 слоев золата, каждый толщиной 2000 А, регистрирующей системы Ц, которая представляет собой газовые пропорциональные камеры (ПК), либо искровые камеры толщи ной слоя 1 см, наполненные гелием, либо ППД и т.д. Устройство работает следующим образом. Заряженная частица проходя чере.з радиатор 1, образует кванты РПИ. Часть этих квантов выходит из радиаторов и в конвертере 3 обр.азует фотоэлектроны. Часть этих фотоэлектронов выходит из конвертера, регистрируется в пропорциональных- или искро вых камерах и выделяет там энергию КэВ, тогда как заряженная частица за счет только ионизации выделяет там энергию Bcero/vO,3 КэВ. Большая разница между .этими значениями энерговыделений позволяет четко разделить случаи с образованием квантов РПИ и без него и тем самым увеличивает чувствительность -к массам заряженных частиц, Так, пион и протон -с энерТиями 500 КэВ в таком устройстве регистрируются с эффективностями/V95 и 5 соответственно. Использование предлагаемого устройства по сравнению с известными на порядок увеличивает диапазон энергии применения детекторов РПИ, а также открывает возможность создания чувствительных и дешевых детекторов РПИ больших размеров за счет, использования искровых камер, наполненных гелием. I . . . Предлагаемое устройство может найти применение также для регистрации малоинтенсивных потоков жесткого рентгеновского излучения. Формула изобретения Устройство для идентификации заряженных частиц больших энергий , состоящее из радиатора переходного излучения и регистрирующей системы, отличающееся тем,что, с целью увеличения диапазона энергий, а также улучшения чувствительности к массам частиц, за радиатором переходного излучения установлен конвертер выполненный в виде нескольких слоев вещества, число слоев п, материал и толщина каждого слоя t выбраны из следующих условий ехр(-о,1(е/х)),- , где X и Р параметры, зависящие от вещества конвертера и энергии фотоэлектронов;и - сечение фотопоглощения квантов рентгеновского переходного излучения в конвертере.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Юань Л.е.Л. Обзор экспериментальных работ. Труды международного симпозиума по переходному излучению частиц высоких энергий. Ереван, 1977. с. 81,

2. Мюллер Д., Черри М.Л. Спектр и энергетическая зависимость рентгеновского переходного излучения. Труды международного симпозиума по . реходиому излучению частиц высоких энергий. Ереван, 1977, с. 137 (прото тип).

/А

-- о

и

0