1044
1
Изобретение относится к технике ядерно-физического эксперимента, а более конкретно к энергетической . спектрометрии ядерных частиц по времени пролета,
Известен способ измерения энергии ядерных частиц по времени пролета который заключается в измерении расстояния - пролетной базы между стартовым и стоповым детекторами, калибровке шкалы временного анализатора по реперной энергии (.моноэнергетическим частицам с хорошо известной энергией Е) при помощи изменения пролетной базы на измеряемую величину и вы числпние искомой энергии по реперной Q .
Устройство для измерения энергии ядерных частиц данным способом содержит стартовьй детектор нейтронов, стопрвБШ детектор -фотоно.в, два формирователя - ограничителя импульсрв и временной анализатор, состоящий из преобразователя времени в амплитуду (ПВА) и многоканального анализатора импульсов (МАА). Остальная часть устройства предназначена для режекции отрицательных временных интервалов и для дискриминации импульсов по форме
Недостатками этого технического решения являются низкая точность измерения энергии из-за погрешностей связанных с измерением пролетной базы, дифференциальной нелинейности временного анализатора, а также с невысокой точностью знания реперной энергии.
Известен способ измерения энергии ядерных частиц по времени пролета, которьй по совокупности существенных признаков наиболее близок к изобретению и принят за прототип в котором фиксируют исходное, положение стопового детектора временным анализатором, перемещают стоповый дeтeктop измеряют, расстояние перемещения, фиксируют новое положение стопового де.тектора 2 .
Известно устройство для измереНИН энергии ядерных частшд по времени продета, которое по совокупности существенных признаков наиболее близко.к заявляемому и првдгято за прототип. Уетройство содержит стартовый и стоповый детекторы и временной анализатор, состоящий из ПВА и МАА И .
1782
Недостатками известного технического решения являются невысокая точность измерения энергии ядерных частиц из-за невозможности точно измерить пролетную базу, сравните.пьно больших погрешностей, связанных с дифференциальной нелинейностью временного анализатора и низкой точностью знания; реперной энергии Е, относительно которой проводятся измерения .
Цель изобретения - повьше}ше точности измерения энергии ядерных частиц по времени пролета.
Поставленная цель достигается тем что Б известном способе измерения энергии ядерных частиц по времени пролета, в котором фиксируют исходное пололсение стопового детектора временным анализатором, перемещают стоповый детектор, измеряют расстояние перемещения, фиксируют новое положение стопового детектора, сначала одновременно фиксируют временным анализатором исходное положение стопового детектора и исходное положение зеркала, задающего пролетную базу импульса лазерного излучения,, затем в стоповьш канал вводят задержку и измеряют расстояние пролета импульса лазерного излучения во время задержки стопового сигнала путем перемещения зеркала, задающего пролетную базу импульса лазерного излучения, и фиксирования двух его новых положений временным анализатором, а затем измеряют расстояние пролета ядерных частиц за измеренное врем.я задержки путем двух дополнительных перемещений стопового детектора.
Поставленная ц;ель достигается так.же тем, что в известное устройство для измерения энергии ядерных частиц по времени пролета, содержащее, стартовый детектор, стоповый детектор, временной анализатор, введены импульсный лазер, оптический интерферометр, два плоско-параллельных зеркала, одно из которых неподвижное, а другое - подвижное, два смесителя логических импульсов, детектор импульсов лазерного излучения, линия задержки и трехклеммовыйпереключа-, тель, причем импульсный лазер оптически связан с подвижным зеркалом, которое механически соединено со стоповым детектором ядерных частиц. 31 при этом стартовый детектор и импуль ный лазер через первый смеситель логических импульсов соединены со стар товым входом временного анализатора, а детектор лазерного излучения и сто повый Детектор через второй смесител логических импульсов соединены с вхо дом линии задержки через первун клем му трехклеммового переключателя и со CTonoBbiM входом временного анализато ра через вторую.клемму трехклеммовог переключателя;- выход линии задержки через третью клемму трехклеммового переключателя соединен со стоповым входом временного анализатора, при этом подвижное зеркало находится на оптической оси интерферометра. На нертеже приведена схема описываемого устройства для измерения энергии ядерных частиц по времени пролета.. Способ измерения энергии ядерных частиц по времени пролета;,реализуемь с помощью настоящего устройства, заключается в измерении расстояний, которые пролетают ядерные частицы и импульс лазерного излучения за одно и то же время оптическим интерферометром, что. в результате дает отноше где V - скорость исследуемых ядерны частиц; С - скорость света, и, таким образ.ом, энергия нерелятиви стских ядерньрс частиц равна а энергия релятивистских ядерных час тиц ,- - т..С Устройство для измерения энергий ядерных частиц по времени пролета содержит стартовый детектор I и импульсный лазер 2, выходы которых под ключены к первому смесителю логических импульсов 3, а его выход соединен со стартовьгм входом временного анализатора 4, неподвижное зеркало 5 и плоско-параллельное ему подвижное зеркало 6, установленное на оптической оси импульсного лазера 2 78. 4 . и оптического интерферометра 7, стоповый детектор 8 ядерных частиц и детектор 9 импульсов лазерного излучения, выходы которьк подключены к второму смесителю 10 логических импульсов, а его выход соединен со . входом линии задержки 1I через первую клемму трехклеммового переключателя 12 и со стоповым вх,одом временного анализатора - через вторую клемму трехклеммового переключа -еля 12, выход линии задержки через третью клемму трехклеммового переключателя 12,соединен со стоповым входом временного анализатора 4. Устройство содержит также источник ядерных частиц 13, импульсный лазер 2 устанавливается таким образом, чтобы число отражений импульса лазерного излучения между плоскопараллельными зеркалами удовлетво ряло соотношению G. (fi + Г) Vp, где п - число отражений. Ось вращения импульсного лазера 2 дашкна быть колинеарна плоскости плоскопараллельных зеркал 5, 6, перпендикулярна направлению излзгчения и должна пересекать ось лазерного луча. Источник ядерных частиц 13 истоповьй детектор 8, жестко связанный с подвижным зеркалом 6, устанавливаются на направляющие для перемещении, таким образом чтобы ось, проходящая .через центр источника ядерных частиц 13 и центр стопового детектора8, была параллельна направлению перемещения детектора 8 и подвижного зеркала 6. Устройство работает следующим образом.. Источник ядерных частиц 13 испускает исследуемые ядерные частицы,которые регистрируются стоповым детектором 8, и ропутствукяцее излуче.ние (альфа, бета, гамма-излучение, осколки деления, конверсионные электроны, рентгеновское излучение и т.п.) которое регистрируется стартовым детектором I Одновременно импульсный лазер 2 посылает импульсы излучения на зеркало 6 каждый из которых отразившись от него, попадает на зеркало 5 и, таким образом, совершает неСколько отражен1й, пока не попадет на детектор импульсов лазерного излучения 9. Электрические импульсы запуска лазера 2 и импульсы от стартоS1044вого детектора I через -смеситель логических импульсов 3 поступают на стартовый .вход временного ализатора 4, В исходном положении выход смесителя 0 подключен Непосредственно 5 к стоповому входу временного анализатора 4, через вторую клемму трехклеммового переключателя 12, т.е. в стояовом канале отсутствует линия задержки 1 1 . Электрические импульсы от де- Ю тектора лазерного излучения 9 и стопового детектора 8 через смеситель 10 поступают на стоповый вход временного анализатора 4. Во временном анализаторе 4 записывают пик совпадений им- 15 пульсов запуска импульсного лазера 2 и детектора 9, а также пик совпадений импульсов от стартового детектора 1истопового детектора в исходном положении (положение А,стопового 20 детектора 8 и подвиямого зеркала 6. Далее между выходом смесителя 10 и стоповым входом временного анализатора 4 включают линию задержки Пи подвижное зеркало 6 вместе со стопо- 25 вым детектором перемещают по направляющим в положение АЗ выбираемое таким образом, чтобы пик совпадений импульса запуска импульсного лазера 2с импульсом от детектора 9 находил-ЗО ся в шкале временного анализатора 4 стирав а от пика совпадений импульса запуска лазера 2 с импульсом от детектора 9, записанного в положении А j стопового детектора 8 и подвижного зерк.ала 6. Перемещение подвижного зеркала 6 и стопового детектора 8 в положение А произ&одят при одновременной компенсации смещения места падения импульса лазерного излуче- Q нйя на детектор 9, что осуществляют поворотом импульсного лйзера 2 вокруг оси вращения. Перемещение измеряют в длинах волн лазерного излучения интерферометра 7. Пик совпадений км- 45 пульса запуска лазера 2 с импульсом от детектора лазерного излучения 9 для положения А стопового детектора 8 и ПОДВ1ШНОГО зеркала 6i записывают во временном анализаторе 4. Да- 50 лее производят перемещение подвижного Зеркала 6 и стопового детектора 8 в положение А, выбирйемоё таким об разом, чтобы пик совпадений импульса запуска лазера 2 с импуль- 55 сом от детектора 9 находился слева В шкапе временного анализатора от пика совпадений импульса запуска ла78зе за де Пр ст че Пе ла 7. ла 9 д то сьш Пр ко за эле ра LC Рд Пос под тек 6 а 2 с импульсом от детектора 9, исанного в положении Аj стопового ектора 8 и подвижного зеркала 6. изводят компенсацию смещения мепадения импульса лазерного излуия поворотом импульсного лазера, емещение измеряют в длинах волн рного излучения интерферометра ик совпадений импульса запуска ра 2 с импульсом от детектора я положения А сТэ-пового де тек8-и подвижного зеркала 6 запиют во временном анализаторе 4. зводят вычисление расстояния, рое пролетает световой импульс ремя, равное времени задержки трического импульса от детектолинией задержки 11 по формуле ь, Я -длина волны лазерного излучения, применяемого в интерферометре 7; -длина перемещения стопового детектора 8 и подвижного зеркала 6 из положения А в положение Aj в длинах волн лазерного излучения интерферометра 7; .- дпина перемещения сто.пового детектора 8 и подвижного зеркала 6 из положения А| в положение А -j в длинах волн лазерного излучения интерферометра 7; Рд.-Рд - положения характерных точек пиков совпадений импульсов запуска лазера 2с импульсами от детектора 9 в шкале временного анализатора - 4 для положений А|, А 2 АЗ стопового детектора 8 и подвижного зеркала 6 соответственно;п - число отражений светового импульса лазера 2 от пло ско-параллел ьных зеркал 5, 6. е этого производят перемещение жного зеркала 6 и стопового дера 8 в положение А4, выбираемое таким образом, чтобы пик совпадений импульсов от стартового детектора I и стопового детектора 8 находился в шкале временного анализатора 4 справа от пика совпадений импульсов, от этих же детекторов, записанного в положении А;| подвижного зеркала 6 и стопового детектора 8. Перемещение подвижного зеркала 6 и стопового детектора 8 измеряют интерферометром 7, Пик совпадений импульсов от стартового детектора 1 и стопового детектора 8 для положения А4 стопового детектора 8 и подвижного зеркала 6 записывают во временном анализаторе 4. Далее производят перемещение стопового детектора 8 и подвижного зеркала 6, в положение Ау, выбираемое таким образом, чтобы пик совпадений лмпульсов от стартового детектора 1 и стопового детектора 8 находился в щкале временного анализатора 4 сле ва от пика совпадений импульсов.от этих же детекторов, записанного в по ложении А4 подвижного зеркала 6 и стопового детектора 8. Перемещение стопового детектора 8 и подвижного зеркала; 6 измеряют интерферометром 7. Пик совпадений импульсов от стартового детектора 1 и стопового детек Тора 8 для положения А стопового детектора 8 и подвижного зеркала 6 записывают во -временном анализаторе 4. Производят вычисление расстояния, которое пролетает ядерная частица во время, равное времени задержки электрического импульса от стопового детектора ядерных частиц 8 линией за держки 1I по формуле iHA5-NA)(P,-Pft,) { 1(5) где Ыд - длина перемещения стопово го детектора 8 и подвижно го зеркала 6 из положения А, в положение А в длинах волн лазерного излучения интерферометра 7; N; - длина перемещения стопового детектЬра 8 и подвижного зеркала б из положения Ау в положение в длинах волн лазерного излучения интерферометра 7; Рд -Рд - положения характерных то-. чек пиков совпадений им-; пульсов от стартового, детектора 1 и стопового детектора в шкале временного анапияатора 4. для положений .А Аустопового детектора 8 и подвижного зеркала 6 соответственно. Следует отметить, что для минимизации составляющей погрешности измерения L и LP, связанной.с нелинейностью временного анализатора 4, необходимо при выборе положений А, А, А, Af стопового детектора 8 и подвижного зеркала 6 добиваться мини- . мально возможного значения разностей А, Таким образом, в результате измерены расстояния, которые пролетают св.етовой импульс от лазера 2 и ядерные частицы от источника 12 за одно и то же время, равно времени задержки электрического импульса линией задержки I1. Следовательно, отношение измеренных расстояний дает нам отношение скорости ядерной частицы к скорости света в результате .энергии ядерных частиц вычисляется по формулам (2) или (3) при подстановке в них значения , вычисленного с использованием формул (), .(5), (6). Описанная вьше работа устройства дана для случая, когда число отражений п от плоско-параллельных зеркал 5, 6 удовлетворяет соотношению С(п + D-V, что всегда ос тцествляется на практике выбором величины п. Расчет растояния, которое пролетает импульс лазерного излучения за время задержки по формуле (4), не учитывает поправки на изменение угла падения импульса лазерного излучения на подвижное зеркало 6 при егоперемещении в положения А и А. Эта поправка может быть уменьшена экспериментально до значений от измеряемого расстояния приближением геометрии отражения к точечной уменьшение диаметра и угловой расходимости луча импульсного лазера 2 и уменьшение угла падения импульса ла:зер.ного излучения на подвижное зеркало 6), а также pacc4HTkHa для конечной геометрии с относительной погрешностью 0 - 10f Поправка на конечные размеры источника ядер
1. Способ измерения энергии ядер-ных частиц по времени пролета,в котором фиксируют исходное положение стопового детектора временным анализатором, перемещают столовый детектор, измеряют расстояние перемещения, фиксируют новое положение стопового детектора, о .т л и ч а ю щ и и с я teM, что, с-целью. повьшения точности . измерения, сначала одновременно фиксируют временным анализатором исходное положение стопового детектора ядерных частиц и исходное положение . зеркала, задающего пролетную базу импульса лазерного излучения, затем в столовый канал вводят задержку и /.измеряют расстояние пролета импульса лазерного излучения за время задержки стопового сигнала путем перемещения зеркала, задающего пролетную;базу импульса лазерного излучения, и фиксирований двух его новых положений временным анализатором, а затем измеряют расстеяние пролета ядерных частиц за то же время задержки путем двух дополнительных перемещений стопового детектора. 2. Устройство для измерения анергии ядерных частиц по времени пролета, содержащее стартовьв детектор, стоповьй детектор и временной анализатор, о тлич ающе е с я тем, что, с целью повьшения точности измерения, в него введены импульсный лазер, оптический интерферометр, два плоско-параллельных зеркала, одно из которых неподвижное, а другоеподвижное, два смесителя логических импульсов, детектор импульсов лазерного излучения, линия задержки и (Л трехуклеммовый переключатель, причем импульсный лазер оптически связан с подвижным зеркалом:, которое механически соединено со стоповым-детектором ядерных частиц, при этом стартовый детектор и импульсньй лазер через первьй.смеситель логических им|4 иульсов соединены со стартовьм входом 1 временного анализатораj а детектор лазаркрго излучения и стоповьй детек- 4 тор через второй сме.сит.ель логических ОО импульсов соединены с входом линии задержки через первую клемму трехклем мового переключателя и со стоповым входом временного айализатора через вторую клемму трехклеммового переключателя, выход пинии задержки через третью клешу трехклеммового переключателя соединен со стоповым входом временного анализатора, при этом подвижное зеркапо находится на оптической оси интерферометра.
К Потапов А | |||
В.., Чернявский А.Ф Статистические методы измерений в экспериментальной ядерйой физике | |||
М;, | |||
Атомиздат, 1980, с | |||
Пишущая машина для тюркско-арабского шрифта | 1922 |
|
SU24A1 |
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
J | |||
Keckemeti, Т | |||
Czihok and B.Zeitnitz.Inveztigation of the Reaction %(n,np) at 9 0°/ Nucl | |||
Phyz | |||
Гонок для ткацкого станка | 1923 |
|
SU254A1 |
Прибор, автоматически записывающий пройденный путь | 1920 |
|
SU110A1 |
Авторы
Даты
1985-04-23—Публикация
1981-09-23—Подача