Способ задания системы координат в стримерных камерах Советский патент 1984 года по МПК G01T5/12 

05

00

СП

Изобретение относится к экспериментальным методам ядерной физики и наиболее эффективно может быть использовано в экспериментах на ускорителях заряженных частиц.

Стримерная камера является газонаполненным управляемым трековым, детектором, широко используемым в экспериментальной ядерной физике для регистрации элементарных частиц. Регистрацию производят путем фотографирования светящихся сгустков плазмыстримеров, образующихся в рабочем объеме камеры на треках частиц в момент подачи высоковольтного импулса. Для последующего восстановления по фотографиям положения треков в пространстве необходимо задавать систему координат, положение которой в пространстве известно с высокой точностью.

Известен способ задания системы координат в трековых детекторах с фотографическим съемом информации, заключающийся в том, что в поле зрения фотографической системы размещают видимые метки-реперы, жестко связанные с рабочим объемом детектора 1 .

Однако при таком способе задания системы координат невозможно учесть неконтролируемое смещение треков, происходящее между моментом прохождения частиц и моментом визуализации и фотографирования треков. Это приводит к ухудшению точности определения пространственных координат гтреков.

Наиболее близким к предлагаемому является способ задания системы координат в стримерных камерах, заключающийся в образовании в поле зрения фотографической системы видимых меток-реперов. Согласно известному способу на нижней и верхней плоскостях стримерной камеры размещают прозрачные кресты на черном фоне, подсвечиваемые электролюминофорами, а в объеме рабочих модулей натягивают тонкие пересекающиеся люминесцентные нити, подсвечиваемые в момент фотографирования ультрафиолетовой лампой-вспышкой. Фотографирование производят через непрозрачный для ультрафиолета светофильтр, при этом на фотопленке фиксируются только изобрах ения треков частиц, светящиеся кресты и нити.

Недостатки известного способа заключаются в том, что между моментом прохождения частицы и. моментом фотографирования трех частиц сдвигается относительно заданной системы координат в электрическом поле предимпульса и переднего фронта основного импульса. Вследствие этого точность определения мространственных координат треков частиц о раничена величиной зтого сдвига и составляет несколько миллиметров.

Трудноустранимое провисание нитей в камерах больших размеров и дополнитель ные оптические искажения в ультрафиолетовом светофильтре также приводят к ухудшению точности определения пространственных координат треков частиц.

Цель изобретения - повышение точности восстановления пространственных координат треков частиц в стримерных камерах.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу задания системы координат в стримерных камерах, заключающемуся в образовании в поле зрения фотографической системы видимых меток-реперов, реперы создают в рабочем объеме камеры с помощью лучей импульснЕлх лазеров в виде пересекающихся реперных треков, положение которых в пространстве известно с заданной точностью.

Создание лазерных реперных треков основано на использовании эффекта многофотонной ионизации, присутствующего в интенсивных световых потоках, генерируемых импульсными лазерами. В этом эффекте происходит ионизация атомов и молекул рабочего газа при поглощении нескольких световых квантов. Поскольку вероятность многофотонной ионизации мала, ослабления интенсивности лазерного излучения в рабочем объеме камеры не происходит, в результате вдоль луча образуется равномерная цепочка отдельных электронов, на каждом из которых при подаче на электроды камеры высоковольтного импульса образуется стример.

На фиг. 1изображена принципиальная схема задания системы координат с помощью лучей импульсных лазеров (стримерная камера показана со стороны фотографической систем1гл ; на фиг. 2 - временная диаграмма отдельного события.

На фиг. 1 обозначены источники 1-4 лазерного излучения, коллиматоры 5-8, линзы 9-12, зеркала 13 и 14 лазерные реперные треки 15, трек 16 частицы, линии 17 и 18 задержки, триггерный счетчик 19, генератор 20 импульсного напряжения и рабочий модуль 21.,

Способ осуществляют следующим образом.

На некотором расстоянии от рабочего модуля 21 стримерной камеры размещают импульсные лазерные излучатели 1-4 таким образом, чтобы лучи нескольких лазеров лежали в одной плоскости и пересекались в объеме модуля (фиг. 1). Для каждого модуля

достаточно двух параллельных плоскоIefl. На фиг. 1 показана одна плоскость, включающая четыре лазера. Диаметр и направление лазерных лучей задают оптической системой, содержащей коллиматоры 5-7, линзы 912 и зеркала 13 и 14.

Сигнал jcTapT , вырабатываемый проходящей частицей в триггерном счетчике 19, через линии 17 и 19 задержки запускает все лазерные излучатели и генератор 20 импульсного напряжения стримерной камеры. Линии задержки подбирают таким образом, чтобы импульс 22 лазерного излучения попадал в модуль перед предимпульсом 23 и основным высоковольтным импульсом 24 (фиг. 2). В момент to лазерные реперные треки 15 и треки 16 частиц фотографируют.

Поскольку лазерные реперные треки и треки частиц одинаково сдвигаются в поле предимпульса и переднего фронта основного импульса, положение треков частиц относительно

системы лазерных реперных треков остается неизменным.

Таким образом, жесткая система координат, размещенная в прототипе на границах рабочего объема, заменяется на плавающую объемную систему координат, в которой снос треков учитывается автоматически.

Пространственное положение системы лазерных реперных треков, задаваемое оптической системой, измеряют с точностью 50-100 мкм, поэтому точность восстановления пространственных координат треков частиц ограничивается лишь размерами стримеров на фотографиях и оптическими искажениями в системе фотографирования и может составлять 0,3-0,5 мм.

Предлагаемый способ задания системы координат позволяет по сравнению с базовым объектом, в качестве которого принят прототип, в 5-10 раз повысити точность восстановлени пространственных координат треков частиц в стримерных камерах.

СПОСОБ ЗАДАНИЯ СИСТЕМЫ КООРДИНАТ В СТРИМЕРНЫХ КАМЕРАХ, заключающийся в образовании в поле зрения фотографической системы видимых меток-реперов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности восстановления пространственных координат треков частиц, реперы создают в рабочем объеме камеры с помощью лучей импульсных лазеров в виде пересекающихся реперных треков, положение которых в пространстве известно с заданной точностью.