Способ настройки стримерных камер Советский патент 1985 года по МПК G01T5/12 

1. х1редлагаемое изобретение относит ся к экспериментальным методам яллР ной физи;ки и наиболее эффективно может бьггь использовано в фнзиче -ки экспериментах с участием стри-к рчых камер. Настройка стркмерных камер ог. isoвана на :ви:зуальном наблюдении и ibo-тографировании стримеров j обрапующн ся на электронах треков быстрых ча-ряженных частиц lj , испускаемых достаточно интенсивным источником, например ускорителем При этот-1 опре деляют параметры высоковольтного им пульса и состав газовой смеси в камере5 при которых размер и яркостт; стримеров были бы оптимальны JUIH фотографирования. Настройка камеры по трекам -заряженных частиц имеет ряд недоста-гкон К Сложность реализации .,закл1;)чамдаяся в необходимости совмест ой работы дорогой и сложной устатюокк ускорителя как источника заряжеи 1ых частиц, и стримерной камеры. 2. Интенсивный пучок ускорите.тя , проходящи через стримернуго камеру,, пренятствует проведению параллельнь х работ 3 месте расположения камеры, что связано с требованиями радиационной безопасности обслуживающего персонала. Зо Сложность сканирован1;я каь-ер большого размера (), что требует либо использования отклоняющих магнитHbix систем, либо широкого ( м ) пучка частиц и большого количества триггернь х сче5чиков5 либо механических систем перемещения камеры относительно пучка частиц. Наиболее близким по своей технической сущности является способ настройки стримерных камер, заключлюпцийся в имитации трека релятивистск заряженной частицы в рабочем обг1еке камеры, наблюдении к фотографировании стримеров, образукшихся на элек тронах трека, по которым осуществля ют настройку 2 . Недостаток этого способа заключа ется в следующем. Точность настройки камеры определяется стеггенью иг штации. рентгеновским треком трека реля тивистской частицы. Между тем трек рентгеновского фотоэлектрона содержит 100-200 электронов, в то время как стример на треке релятивистской частицы развивается п среднем на лму х-гре к члокпчюна х . Встс -ствие чтого длин;; рентгеновского стримера (казъ1васггся в 3-5 раз больше, чем л,:1има на треке частицы (при одипаконой настройке), и требуется до 1ол11ит(;льная настрслЧка з-самеры уже по трекам частиц от ускорителя. KiJOMO того .необходимо обеспечить защИ1у oбcлyж зaю1дeгo герсоиала от IjeirrreHOBCKoro излучения , Цель изобреТсиия - повышение точности }к-.стройки и уменьшение времени, затрачиваемого па настройку, и вьпзод каме; ь1 на рабочий режим. Для Mioro в способе настройки стримерных камер, заключамцемся в имитации трека релятивистской заряженной частицы в рабочем объеме камеры, няблнддепии и фотографировании стримеров, образую1цихся на злек1ропах трека, по которым осуществляют .застройку, в рабочую газовую смесь рабочего объема вводят насыщснн 1е при нормег;гьн 1х условиях лары ft-нафТ -1ггамииа и трек релятивистской частицы имитируют лучом импульсного лазера с энергией кванта, больи ей половины кггенциала ионизании р-нафтила№ша. Известно, что в результате многоотонной ионизации газа вдоль лазерого луча образуются отдельные элекlJOHhu Б условиях стримерной камеры на этих электронах развиваются стриеры, размер и яркость которых не тличается от размера и яркости стриеров на треке решятивистской частиы . Таким образом, лазерный трек в тличие от рентгеновского в точноси имитирует трек заряженной реляивистсрюй частицы, так что дополниельной подстройки камеры не требутся . Вероятность многофотонной ионизации да. вь ражением Q . 10 « Г л2 (С„ 198- КГ ); с-, (1) де и - энергия кванта, эВ; Jo пстенциал ионизации, эВ; - ллотностги мощности лазерного глзлучения, Вт/см, lc -, Линейная плотность электронов мноофотонрЕой ионизации вдоль луча лаераН NOT OJSe.cw , где Ng - плотность вещества смj 5 - площадь сечения лазерного луча, см, - длительность лазерного им пульса, с. Для точной имитации трека релятивистской частицы и эффективной стройки камеры необходимо N-, 1 см и 5 1 мм 1 мм на длине L 9- 10 см. Наиболее распространенным наполне нием стримерных камер является смесь гелия ( 24,58 эВ) и неона 21,56 эВ) с добавкой 0,1-0,2 о6.% изобутана ( 1 10,5 эВ). Б такой смеси наиболее вероятна ионизация изобутана. Однако даже для лазера на молекулярном азоте, излучающего в ультрафиолетовой области ( 3,68 эВ не), вероятность многофотонной ионизации изобутана () настолько мала, что требуется плотност мощности Ы 100 кВт/мм. Такая высокая плотность мощности может быть достигнута лишь дополнительной фокусировкой лазерного луча короткофокусными ( см) линзами. Вследствие этого длина лазерного трека ограничена размером области фокусировки вдоль оси луча и не превышает нескольких миллиметров, что неприемлемо для настройки стримерных камер. В связи с этим для осуществления способа в рабочую газовую смесь вводят компонент, имеющий потенциал ионизации Q 1B-f в концентрации с одной сторо 1ы, достаточной для эффективной многофотонной ионизации, а с другой стороны,не влияющий на процессы образования и развития стримера. Этим условиям удовлетворяют нары 1 -нафтиламина ( 1,2Ъ эВ представляющего собой твердое органическое вещество с давлением насымм рт.ст. при щенных паров 20°С. На ф11г.1 изображена зависимость плотности стримеров в гелий-неоновой смеси с добавкой паров 3-нафтиламина 50 любом

вдоль луча импульсного лазера на молекулярном азоте от плотности мощности лазерного излучения, S 1 мм , на фиг.2 - блок-схема настройки стримерной камеры с помощью лазера. 55

любыми углами, существенно сократить время и объем работы при настройке. Кроме сравнению с прототипом повышена радиационная безопасность обслуживакхцгго персонала. Как видно из фиг.1, при введении гелий-неоновую смесь паров р -нафjтиламина требуемая для эффективной настро11ки камеры плотность мощности лазерного излучения составляет всего 0,025 кВт/мм. В то же время отечественные лазеры на молекулярном азоте типа ЛГ-21 имеют плотность мощности (без дополнительной фокусировки) до 1 кВт/мм при угловой расходимости луча не более 1,510. В предложенном способе настройки импульс от схемы 1 запуска, работающей в периодическом или однократном режиме, через линии 2 и 3 задержки запускает лазер 4 и генератор 5 импульсного напряжения стримерной камеры 6 (фиг.2). Линии задержки подбирают таким образом, чтобы световой импульс лазера попадал в камеру перед высоковольтным импульсом от ГИНа. Образующиеся на линии луча стриметы фотографируют или наблюдают визуально. Плотность стриметров вдоль оси луча изменяют регулировкой мощности лазера, а направление и диаметр луча - системой зеркал 7 и коллиматоров 8. Точность настройки камеры можно охарактеризировать выражением Р Р ) 1 „--100 г. соответственно длина стримеров Щ5И данном способе настройки и на треке релятивистской частицы. В способе-прототипе 200-400%, в то время как в предлагаемом способе I 20-25%. Таким образом, точность настройки камеры повьш1ается по крайней мере в 10 раз. 11редложен 1ый способ позволяет полностью имитировать трек релятивистской заряженной частицы в стримерной камере и производить точную настройку камеры и системы фотографирования без размещения ее в пучке ускорителя; простым образом сканировать камеру с одинаковой эффективностью в месте рабочего объема и под

СПОСОБ НАСТРОЙКИ СТРИМЕРНЫХ КАМЕР, заключающийся в имитации трека релятивистской заряженной частицы в рабочем объеме камеры, наблюдении и фотографировании стримеров, образующихся на электронах трека, по которым осуществляют настройку, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности настройки и уменьшения времени, затрачиваемого на настройку и вывод камеры на рабочий режим, в газовую смесь рабочего объема вводят насыщенные при нормальных условиях пары / -нафтиламина, а трек релятивистской частицы имитируют лучом импульсного лазера с энергией кванта, большей половины потенциала ионизации Д-нафтиламина. СО s| 4а