Устройство для многоканального сканирования ядерной фотоэмульсии Советский патент 1984 года по МПК G01T5/10 

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и физике элементарных частиц и может быть использовано при исследовании свойств короткоживущих элементарных частиц на пучках нейтрино от ускорителя. Известно устройство для сканирова ния слоя ядерной фотоэмульсии, которое представляет собой оптический микроскоп, снабженный системой перемещения слоя ядерной фотоэмульсии от носительно освещающего пучка света. Сканирование в плоскости ядерной фотоэмульсии выполняют при помощи микрометрических винтов привода предмет ного столика микроскопа. Сканирование по глубине осуществляют при помо щи винта наводки фокуса микроскопа 1. Принцип действия указанного устройства не позволяет осуществить автоматическое сканирование или просмотр ядерной фотоэмульсии с записью данных в блок памяти, Слищком велика трудоемкость операций наводки изображения следа на iJiOKyc разбиения следа частицы на отдельные элементы и поэлементного сканирования каждого следа частицы в ядерной фото эмульсии. Поэтому наблюдение и сканирование ядерной фотоэмульсии ведут вручную. Наиболее близким к предлагаемому по технической сути является устройство для многоканального сканирования ядерной фотоэмульсии, содержащее систему формирования Фурье-образа прямых следов частиц, систему ска нирования Фурье-образа прямых следов частиц, световоды и блок формирования и записи фотоэлектрических сигналов. Система сканирования Фурьеобраза прямых следов частиц выполнена в виде аксиконного зеркала, образующая которого является дугой эллипса. Устройство работает следуюидим образом.. Пучок когерентного света проходит через систему формирования Фурье-образа прямых следов частиц и вблизи аксиконного зеркала с асфегзической поверхностью формирует Фурье-образ следов частиц. Дифрагированный на прямом следе свет преобразуется аксиконным зеркалом в мультипли цированное изображение. На этом изоб ражении след виден в виде яркой полости, ориентированной параллельно прямому следу частицы в ядерной фотоэмульсии. Свет полости попадает во входной торец одного из световодов и далее поступает в блок формирования и записи фотоэлектрических сигна лов 2J . Недостаток устройства состоит в том, что асферическую поверхность ак сиконного зеркала очень трудно изготовить, и это препятствует быстрому выпуску серии подобных приборов. Если же вместо асферической поверхности изготовить аксиконное зеркало со сферической поверхностью и образуюи1ей в виде дуги окружности, близкой к дуге эллипса, то ширина яркой полости станет во много раз больше ширины изображения прямого следа, что приведет к ухудшению отношения сигнала к 1чуму. Если размеры аксиконного зеркала уменьшить, чтобы уменьшить различие между дугами окружности и эллипса,то это также в конечном счете приведет к низкому отношению сигнала к . Цель изобретения - упрощение и удешевление конструкции аксиконной системы. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для многоканального сканирования ядерной фотоэмульсии, содержащем систему формирования Фурье-образа прямых следов частиц, систему сканирования Фурье-образа прямых следов частиц, световоды и блок формирования и записи фотоэлектрических сигналов, система сканирования ФуЕ5ье-образа следов частиц содержит аксиконные линзы, число которых равно или больше двух, обращенная к. дифрагированному свету поверхность каждой аксиконной линзы имеет форму конуса, вторая поверхность каждой аксиконной линзы является сферической, образующая каждого конуса перпендикулярна биссектрисе угла захвата дифрагированных лучей по обе стороны от оптической оси устройства, центр кривизны каждой сферической поверхности находится в общей точке пересечения оптической оси устройства и медианной плоскости фотоэмульсии, каждая аксиконная линза имеет цилиндрический выре для прохода прямого пучка света. При этом значение радиуса сферической поверхности каждой аксиконной линзы и ее толщина выбраны такими, что аксиконные линзы последова,тельно расположены на оптической оси устройства и находятся в оптическом контакте. На чертеже изображена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит систему 1 формирования Фурье-обраэа прямых следов частиц, систему 2 из трех аксиконных линз, световоды 3 и блок 4 формирования и записи фотоэлектрических сигналов. Формирование Фурье-образа прямых следов частиц в системе 1 выполняет сходящийся пучок когерентного света с Система 2 из трех аксиконных линз, выполняющая многоканальное сканирование Фурье-обраэа прямых следов частиц, преобразует Фурье-образ прямо- ; го следа в малое пятно света, центр которого лежит на окружности, являю щейся геометрическим местом центров входных торцов световодов. Главной особенностью системы 2 из трех акси конных линз является то, что каждая аксиконная линза имеет легко формируемые внешние поверхности: конусную поверхность со стороны дифрагирован ного света и общую для левой и правой частей каждой аксиконной линзы сферическую поверхность с общим центром кривизны для левой и правой частей всех трех аксиконных линз. Общий центр кривизны находится в точке пересечения оптической оси и медианной плоскости фотоэмульсии. Эти особенности аксиконных линз существенно упрощают и удешевляют конструкцию устройства. Образующая каждого конуса перпендикулярна биссект рисе угла захвата дифрагированных лучей по обе стороны от оптической оси устройства. Это сделано для уменьшения аберраций, которые возрас тают в случае, если это условие не выполнить. Число аксиконных линз равно или больше лвух, например три. Это сделано с целью уменьшения сферических аббераций в. системе 2 из трех аксиконных линз. Устройство работает следуклдим образом. Когда в поле зрения устройства по является прямой след частицы, то- сие тема 1 формирования Фурье-образа пря .мых следов частиц создает дифракцион ное изображение вблизи системы 2 аксиконных линз. Световой сигнал, сфокусированный системой аксикоиных линз, попадает в один из световодов 3 и далее идет в блок 4 формирования и записи фотоэлектрических сиг налов . Пример 1. Аксиконные линзы изготовлены из стекла ЛК-6, показатель преломления которого для желтой линии натрия равен п, 1,4704. Используем формулу для плоско-выпуклой l.-f, где S - расстояние от предмета до линзы; s - расстояние от линзы до изображенияг - радиус кривизны второй поверхности. Если S 10 мм, а (-S) 18 мм, то радиус кривизны сферической поверхности одной аксиконной линзы равен Гд 3,02 мм. Если число аксиконных линз выбрать равным N, то сферические аберрации уменычатся в -Г X 9,2 раз. где г - средний радиус кривизны сферических поверхностей в системе из четырех аксиконных линз, равный в среднем 10 мм. Пример 2. Если пд 1,5467, стекло БК-8, то коэффициент уменьшения сферических аберраций равен а N необходимо выбрать равным 3. I Таким образом, наибольший эффект уменьшения сферических аберраций дают стекла с низким значением показателя преломления. в предлагаемом устройстве упрощена и удешевлена технология изготовления аксиконной системы, а отношение сигнала к шуму сохранено как в прототипе, несмотря на то, что наружные поверхности аксиконных линз являются сферическими и обладают большими сферическими аберрациями. При числе аксиконных линз в системе сканирования Фурье-образа прямых слеДО частиц равно N 9 2, уменьшается величина сферических аберраций примерно в N раз.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОКАНАЛЬНОГО СКАНИРОВАНИЯ ЯДЕРНОЙ ФОТОЭМУЛЬ СИИ, содержащее систему формирования Фурье-образа прямых следов частиц, систему сканирования Фурье-образа прямых следов частиц, светово,цы и блок формирования и записи фотоэлектрических сигналов, отличающееся тем, что, с целью упрощения и удешевления конструкции, система сканирования Фурье-образа прямых следов частиц содержит аксиконные линзы, число которых равно или больше двух, обращенная к дифрагированному свету поверхность каждой аксиконной линзы имеет форму конуса, вторая поверхность каждой аксиконной линзы является сферической, образунвдая каждого конуса перпендикулярна биссектрисе угла захвата дифрагированных лучей по обе стороны от оптической оси устройства, центр кривизны каждой сферической поверхi ности находится в общей точке пересечения оптической оси устройства и (Л медианной плоскости фотоэмульсии, каждая аксиконная линза имеет цилиндрический вырез .для прохода прямого пучка света.