Стримерная камера Советский патент 1987 года по МПК G01T5/12 

Изобретение относится к экспериментальным средствам физики элементарных частиц и ядер, обеспечивающим регистрацию следов заряженных частиц при изучении процессов взаимодействи элементарных частиц и ядер с веществом , Известнь различные конструкции стримерных камер следовых детекторов заряженных частиц. В этих приборах, включающих замкнутый объем, заполненНЬ1Й газовой смесью определенного сос:тава, создается импульсЕше однородное по напряженности электрическое доле высокого напряжения, которое И 1ициирует развитие электрического разряда в пунктах ионизации газа заряженными частицами, т.е. вдоль траекторий заряженных частиц в этом объеме. Регистрация с.чедов частиц производится посредством стереоскопического фотографиравания светящихся разрядов, а затем методами стереофотограмметрической обработки снимков восстанавливается геометрия следов в объеме стримерной камеры и определяются необходимые параметры траекторий заряженных частид. Наиболее близким техническим решением является стримерная камера в ма нитном поле, состоящая из корпуса, размещенного Б зазоре электромагнита плоских проволочных электродов, размещенных в объеме стримерной камеры, группы фотокамер, сис;темы реперов, размеп енных на задней, гтротиволежащей группе фотокамер, стенке корпуса стри мерной камеры, а также передней стенке корпуса. Система реперов вьпюлнена в виде группы крестов с индивидуальными средствами их погсветки. Назначение системы реперон - это привязка координатной системы магнитного поля к системе отсчета координат следов частиц, определяемых по фотоснимкам, а также калибровка фотографической системы с целью корре1;тировки результаТОО измерения координат следов частиц Однако стримерная камера имеет недостаточную точность определения координат следов частиц, обусловленную тем, что система реперов размещена в плоскостях заднего и переднего планов фотографирования и изображается на фотоснимках со значительной дефокусировкой изображения, что и приводит к гютере точности. Кроме того, 52 в объеме камеры нежелательно наличие каких-либо конструктивных элементов, кроме проволочных электродов, без которых невозможна работа стримерной камерт.1. Целью изобретения является повьппение точности определения координат следов частиц за счет с} ижения ошибок в определении координат реперньгх крестов. Поставленная цель достигается тем, что в стримерную камеру, содержащую размещенный в зазоре электромагнита корпус, группу фотокамер и реперные кресты с индивидуальньми средствами из подсветки, расположенные на противолежащей группе фотокамер стенке корпуса стримерной камеры, введен дополнительный реперный крест с индивидуальным средством его подсветки, который размещен в центре между входнь ми зрачками фотокамер, каждый из реперных крестов, размещенных на противолежащей группе фотокамер стенке корпуса стримерной камеры, окаймлен, по крайней мере, двумя вогнутыми сферическими зеркалами кольцевой формы, размещенными концентрично центру соответствующего реперного креста, средство крепления каждого реперного креста на противолежащей фотокамерам стенке корпуса стримерной камеры снабжено устройством для ориентирования указанных сферических зеркал на центр реперного креста,размещенного в центре между входными зрачками фотокамер, при этом сферические зеркала установлены так, что центры их кривизны оказываются расположенными на линии, соединяющей центр реперного креста, размещенного в центре между входными зрачками фотокамер, с центром соответствующего реперного креста, размещенного на противолежащей фотокамерам стенке корпуса стримерной камеры, а радиусы указанных сферических зеркал выбраны из условия построения изображения реперного креста, расположенного в центре между входными зрачками фотокамер, в пределах фотографируемого объема стримерной камеры. фиг. 1 изображена схема конструкции стримерной камеры; на фиг. 2элементь конструкции предлагаемого устройства; на фиг. 1 -схема реперной системы. Предлагаемое устройство содержит корпус 1 стримерной камеры, размещен ные в зазоре электромагнита проволоч ные электроды 2-4, выполненные в виде рамок, на которые натянуты электропроводящие нити, заднюю стенку 5 корпуса камеры, в которой расположены реперные кресты 6, выполненные из дисков с прорезями и источников 7 света. Объем стримерной камеры фотографируется посредством объективов 8 при этом в плоскости снимка 9 регист рируется резкое изображение среднег электрода 3 и дефокусированные изображения крайних электродов 2 и 4, и в том числе реперных крестов 6. Кроме того, стримерная камера содерлдат реперньй крест 10, размещенньй в цен ре между объективами фотокамер с источником света для его подсветки 11, Реперный крест 6 (фиг. 2) выполне в виде фигуры вращения со сферическими зеркалами 12 и 13 по переднему плану 14 и на тыльной стороне. Центр кривизны сферических зеркал 12 и 13 находятся в точках 15 и 16, расположенных на прямой, соединяющей центр реперного креста 6 с центром реперного креста 10. Сферические зеркала 12 и 13 строят изображения реперного креста 10 в точках 17 и 18. В плоскости фотоснимков 9 в точках 19 и 20 строятся изображения реперного крест 6, а в точках 21 и 22 строятся изображения точки 17, т.е. изображе1 ия реперного креста 10 в сферическом зер кале 13 и аналогичного в точках 23 и 24 строятся изображения точки 18, т.е. изображения реперного креста 10 в сферическом зеркале 12. Кресты 6, установленные в задней стенке корпуса стримерной камеры 5, имеют тыльную поверхность сферической формы с тем, чтобы обеспечить возможность перемещения зеркал 12 и 13 в положе ние, при котором изображения креста 10 в сферических зеркалах 12 и 13 располагаются на прямой, соединяющей точки реперных крестов 6 и 10. Ориентирование изображений реперного креста 10 может быть легко достигнуто и с помощью других более простых конструкций крепле1шя. Сферическая форма опоры выбрана здесь для нагляд ности технического решения. Реперная трехмерная система стримерной камеры (фиг. 3) образована посредством еще одного дополнительно 1 95 го реперного креста в области расположения фотообъективов и кольцевых сферических зеркал, расположенных концентрично около каждого из реперных крестов, размещен ых на задней стенке корпуса стримерной камеры. На фотограмметрическим противолежащей корпуса стримерной какамерам стенке меры размешены реперные кресты 6, каждый из которых составлен из пластинки с крестообразной щелью, подсвечиваемой источником 7 света и окаймленной, например, двумя кольцевыми сферическими зеркалами 12 и 13, разм ещенными концентрично центра креста 6. В центре между входными зрачками фотограмметрических камер объективами 8 размещена также пластинка с крестообразной - реперным крестом 10 и источник света для ее подсветки 11. Пластинки с крестообразными щелями образуют плоскую двумерную систему реперов, расположенную по заднему плану фотографирования. Пластинка с крестообразной щелью реперным крестом 10 и сферические зеркала 12 и 13 кольцевой формы образуют систему реперов, размещенных вблизи медианной плоскости и переднего плана фотографирования объема стримерной камеры, т.е. вместе с реперными крестами 6 на задней стенке стримерной камеры эти дополнительные кресты образуют трехмерную систему реперов, размещенных по всему стримерной камеры. Для определе 1ия координат предложенной реперной системы необходимо знать положение сферических зеркал, центров кривизны и значения радиусов кривизны. Радиусы кривизны сферических зеркал выбираются из условия построения изображения реперного креста, расположенного в центре между входными зрачками фотокамер, в пределах фотографируемого объема стримерной камеры. Задача определения этих координат упрощается, если предварительно выставить сферические зеркала 12 и 13 так, чтобы их центры кривизны оказались на линии, соединяющей центры крестов 6 с центром креста 10. С этой целью каждый реперный крест 6 устанавливается на основании, снабженном устройством для ориентирования, т.е. допускающим регулировку его ориентации относительного реперного креста 10. Работа стримерной камеры происхоит следующим образом. 5 В момент времени, к(5гда через камеру пройдут частнцр) от ускорителя, которые взаимодействуют в камере с веществом изучаемого типа, система селекции стримерр ой камер 1 (тригтер выдает сигнал, по которому в камеру подается импульс электрического поля высокой напряженности, и в точках ионизации газа, произведенной заряженными частицами, возникают стримеры, испускающие свет в видимом диапа зоне. Свет от стримеров фокусируется на фотопленку и на ней образуется изображение следов частиц в виде цепочек изображений отдельных стримеро По полученным стереоснимкам таких следов производится восстановление геометрии траекторий заряженных частиц и вычисление их кинематических характеристик. Одновременно с регнст рацией следов частиц на фотоснимках регистрируются и изображения реперных крестов, которые обеспечивают привязку координат следов частиц к координатной системе магнитного поля и дают возможность учесть ошибки в 95 определении характеристик следов частиц. Для калибровки фотосистемы применяется фотографирование тест-обг ектов. Таким тест-обт ектом может служить и сама реперная система, если она содержит сравнительно большое число реперов. Важно при калибровке обеспечить хорошую точность измерения координат как самого тест-объекта, так и его изображения на фотоснимках. Последнее условие может быть удовлетворено достижением резкого изображения реперных крестов, т.е. размещением реперных крестов в области резкого изображения. Предлагаемая стримерная камера обл,адает трехмерной реперной системой, часть реперных крестов которой размещена в области резкой фокусировки фотокамер, при этом в регистрирующий объем не вводятся какие-либо конструктивные элементы, которые могли бы нарушить электрическое поле в ее объеме или затруднить анализ регистрируемых событий.

tifii

tBKt

/

Фиг

СТРШЕРНАЯ КАМЕРА, включающая размещенный в зазоре электромагнита корпус, группу фотокамер и реперньгекресты с инднвидуальн 1ми средствами их подсветки, расположенные на противолежащей группе фотокаме.р стенке корпуса стримерной камеры, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности определения координат с:дедов частиц за счет снижения ошибки в определении координат реперных крестов, в нее введен дополнительный реперный крест с индивидуальным средством его подсветки, который размещен в центре между входными зрачками фотокамер, каждый из реперных крестов, размещенных на противолежащей группе jJjoTOKaMep стенке корпуса стримерной камеры, окаймлен, по крайней мере, вогнутыми сферическими зеркалами кольцевой формы, размещенными концентрично центру соответствующего реперного креста, средство крепления каждого реперного креста на противолежащей фотокамерам стенке корпуса стримерной камеры снабжено устройством для ориентирования указанных сферических зеркал на центр регшрного креста, размещенного в центре между входны И зрачками фотокамер, при этом сферические зеркала установ(Л лены так, что центры их кривизны оказываются расположенными на линии,сое-др няющей це1ггр, реперного креста, размещенного в центре между входными зрачкаь и фотокамер, с центром соответствуюп его реперного креста, размещенного на противолежащей фотокамерам стенке корпуса стримерной камеры, N5 а радиусы указанных сферических зерОО кал выбраны из условия построения -vj изображения реперного креста, распосо ложенного в центре между входными ел зрачками фотокамер, в пределах фотографируемого объема стрнмерной камеры.