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

00

о

00

Изобретение относится к экспери ментальной яд.ерной физике и физике элементарных частиц и может быть использовано при исследовании свойств короткоживущих элементарных частиц на пучках нейтрино от ускорителя,

Известен способ просмотра ядерной фотоэмульсии путем сканирования ее в поле зрения просмотрового микроскопа при освещении на просвет. Ориента ция и четко.сть фурье-образа прямого следа частицы не зависит от того, на какой глубине находится след частицы Это позволяет полностью исключить операцию перефокусировки изображения по глубине и тем самым существенно упростить и ускорить операцию про-, смотра слоя ядерной фотоэмульсии 1 ,

Однако способ может быть реализован в виде одноканального устройства так как определение ориентации фурьеобраза прямого следа частицы ведут при помощи традиционной оптической изображающий системы,

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для наблюдения ядерной фотоэмульсии, содержащее систему формирования сходящегося пучка когерентного света, систему формирования мультиплицированных изображений следов частиц, нечетное число светово-. дов и систему формирования и записи фотоэлектрических сигналов.Устройств содержит источник когерентного света, линзу преобразования Фурье, систему сканирования фурье-образа следо частиц и фотоприемники, причем система сканирования фурье-образа следов частиц содержит зеркало в виде фигуры вращения, ось симметрии которой совпадает с оптической осью устройства; сечение фигуры вращения плоскостью, проходящей через оптическую ось устройства, имеет вид дуги эллипса., один из фокусов которого расположен в точке пересечения медианной плоскости ядерной фотоэмульсии с оптической осью устройства, а во втором фокусе расположен один из фотоприемников; ,при этом зеркальная поверхность обращена в сторону ядерной фотоэмульсии, а зеркало имеет цилиндрический вырез с центром на оптической оси для прохода прямого пучка света.

Устройство работает следующим образом.

Линза преобразования Фурье формирует в плоскости пространственных частот фурье-образ прямого следа частицы в ядерной фотоэмульсии. Зеркало такой конструкции собирает свет дифрагированный на прямом следе частицы, и направляет его в один из фо- топриемников, который расположен на прямой линии, проходящей через оптическую ось устройства и перпендикулярной ориентации измеряемого следа частицы. Если в поле зрения находитс несколько прямых следов частиц, они формируют фотоэлектрические сигналы в нескольких фотоприемниках. Поэтому прототип является многоканальной системой с числом каналов до 200 и весьма эффективно решает поставленну задачу 2. .

Недостаток известного устройства состоит в том, что точность определения координаты центра тяжести прямого следа частицы определенной ориентации недостаточно высока. Причина в том, что дифрагированный свет от прямого следа попадает в световод, coe нeнный с фотоприемником, причем диаметр световода равен диаметру мультиплицированного изображения поля зрения устройства. Поэтому эффективная точность определения координаты центра тяжести следа равна по порядку диаметру поля зрения. Это приводит к низкому значению отношения сигнала к шуму,

Цель изобретения - повыщение отношения сигнала к шуму, .

Поставленная цель достигается тем что в устройстве для наблюдения ядер ной фотоэмульсии, содержащем систему формирования сходящегося пучка когерентного света, систему формирования мультиплицированных изображений следов частиц, нечетное число световодов и систему формирования и записи фотоэлектрических сигналов, система формирования мультиплицированных изображений следов частиц содержит цилиндрический растр, состоящий из цилиндрических линз, причем шаг растра равен диаметру мультиплицированного изображения поля зрения, образущая растра лежит в плоскости, перпедикулярной оптической оси устройства и пересекает ее, ширина растра не .меньще диаметра мультиплицированного изображения поля зрения, рабочая часть растра расположена непосредст3

венно под мультиплицированными изображениями следов частиц, световоды объединены в группы так, что входные торцы световодов расположены в линейном фокусе каждой цилиндрической линзы, а число цилиндрических линз в растре выбрано нечетным.

На чертеже изображено устройство для набл юдения ядерной фотоэмульсии.

Устройство СОСТОИ.Т из системы 1 формирования сходящегося пучка когерентного света, споя ядерной фотоэмульсии 2, систе1Ф1 3 формирования мультиплицированных изображений следов частиц, цилиндрического растра 4, Шаг растра равен диаметру мультиплицированного изображения поля зрения, а ширина растра не меньше мультиплицированного изображения поля зрения. Рабочая часть растра расположена непосредственно над мультиплицированными изображениями следов частиц. Образующая растра лежит в плоскости, перпендикулярной оптической оси устройства-, и пересекает ее. Световоды 5 в нечетном количестве скомплектованы в группы. Входные торцы световодов расположены в линейном фокусе каждой цилиндрической линзы, число которых также нечетное. Результаты наблюдения фиксируются в системе 6 формирования и записи фотоэлектрических сигналов.

Устройство работает следующим образом.

Сходящийся пучок когерентного света, образованный в системе формирования 1, падает на ядерную фотоэмульсию 2, Если в поле зрения устройства находится прямой след частицы, система 3 формирования мультиплицированных изображений следов

308104

частиц формирует на входе цилиндрического растра 4 мультиплицированное изображение прямого следа частицы, которое ориентировано перпендикуляр5 но линии, идущей через оптическую ось устройства, и находится на таком расстоянии от центра лоля зрения, на каком находится след частицы в ядер-ной фотоэмульсии 2, Цилиндрически фос

10 кусирующая линза растра превратит отрезок прямой лииии мультиплицированного изображения в пятио размером 5 мкм. Свет этого пятна попадает в один из световодов той группы свето15 водов, которая находится в линейном фокусе растра. Свет по световоду дойдет до блока 6 - cиcтe вd формирования в записи фотоэлектрическихсигналов. Если в поле зрения находится несколь20 ко прямых следов частиц одной и той же ориентации, и если расстояние между ними больше 5 мкм, свет пойдет в различные световоды группы световодов, и система 6 зарегистрирует два

5 трека одинаковой ориентации но с различными координатами центра тяжести этих двух f т ре ко в,.

Техническое преимущество предлагаемого устройства состоит в том,что

JJJ отношение сигнала к шуму в нем увеличивается в п раз, где п число световодов в группе. Это позволяет вести наблюдение ядерной фотоэмульсии, имеющей большую загрузку фона и посторонних следов частиц. 5

К примеру, если диаметр световодов равен 10 мкм, а эффективный метр поля зрения равен I мм, п можно взять равным 100, Это означает, что отношение сигнала к шуму в устройстве увеличится в 100 раз.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ ЯДЕРНОЙ ФОТОЭМУЛЬСИИ, содержащее систему формирования сходящегося пучка когерентного света, систему формирования мультиплицированных изображений следов частиц, нечетное число световодов и систему формирования и записи фотоэлектрических сигналов, отличающееся тем, что, с целью повьшения отношения сигнала к ШУМУ, система Формирования мультиплицированных изображений следов чаетиц содержит цилиндрический растр, состоящий КЗ цилиндрических линз,причем Шаг растра равен диаметру мультиплицированного изображения поля зрения, образующаярастра лежит в плоскости, перпендикулярной оптической оси устройства, и пересекает ее, ширина растра не меньше диаметра мультиплицированного изображения поля зрения, рабочая часть растра расположена непосредственно над мультиплицированными изображениями следов частиц, световоды сгруппированы в ГРУППЫ так что входные торцы световодов расположены в линейном фокусе каждой цилиндрической линзы, a число цилицд рических линз в растре выбрано нечет. ным.