Устройство для просмотра ядерной фотоэмульсии Советский патент 1986 года по МПК G01T5/10 

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и физике элементарных частиц. Может быть использовано при исследовании свойств короткоживущих элементарных частиц на пучках нейтрино от ускоритедя.

Известно устройство для просмотра слоя ядерной: фотоэмульсии, которое представляет собой оптический микроскоп, снабженный системой перемещения слоя ядерной фотоэмульсии относительно, оптической оси микроскопа. Просмотр ведут при помощи микрометрических винтов привода предметного столика микроскопа и при помощи винта наводки фокуса микроскопа. Принцип действий данного устройства не позволяет осуществить автоматизацию просмотра ядерной фотоэмульсии с записью данных в блок памяти компьютерного устройства.

Это связано с тем, что неизбежные в оптическом ьткроскопе операции наводки изображения следа частицы на фокус, разбиение следа частицы на отдельные элементы и поэлементного сканирования каждого следа частицы в ядерной фотоэмульсии создают огромны объем цифровой информации, особенно при просмотре объемов ядерной фотоэмульсии, составляющих десятки литро

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому является устройство для просмотра ядерной фотоэмульсии. Оно содержит расположенные последовательно систему формирования Фурье-образа прямых следов частиц, систему формирования мультиплицированных изображений прямых следов частиц, световоды и систему формирования и записи фотоэлектрических сигналов.

Устройство работает следующим образом. Пучок когерентного света проходит через систему формирования Фурье-образа прямых следов частиц и формирует Фурье-образ прямых следов частиц вблизи аксиконного зеркала. Дифрагированный на прямом следе/ частицы свет преобразуется аксиконным зеркалом в мультиплицированное изображение, на котором след виден- в виде яркой полоски, ориентированной параллельно исходному прямому следу частицы в ядерной фотоэмульсии Изображение следа частиць в виде полоски попадает на входной торец одного из световодов и алее поступает

в блок формирова 1ия и записи фотоэлектрических сигналов. .

Однако асферическую поверхность аксиконного зеркала высокого качества очень трудно изготовить. Исполь- зование аксиконного зеркала неидеальной формы приводит к тому, что ширина яркой полоски изображения прямого леда частицы на входном торце световода имеет ширину, которая превышает, ширину дифракционного предела, определяемого апертурой аксиконного зеркала. По порядку величины минимальное значение ширины яркой полоски изображения прямого следа частицы равно 2 /sirw,, где oi - апертурный угол аксиконного зеркалаV Л - длина волны света. Ширина яркой полоски в реально изготовленных устройствах значительно превышает указанное минимальное значение ширины яркой полоски изображения прямого следа. Это приводит к тому, что точность определения координаты центра тяжести изображения прямого следа частицы оказьшается малой, а отношение сигнала к шуму недостаточно высоким. В результате следы релятивистских частиц формируют фотоэлектрические сигналы, которые лишь немного возвьш1аются над фоном, а это, в свою очередь, уменьшает скорость просмотра слоя ядерной фотоэмульсии.

Целью изобретения является увеличение точности определения центра тяжести изображения прямого следа частицы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для просмотра ядерной фотоэмульсии, содержащем расположенные последовательно систему формирования Фурье-образа прямых следов частиц, систему формирования мультиплицированных изображений прямых следов частиц ,, световоды и систему формирования и записи фотоэлектрических сигналов, система формирования мультиплицированных изображений прямых следов частиц содержит оптический транспарант с позитивным изображением спекл-структуры мультиплицированных изображений прямых следов

частиц, проходящих через оптическую ось и имеющих все возможные ориентации в плоскости, перпендикулярной 5 оптической оси устройства, причем оптический транспарант установлен непосредственно перед входными торцами световодов, на то же самое место, которое (гя занимал в процессе его изготовпения, Схема устройства изображена на чертеже, где приняты следующие обозначения: 1 - система формирования Фурье-образа прямых следов частиц, 2 - система формирования мультиплици рованных изображений прямых следов частиц, 3 - оптический транспарант, 4 - световоды и 5 - система формирования и записи фотоэлектрических сиг налов. Оптический транспарант 3 изготавливают следующим образом. Вблизи входных торцов световодов устанавливают фотопластинку и высоким пространственным разрешением, например фо топластинку Микрат ВР с разрешающей способностью не менее 500 л/мм. В процессе экспонирования фотопластинки прямой след частицы, проходящей через оптическую ось устройства, рав номерно вращают вокруг оптической оси устройства Затем экспонированную фотопластинку проявляют с обращением и после окончания фотохимичес кой обработки полученный оптический транспарант с позитивным изображением тонкой микроскопической спеклструктуры устанавливают прецизионно в исходное положение„ Элементы микро скопической структуры спекла внутри кольца, получаемого системой формр рования мульплицированных изображени прямых следов частиц, имеют вид узки черточек вдоль дуги указанного кольца, причем ширина отдельной черточки равна 2«/sincit, если разрешающая способность фотопластинки была достаточ но высокой. Существует альтернативный способ изготовления оптического транспаранта 3. В процессе экспонирования фотопластинки пучок света пропускают через объектив микроскопа с апертурой не менее sinc6, а точку, в которой фокусируются лучи света, помещают на оптической оси в области, где будет расположена медианная плоскост слоя ядерной фотоэмульсии, Устройство работает следующим образом. Когда в поле зрения устройства появляется прямой след частицы, система 1 формирования Фурье-образа прямых следов частиц и система 2 фор мирования мультицлицированных изображений прямых следов частиц формируют в плоскости Оптического транс714паранта 3 на входных торцах световодов 4 мультиплицированное изображение в виде яркой полоски, ориентированной параллельно исходному следу частицы. Микроструктура изображения . внутри полоски будет иметь вид узора, который назьтают спеклом и который с неизбежностью образуется в любом месте когерентной системы. Если прямой след частицы попадает на оптическую ось устройства, узор спекл- структуры данного следа частицы совпадает с узором спекл-структуры, зарегистрированной в данном секторе кольца на оптическом транспаранте 3. В результате на входные торцы световодов 4 пройдет свет всего узора спекл-структуры. Свет попадет в систему 5 формирования и записи фотоэлектрических сигналов. Стоит исходному прямому следу частицы сойти с оптической оси на величину, равную ширине элементарных черточек микроскопического изображения спекл-структуры, как указанное вьше совпадение спекл-структур нарушится, и через оптический транспарант пройдет лишь часть света мультиплицированного изображения прямого следа частицы. Метрическая характеристика устройства имеет вид плавного колокола, ширина на полувысоте которого будет равна ширине яркой полоски, фирмируемой аксиконным зеркалом системы 2 формирования мультиплицированных , изображений прямых следов частиц. На этом колоколе как на пьедестале будет находиться узкий пик сигнала автокорреляции спекл-структуры, Ширина этого узкого пика равна 2 /sinc c, Существенными признаками заявленного устройства являются: наличие оптического транспаранта; объект, зафиксированный на оптическом транспаранте; . место расположения оптического транспаранта, Процесс определения центра тяжести изображения прямого следа частицы будет определяться не шириной кольца и не размерами световода, а шириной черточек узора спекл-структуры или в конечном случае угловой апертурой аксиконного зеркала системы 2 формирования мультиплицированных изображений прямых следов частиц. Отсюда видно, что.без оптического транспаранта указанную закономерность использовать невозможно. Нельзя взять

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОСМОТРА ;ЯДЕРНОЙ ФОТОЭМУЛЬСИИ, содержащее рас;положенные последовательно систему формирования Фурье- образа прямых следов частиц, систему формирования мультиплицированных изображений прямых следов частиц, световоды и систему формирования и записи фотоэлектрических сигналов, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности определения центра тяжести изображения прямого следа частицы, система формирования мультиплицированных изображений прямых следов частиц содержит оптический транспарант с позитивным изображениек спекл-структуры мультиплицированных изображений прямых следов частиц, проходящих через оптическую ось и имеющих все. возможные ориентации в плоскости, перпендикулярной оптической оси устройства, причем оптический транспарант «О установлен непосредственно перед входными торцами световодов.