Устройство для наблюдения следов частиц в ядерной фотоэмульсии Советский патент 1986 года по МПК G01T5/10 

где L - расстояние от центра мезооп- тического концентрического объектива до плоскости шторки,

диаметр d сквозных отверстий в шторке

выбран из условия d jr Я®

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.

Цель изобретения - получение высокой скорости наблюдения вертикально идущих следов частиц.

Устройство для нa5Jвoдeния следов частиц В ядерной фотоэмульсии содержит тубус и устройство для перемещения ядерной фотоэмульсии, установленные на оптической оси, систему освещения, мезооптической концен трический объектив, фотоприемник, . дисплей, а также иймерсионньй растр и шторку со сквозньми отверстиями, иммерсионный растр содержит N приз с наружными и внутренними гранями, где N - нечетное число, не меньшее трех, размеры квадратного основания каждой призмы а выбраны равными а 2htgo /2, где с/- угловая апертура мезооптического концентрического объектива, h - толщина слоя ядерной фотоэмульсии, наружная гран каждой призмы образует с оптической осью устройства угол 90° -у, где угол f удовлетворяет уравнению

sinfarcsin (п sin у) -fl а. У -I- mV

«/az (п,г +

ml7+TF

п - показатель преломления материала призмы;

Н - расстояние от слоя

ядерной фотоэмульсии до центра мезооптического объектива i

поперечные размеры вертикально идущих следов частиц в ядерной фотоэмульсии, иммерсионный растр укреплен на тубусе объектива, шторка укреплена на тубусе фотоприемника.

га,

и m - индексы нумерации от

5

0

дельных призм иммерсионного растра вдоль координатных осей в плоскости, перпендикулярной оптической оси устройства, причем центральная призма иммерсионного растра характеризуется индексами т т 0 а |m,l (N-1)/2, imy i («-1)/2,

нормаль к наружной грани призмы проходит через оптическую ось устройства, внутренние грани призм иммерсионного растра перпендикулярны оптической оси устройства и образуют об- щую плоскость, центры сквозных отверстий в шторке расположены в точках, координаты которых в плоскости шторки определяются выражениями L

L Н f - if am,, 7 (m)

5 где L - расстояние от центра мезооптического концентрического объектива до плоскости шторки,

диаметр d сквозных отверстий в шторке выбран из условия d - Ь, где

Н

b - поперечные размеры вертикально идущих следов частиц в ядерной фотоэмульсии, иммерсионный растр ук5 реплен на тубусе объектива, шторка укреплена на тубусе фотоприемника в пазах, которые позволяют-выводить ее из рабочего положения и устанавливать обратно.

0 На фиг.1 изображена схема уст- . ройства на фиг. 2 - расположение точек в шторке устройства.

Устройство для наблюдения следов частиц в ядерной фотоэмульсии (фиг,1, N 5) содержит систему 1 освещения, мезобптический концентрический объектив 2, иммерсионный растр 3, тубус 4 объектива, фотоприемник 5, тубус 6 фотоприемника, шторку 7, дисплей 8, вилку 9, микрометрические винты 10 вилки, микро- метрически1Ч винт 11 тубуса объекти ва, микрометрический винт 12 тубуса фотоприемника, датчики 13 положения вилки. Система 1 освещения содержит лампу накаливания и конденсатор.

Мезооптический концентрический объектив 2 имеет большую числовую апертуру, глубина резкости не менее 200 мкм и пространственное разрешение около 2 мкм. Иммерсионньй растр 3 укреплен на тубусе 4 объектива. Шторка 7 укреплена на тубусе 6 фотоприемника. Центр каждой призмы иммерсионного растра 3 расположен на линяй, которая проходит через центр мезооптического концентрического объектива 2 и центр соответствующего круглого отверстия в шторке 7 (фиг.2 для случая N 5).

Иммерсионный растр 3 содержит N призм для того, чтобы придать уст- ройству многоканальность и в N раз увеличить скорость наблюдения вертикально идущих следов частиц.Размеры призмы и угол наклона наружных гране призм выбран из условия, чтобы каж- дьй ц1ентральный угол, проходящий через центр мезооптическо.го концентрического объектива, преломлялся в призме в луч, идущий параллельно оптической оси. Так как апертура мезооптического концентрического объектива 2 велика, г -у 1 рад, то указанное условие можно выполнить только для центральных участков каждой призмы иммерсионного растра 3. По- этому высококачественное изображение следов частиц в плоскости фотоприемника 5 можно получить только для центральных участков призмы иммерсионного растра 3. Чтобы не про- пустить на фотоприемник 5 нежелательные изображения следов частиц, устройство содержит шторку 7 со сквозными вырезами. Последние сделаны там, где формируются качествен- ные изображения следов частиц. Из этого условия следует вьфажение для координат центров сквозных отвер

О

«5

20

25

,

й J5 0 455055

стий в шторке 7. Диаметр сквозных отверстий в шторке 7 выбран больше увеличенного изображения вертикально идущего следа частицы, чтобы качественное изображение отдельного следа частицы, находящегося в центральном участке каждой призлы иммерсионного растра, переносилось на фотоприемник 5 беспрепятственно.

Устройство работает следующим образом.

Сначала ядерную фотозмульсию крепят жестко в вилке 9 эмульсией вверх, а вилку 9 выводят в крайнее положение, наблюдая показания датчиков 13 положения вилки. Включают систему 1 освещения. При помощи микрометрического винта 11 тубуса объектива опускают тубус 4 объектива так,чтобы между иммерсионным ром 3 и слоем ядерной фотоэмульсии образовался тонкий слой иммерсконно- го масла, предварительно нанесенного на слой ядерной фотоэмульсии. Шторку 7 выводят из рабочего рояоже- ния. При помощи микрометрического винта 12 тубуса фотоприемника устанавливают тубус 6 фотоприемника так, чтобы на экране дисплея 8 возникли четкие увеличенные изображения еле- дов частиц в ядерной фотоэмульсии. Затем шторку 7 устанавливают в рабочее положение. Устройство подготрвяе- но для наблюдения вертикально идущих следов частиц в ядерной фотоэмульсии .

В процессе наблюдения никаких перефокусировок по глубине резкости не ведут, не производят операцию сканирования по глубине, а только перемещают вилку 9 вдоль осей хну при помощи двух микрометрических винтов 10 вилки. Фиг.2 поясняет алгоритм - nporpaNwy, согласно которой необходимо вести перемещение вилки 9. На фиг.2 показана шторка 7 с N 25 сквозными отверстиями. Изображение следа частицы проходит через -отверстие в шторке 7 с индексами та. -2, га„ - - 2 и создает

у

сигнал на экране дисплея 8. Увеличенное изображение следа, расположенное вблизи сквозного отверстия в шторке 7 с индексами т +1, m , поглощается шторкой 7 до фотоприемника 5 не доходит. Чтобы увеличенное изображение следа частицы попало на фотоприемник 5, вилку 9

необходимо переместить в другое положение. При использовании предлагаемого устройства отпадает необходимость в перемещении вилки 9 из одно го угла квадрата в другой угол, лежащий примерно на другом конце дцаго нали квадрата, вилку 9 достаточно переместить в пределах маленького квадратика. Координаты положения вертикально идущего следа частицы задаются показаниями датчиков 13 положения вилки, а также индексами сквозного отверстия в шторке 7, через которое прошло увеличенное изоб- ражение следа частицы. При перемещении вилки 9 в пределах маленького квадратика площадью а сканированию подвергается каадрат слоя ядерной фотоэмульсии площадью N a , или в N раз больше фактически проскани- рованнаго маленького квадратика. Для N 5 скорость просмотра возрастает в 25 раз по сравнению со скоростью сканирования устройством, не содержащим иммерсионного растра 3 и шторки 7 со сквозными вырезами. Следствием описанного гнездового алгоритма просмотра ядерной фото

эмульсии, реализуемого в предлагаемом устройстве, является то, что после перемещения вилки 9 в пределах маленького квадратика площадью :а вилку 9 передвигают в новое по- ложение вдоль осей х и у с шагом, равньм На.

Преимущество предлагаемого устройства по сравнению с известнь {и состоит в том, что в нем полностью устранена операция перефокусировки по глубине, а операцию сканирования по площади фотоэмульсии ведут гнездовым методом при помощи многоканальной системы, а именно при перемещений вилки 9 в пределах маленькой площадки площадью а фактически ведется сканирование площади в N раз больше. Для случая N 5 коэффициент прямого выигрыша составит 25:1. Кроме того, устранение операции перефокусировки по глубине дает дополнительное повышение скорости просмотра в 5-10 раз, следовательно, полное увеличение скорости просмотра ядерной фотоэмульсии в предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом составит 100-200 раз..

5

Фиг, 2

Редактор Л. Весеповская Заказ 2981/49

Составитель С. Кондратенко Техред В.Кадар Корректор А. Ференц

Тираж 728 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москваj Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,4