Устройство для просмотра ядерной фотоэмульсии Советский патент 1986 года по МПК G01T5/02 

Изобретение относится к экспериментальной физике элементарных частиц и можег быть использовано при исследований свойств элементарных, в частности, короткоживущих частиц.

Цель изобретения - повышение фективности поиска ядерных взаимодействий при сохранении скорости про смотра ядерной фотоэмульсии.

В устройстве для сканирования ядерной фотоэмульсии, содержащем оптическую систему формирования сходящего пучка света, систему перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии, систему формирования фотоэлектрических сигналов, мезоопти- ческое зеркало с образзтицей поверхности зеркала в виде дуги эллипса, один из фокусов которого расположен на оптической оси устройства в медианной плоскости слоя ядерной фотоэмульсии, а другой фокус эллипса расположен в плоскости, где находится фоточувствительный слой системы формирования фотоэлектрических сигналов , а также систему отображения и записи данных, согласно изобретению мезооптическое зеркало выполнено из трех жестко скрепленных частей, образующая первой и третьей частей мезооптического зеркала выполнена из отрезков прямых линий в виде многоугольника, причем каждое ребро ктогоугольника касается дуги указанного эллипса, образующая второй части мезооптического зеркала является дугой указанного эллипса, дпина ребра многоугольника первой и третьей частей мезооптического зеркала выбрана равной

h sin (С - R/B),

где h - толщина слоя ядерной фотоэмульсии;

R - расстояние от средней точки ребра многоугольника на ме- зооптическом зеркале до оп- тической оси устройстваi

С - .

где А - большая полуось эллипса;

В - малая полуось эллипса, радиус оКруткности с центром на оптической оси, которая разделяет первую и вторзпо части мезооптического зеркала, выбран равным

С + 2В 1 Л/h, где ) - длина волны света, радиус окружности с центром на оп - гической оси, которая разделяет вто 2496021

рую и третью части мезоаптического зеркала, выбран равнь м

С - 2вУл 717;

мапая полуось эллипса выбрана из ус5 ловия

В hD,

где D - диаметр поля зрения устройства. На чертеже представлено устрой-

10 ство дпя просмотра ядерной фотоэмульсии, общий вид.

Устройство содержит оптическую систему 1 формирования сходящегося пучка света, систему 2 перемещения

15 и контроля положения ядерной фотоэмульсии, мезооптическое зеркало 3, систему 4 формирования фотоэлектрических сигиалов, а также систему 5 отображения и записи данных. При

20.этом образующая мезооптического зеркала имеет на первой (I) и на третьей (III) частях вид многоугольника. каждое ребро которого касается дуги эллипса, а на второй части (II) яв25 ляе.тся дугой того же эллипса.

Устройство работает следующим образом, ..

Сначала включают систему 1 формирования сходящегося пучка света, ко30 торый проходит через слой ядерной фотоэмульсии (.ЯФ), установленной в системе 2 перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии. Свет, дифрагированный на цепочке зерен ре- ребра прямого следа частицы в ядерной фотоэмульсии, падает на мезооптическое зеркало 3, при помощи которо- го изображение прямого следа частищл преобразуется в пятно света малых размеров на входе системы 4 формирования фотоэлектрических сигналов, сигналы далее поступают в .систему 5 отображения и записи данных. Введе- ние мезооптического зеркала 3 указаи- ной конструкции позволяет увеличить разрешение по радиальной координате до 1 мкм при сохранении глубины разности 200 мкм. Это достигается тем, что пятно света формируется здесь ме- зооптическим зеркалом путем образования двух кусочно-многоугольных фронтов волн света совместно с одним эллиптическим фронтом волны.

Чтобы получить желаемый эффект увеличения разрешения по радиальной

55 координате при сохранении неизменной глубины резкости, необходимо превратить фокальную кольцевую юбку с широкой перетяжкой, которая формируется

35

40

45

50

мезооптическим зеркалом известного устройства, в кольцевую юбку с узкой перетяжкой. Средствами традиционной оптики это сделать невозможно.

Причина в том, что ширина перетяжки юбки 4 и высота юбки связаны фундаментальнь1м соотношением 2 Af -ГШ, которое справедливо для сферических и цилиндрических фронтов световых волн. Переход от сфе- рического волнового фронта к фронту волны света, который в сечении имеет вид многоугольника, позволяет удовлетворить взаимно исключающие требования: уменьшить ширину перетда - ки юбки и сохранить неизменным высоту перетяжки юбки.

Дпина каждого отрезка многоугольника не постоянна,:а изменяется по закону h sin(C-R/B) на первой и третьей частях мезооптического зеркала. Из 3того соотношения видно, что в средней части мезооптического зеркала при длина отрезка многоугольника обращается в нуль. Это означает, что в зтой части мезооптического зеркала многоугольник сливается с Дугой эллипса и они становятся нераз- друг от друга Фактически переход от многоугольника к дуге зл- липса необходимо сделать при радиусах, равных . , С i 2В ЧПгГ, .

менно на этих радиусах начинаются роцессы уменьшения ширины перетяжки бки и уменьшения ее высоты ниже зна1249602

чения h. Из ЗТ.ОГО условия -формируются требования на радиусы окружностей которые отделяют первую часть мезооптического зеркала от второй, а 5 вторую от третьей. Длина ребра многоугольника, задающего форму мезооптического зеркала, изменяется от h sin(C/B) на краях зеркала .до h sin 2 VX/h в средней части мезооптического зеркала.

10

Мелкая структура мезооптического зеркала приводит к дифракции света. Чтобы первый порядок дифракции не попадал в поле зрения устройства, малую полуось эллипса выбирают доста- точно большой, в соответствии с условием

В hD.

Техническое преимущество предлагаемого устройства состоит в том, что разрешение по радиальной коордя- науе составляет 1 мкм на всю глубину ядерной фотоэмульсии, равной 200 мкм.

Это означает, что радиальную координату пятна света малых размеров, формируемого мезооптическим зеркалом от . прямого следа частицы, измеряют в предлагаемом устройстве с точностью в 5 раз лучше, чем в известном. В результате упрощается опознавание лож ных событий и повьш1ается эффективность поиска ядерных взаимодействий. При зтом скорость просмотра ядерной фотоэмульсии остаётся такой же, как в известном.

If 1Ш