Устройство для просмотра ядерной фотоэмульсии Советский патент 1987 года по МПК G02B27/00 

Изобретение относится к экспериентальной физике элементарных частиц и может быть использовано при сследЬвании короткоживущих элементарных частиц на пучках нейтрино от скорителя.

Целью изобретения является повыение быстродействия за счет обеспечения возможности наблюдения следов частиц ядерного взаимодействия одновременно по всей глубине. Сущность изобретения сводится к следующему. Ядерные события, вершина которых находится на различных глубинах слоя ядерной фотоэмульсии, развертываются статически по глубине без взаимных помех. В каждый мо- мент времени видны события, лежащие вблизи оптической оси предлагаемого микроскопа на различной глубине, и их можно зарегистрировать одновременно.

Для того, чтобы изображение отдельного следа частицы в ядерной фотоэмульсии попало только на одну или два кольца фотоприекшика и лишь небольшая часть этого изображения попала на соседние кольца, необходимо вьшолнить условие: D /2л, Число.колец К определяется толщиной сло ядерной фотоэмульсии, угловой апертурой мезооптического об ье.ктива и длиной волны света: ,,у/1 . Отсюда можно определить требуемое значение коэффициента линейного увеличения объектива: ,/,,//1 . Расстояние от объектива до фотоприемника равно 1 j Mrctpo( . Кольцевая шторка служит для того, чтобы точно фиксировать продольную мезооптичность отрицательной конической линзы с двумя коническими поверхностями. Для достижения симметрии относительно окружности с радиусом г/2 значения г и r,j выбирают из условия ,

Данное устройство имеет одновременно как поперечную, так и продольную мезооптичность. Поперечная ме- .зооптичность выражается в том, что точка в области объекта превращается в кольцо в области изображений. Продольная мезооптичность приводит к тому, что мезооптическое кольцо, сформированное поперечной мезооптич- ностью, превращается в конусообразный забор-юбку высотой М h если выполнены условия, указанные вьш1е, и если конусности S и Si двух конических поверхностей отрицательной

плоскоконической линзы выбраны из условий

(S,-S,). «.-«-. hr (r-2r, )

2Гп::Т7 ;ь , .

Выполнение первого условия дает требуемую поперечную мезооптичность, а

выполнение второго условия дает требуемую продольную мезооптичность, причем в той части пространства,где имеется поперечная мезооптичность. Таким образом, данное устройство

является дважды мезооптической системой .

На фиг. I показано устройство для просмотра ядерной фотоэмульсии; на фиг. 2 - вид фотоприемника.

Устройство включает в себя источник 1 коллимированного пучка све-та, первую положительную линзу 2, ме- зооптический объектив 3, фронтальную линзу 4 мезооптического объектива,

положительную линзу 5 мезооптического объектива, кольцевую шторку 6, отрицательную коническую линзу 7 мезооптического объектива, фотоприемник 8 из системы концентрических светочувствительных колец К, систему 9 записи .данных.

Устройство для просмотра ядерной фотоэмульсии работает следукяцим образом.

Источник коллимированного пучка света и положительная линза формируют сходящийся пучок света, которым просвечивается слой ядерной фотоэмульсии, а система из мезооптического объектива 3, состоящего из фронтальной линзы А и положительной линзы 5, кольцевой шторки 6 и отрицательной конической линзы 7 с двумя к рническими поверхностями совместно формируют мезооптическое изображение прямых следов частиц в ядерной фотоэмульсии. Если прямые следы частиц образуют событие и если вершина этого события находится вблизи оптической оси данного устройства, то соответствующие мезооптические изображения прямых (ледов частиц попадают одновременно на одно из колец фотоприемника 8. Номер кольца задает Z-координатную вершину события. Наружное кольцо фотоприемника соответствует , а внутреннее кольцо соответствует Z,-h/2. В соответствующем кольце фотоприемника возникает

сигнал с амплитудой, которая примерно пропорциональна числу прямых следов частиц в событии. Эти данные переносят в систему записи данных 9.

Введение статической многоканаль- ной системы развертки событий по Z- координате дает значительное повышение, быстродействия просмотра в процессе поиска событий.

Пример реализации данного устрой- ства и расчет фактора его быстродействия. Задаемся исходными характеристиками объекта наблюдения, условиями наблюдений, размером мезооптичес кого объектива и шириной одного коль ца фотоприемника. Толщина слоя ядерной фотоэмульсии равна ,2 мм, угловая апертура объектива 3dt.,, длина волны света/ 0,5 мкм, показатель преломления материала отрица- тельной конической линзы с двумя коническими поверхностями ,5, диа- 1 метр поля зрения данного устройства ,1 мм, наружный диаметр лиНзы 2 объектива мм, гшрина одного .кол да фотоприемника мкм.

Находим ,,, ,, D V8A 31,25 мм, I Mrctp: 400 MM. Вычисляем углы конусности для г, 3 мм. Имеем

1 ГСпЦ) о.з 5 рад, S,-5,

hr(r-2ri ) п г,п,

2Гп:тт; 1Г

Отсюда & 0, 3 , Sj 0,1 57 9 0 .

Ширина полоски сканирования ядерной фотоэмульсии в многоканальном режиме при диаметре поля зрения D 0,1 мм с измерением Z-координаты верпи}а1 события не должна превышать

.1(/(1 - мкм. При скорости переме- щенйя ядерной фотоэмульсии V 8 см/с за 1 с будет просканирована площадь

.ядерной 1 фотоэмульсии .0,32 мм /с или 92 см Удень.

Формула изобретения

Устройстно для просмотра ядерной фотоэмульсии, содержащее расположенные последовательно вдоль оптической оси источник коллимированного пучка

г

JO J5 ; 0 5

n

5

0

5

0

света, первую пол ожительную линзу, слой ядерной фотоэмульсии, мезоопти- ческий объектив, содержащий положи- i тельную и отрицательную коническую ; линзы и расположенный в фокусе пер- вой положительной линзы, и фотопрк- емник, отличающееся тек, что, с целью повышения быстродействия за счет обеспечения возможности наблюдения следов частиц ядерного взаимодействия одновременно по всей глубине отрицательная коническая линза выполнена в виде двух конических поверхностей, при этом радиус окружности, на которой стыкуются указанные конические поверхности, равен г/2, где г - радиус отрицательной конической линзы, при этом в мезооптический объектив введена кольцевая тторка, внутренний г и наружный г радиусы которой удовлетворяют условию г, а фотоприемник вьтолнен в виде системы концентрических светочувствительных колец, при этом число светочувствительных колец К, коэффициент линейного увеличения обт ектива М, углы конусности S и S, двух конических поверхностег отрицательной конусности линзы, средний радиус светочувствительных колец В выбраны из условий

ф ; ;

Д я.

/. 2R /г.. /ч ч hr(r-2r,, ) (,)- ; ()- -...

1 g MrctguL,g,

где h - толщина слоя ядерной фото- ч

эмульсии;

угловая апертура объектива; )( - длина волны света; D - диаметр поля зрения; Rjj - расстояние от объектива до

фотоприемника; 2г - наружный диаметр линзы

объектива;

А - щирина одного кольца фотоприемника;

п - показатель преломления ма- -териала отрицательной конусной линзы.

(pu S,. 2

Составитель Pi.Остаигенко Редактор М,Бандура Техред В.Кадар

Заказ 7435/44Тираж 522Подписное.

ВНИИПИ ГосударстЕениого комитета СССР

по делам изобретений к открытий 13035,,. Москва, , Раушская наб,, д. 4/5

ПроиЭводственно-по.пиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор С.Шекмар

Изобретение относится к экспериментальной физике элементарньгх частиц и позволяет повысить быстродействие за счет обеспечения возможности наблюдения следов частиц ядерного взаимодействия одновременно по всей глубине. В мезооптическом объективе 3 отрицательная линза 7 выполнена в виде двух конических поверхностей с определенным радиусом окружности, на которой они стыкуются. Между фронтальной 4 и положительной 5 линзами объектива 3 размещена кольцевая шторка 6. Объектив формирует мезооп- .тическое изображение прямых следов частиц в ядерной эмульсии на фотоприемнике 8, выполненном в виде системы концентрических светочувствительных колец. Сигналы -с амплитудами, пропорциональными числу прямых следов частиц, поступают в систему 9 запис и данных. Приведены условия, из которых выбираются число светочувствительных колец и их средний радиус, коэф, линейного увеличения объектива и углы конусности поверхностей линзы 7. 1 ил. (Л f tt N9 сх со 3 со со «« /