Способ калибровки оптической системы многозазорного трекового детектора Советский патент 1987 года по МПК G01T5/10 

1

Изобретение относится к методам регистршдии излучений, а точнее к методам регистрации излучений трековыми детекторами с оптическим съемом информации.и может быть ис- пользовано для повышения угловой и координатной точности регистрации треков частиц в долговременных экспериментах с автономно функционирующими приборами (например, на борту искусственного спутника Земли).

Целью изобретения является обеспечение калибровки оптической системы сбитых зазоров трекового детектора непосредственно в процессе его длительного автономного функционирования.

На фиг.1 изображена принципиальная схема прибора со стопкой широкозазорных искровых камер с оптическим съемом информации, предназначенного для долговременной работы на борту искусственного спутника Земли (ИСЗ){ на фиг.2 - примерный вид восстановленного трека частицы высокой энергии в систему координат мишени регистрирующего устройства (СКР) при откалиброванной оптическо системе; на фиг.З - вид восстанов- ленного в СКР трека той же частицы при наличии в оптической системе нескольких сбитых зеркал.

В случае ухудшения точности, вызванного сбоем элементов зеркальной системы 1 (фиг.1), калибровку опти- ческой системы прибора производят следующим образом. Включением определенной конфигурации запускающих детекторов настраивают прибор на запуск искровых камер 2 от протоно высокой энергии и регистрируют некоторое число отобранных по энергии событий с помощью регистрирующего устройства 3. Для достижения цели калибровки треки отобранных частиц должны быть прямыми, т.е. средний угол многократного рассеяния в веществе детектора должен быть значительно меньше предельной угловой точности детектора при откалиброванной оптической системе. Для отбора событий по энергии используют известную формулу зависимости среднего угла многократного рассеяния в от импульса частицы

e (21.2/PV) (Х/Х), рад.,

где X - радиационная длина вещест- о .у сг

ва рассеивателя, г/см ;

19

5

0

5

0

5

132

X - толщина рассеивателя, PV - импульс частицы, МэВ, после чего по отклонениям искр в отдельных зазорах от среднего направления движения частицы выделяют сбитые и несбитые зазоры. Для применимости способа число несбитых зазоров Хт.е. тех, для которых полученные в результате предьщущей калибровки константы оптических преобразований истинны) должно быть больше двух. По искрам в несбитых зазорах с помощью обратного преобразования из СКР в систему координат де- тектора (СКД) восстанавливают все истинные геометрические характеристики зарегистрированных треков протонов в СКД, в том числе и в сбитых зазорах (на фиг.З восстановленный в сбитых зазорах трек выделен пунктиром) , после чего восстановленные треки (фиг.2) используют .в качестве элементов мир для калибровки согласно алгоритму, используемому в способе калибровки оптических систем с помощью мир.

Число отобранных для калибровки должно быть не меньше числа независимых параметров преобразований (СКД-СКР). Увеличение числа событий способствует точности калибровки.

Предлагаемый способ обеспечивает точность калибровки практически не хуже, чем способ калибровки по оптическим мирам. Под точностью калибровки & обычно подразумевают среднеквадратичное отклонение экспериментальных величин от значений аппроксимирующей функции. Если вид функции преобразования СКД-СКР выбран правильно, GI зависит в основном от точности установки миры б у и точности оцифровки изображения на мишени регистрирующего устройства ц.

- (.

в случае калибровки с помощью мир основной вклад в ошибку вносит (обычно 0,2 мм).

При калибровке предлагаемым способом по трекам частиц высоких энергий величина в,, представляет собой точность определения истинной координаты (или угла) трека в искровой камере и определяется точностью оцифровки , точностью предыдущей калибровки несбитых зазоров б ц и точностью следования искр по треку частицы

с

Для калибровки преобразований углов данное ухудшение ff незначительно, так как при достаточной базе между несбитыми зазорами ( X1 м) даже при плохой точности восстановления координат ( S 2 мм) получаем ,l°, что не хуже, чем в способе с применением мир. Для калибровки преобра- зований координат ухудшение &, является значимым, однако может быт скомпенсировано увеличением числа отобранных для калибровки треков от частиц высоких энергий.

Наряду с расчетом хорошую точность предлагаемого способа калибровки доказывают по результатам его опытной проверки для прибора (фиг. 1) В процессе проверки коэффициенты

оптических преобразований двух зазоров сознательно искажают, для них проводят калибровку по протонам высоких энергий и получают угловую точность 0,7 и координатную 0,3 мм что не хуже средней точности предварительно проведенной калибровки по мирам.

То есть наряду с достижением основной цели - обеспечения калиб- ровки оптической системы автономно функционирующего прибора, сохраняются точностные свойства, присущие способу калибровки с помощью мир. Поэтому предлагаемый способ обеспе- чивает сохранение угловой и координатной точности трекового детектора с оптическим съемом информации в

условиях длительного автономного функционирования.

Формула изобретения

Способ калибровки оптической системы многозазорного трекового детектора, заключающийся в том, что на фотопленке измеряют геометрические характеристики изображений тестовых объектов, после чего рассчитывают параметры преобразований углов и координат из системы координат детектора в систему координат регистрирующего устройства с учетом истинных геометрических характеристик объекта, о т лич ающийся тем, что, с целью обеспечения калибровки оптической системы сбитых зазоров в процессе длительного автономного функционирования, регистрируют трековым детектором заряженные частицы, в изображениях треков частиц на фотопленке в качестве геометрических характеристик измеряют отклонения координат и углов элементов трека по зазорам траекторий движения частиц и выделяют сбитые зазоры, по несбитым зазорам восстанавливают геометрические характеристики треков в сбитых зазорах, после чего параметры преобразований из системы координат детектора в систему координат регистрирующего устройства определяют по восстановленным трекам в системе координат детектора и их изображениям в системе координат регистрирующего устройства.

1

€

0аг.7

Фиг.д

Фиг. 2

Изобретение относится к методам регистрации излучений трековыми детекторами с оптическим съемом информации в долговременных экспериментах с автономно функционирующими приборами. Цель изобретения - обеспечение калибровки оптической системы сбитых зазоров в процессе длительного автономного функционирования. Для дости- женин этой цели с помощью многозазорного трекового детектора регистрируют заряженные частицы. При этом прибор настраивают на запуск искровых камер, как правило, от протонов высокой энергии и регистрируют.некоторое число отобранных по энергии событий. Треки отобранных частиц должны быть прямыми, т.е. средний угол многократного рассеяния в веществе детектора должен быть значительно меньше предельной угловой точности детектора при откалиброванной оптической системе. С помощью регистрирующего устройства измеряют в изображениях треков на фотопленке в качестве геометрических характеристик отклонения координат и углов элементов трека от средних по зазорам траекторий движения частиц для выделения сбитых зазоров. По несбитым зазорам при этом восстанавливают геометрические характеристики треков в сбитых зазорах, после чего параметры преобразований из системы координат детектора в систему координат регистрирующего устройства определяют по восстановленным трекам в системе координат детектора и их изображениям в системе координат регистрирующего устройства. 3 ил. § СЛ