Калориметр с дискриминацией черенковского излучения Советский патент 1988 года по МПК G01T1/20 

ИчоГ рстрние относится к обллсти регистрпцни злсмснтарньпс частиц п фн яике пысоких змергиГ с помопи ю адрои ifhrx и электромагнитных калориметрон и может испол1)3опатьсл в областях науки и техники, где применяются эти детекторы.

Целью изобретения янляется улучшение, энергетического и пространст- венного разрешения калориметра типа сэндпич металл-сцинтиллятор.

Сущность изобретения заключается во временной дискриминации черенков- ского излучения во псем характерном для него спектральном диапазоне. Для этого светопод-сместитель спектра содержит люминесцирующую добавку с характерным временем высвечивания t , меньшим времени высвечивания сцин- тилляций сцинтилляционных пластин. ЧеренковСкий свет, возникающий в световоде и поглощенный содержащейся в нем спектросмещающей добавкой, а также прямой, непоглощенный, успеет собраться на фоторегистратор прежде, чем соберется основная часть светового импульса, обусловленного дли- тельнь свечением сцинтилляторов.Это позволяет дискриминировать начальную часть светового сигнала.

На фиг.1 приведено схематическое изображение отдельного модуля калориметра; на фиг.2 - блок-схема устройства для регистрации излучения согласно данному предложению. Модуль калориметра состоит из металлических радиаторов 1, сцинтилляционных пластин 2, световода-сместителя спектра 3 кожуха 4, фотоприемника и электрони- ки регистрации (на фиг.1 не показаHbl).

Модуль работает следующим образом

Высокоэнергетичная частица рождает в металлических радиаторах 1 ли- вень вторичных Частиц, которые, пересекая СЦИНТИЛЛЯТОР 2 и световод- сместитель спектра 3, испускают свет Свет, возникший в сцинтилляторе, сцинтилляционный и распространяю- щийся в направлении световода-сместителя спектра 3, выходит из сцинтил- лятора 2, поглощается световодом-сме стителем спектра 3,испускается люми- несцирующей добавкой световода 3 в более длинноволновом диапазоне и часть этого испущенного света, распространяющаяся вдоль световода 3 за счет полного внутреннего отрйже52-

имя, лостиглет || отпт1 риемиикл, Спет, noTHHKuiHi f I) г.пртг по;1р-гмрстмтрле ггтек трл 1 чл счет чррснкопского итлучсми члстш: липмп в илториало спотополл 3 по1 лг)щлется люмипрсцируюпи- м добавкой содержлшейся н спетопояе 3, злтем ис пусклотся п болае /шнинополиопом ди- агтатоне и часть испущенного спета, распростраинюгиегося я спетоподе 3 за счет полного инутреигюго отражения достигает фотоприемника, порождая совместно со сцинтилляциониой компонентой импульслп.п сигнал п электронной схеме регистрации. Характерное промя выспечиплпия добапок, ис- пользуег)Гх нлми для изготовления све товодов-сместителей спектра, составляет 4-5 НС. Время пысвечипяния люми- несцирующей добапки, использующейся в сцинтилляторе, целесообразно выбирать более 10-12 не, чтобы упеличени длительности вспьппки при прохожден1Ш световода (рязмьтание за счет разной оптической длины пути для разных лучей и конечная длительность высвечивания добавки в светоиоде-сместите ле спектра) не приводило к сутцест- венному перекрытию быстрой и медленной компонент импульса. Сама же дискриминация быстрой компоненты электронного сигнала с фотоприемника достигается введением регулируемой задержки в цепь управления электронной схем1)1 линейных ворот.

Один из возможных вариантов электроники регистрации представлен на фиг.2. Высокоэнергетичная частица пересекает сцинтилляционный счетчик

5и модуль калор1гметра 6, вызывая в них сигналы, поступаюище со счетчика 5 на формирователь 7, а с модуля

6на усилитель 8. Сигнал с формиро- вател.т 7 поступает на регулируемую задержку 9 и с нее на схему 10- линейные ворота, на ее управляющий вход. Сигнал с усилителя 8 подают на вход линейньк ворот 10. Выходной сигнал со схемы 10 подают на анализатор, импульсов II, синхронизирующий импульс на который берут с формирователя 7 через соот ветствующую задержку 12. Формирователь 7 формирует импульс достаточной длительности для того, чтобы он заведомо перекрьгаап

по времени импульс с усилителя 8. Схема линейных ворот работает следующим образом. На время длительности импульса 7 линейные ворота 10 начинпют пропускать сш нолы с усилителя Я с достаточной лнмеГгиостью, чтобы точное ичмерит, измеряемую энергию частицы в течение времени длительное и импульса формиропатсля 7, Задержкой 9 можно сдпигать расположение импульса 8 по отношению к переднему Лронту формирователя 7 (двигать импульс с усилителя 8 внутри линейных порот) и можно добиться такой ситуации, когда быстрая компонента импульса не будет пропускаться линейными воротами. Это означает, что на выходе линейных ворот будет наблюдаться сигнал, обусловленный в основном медленной компонентой.

Временное подавление предполагает использование фоторегистратора с высоким временным разрешением (на уровне единиц наносекунд) и .требуемой спектральной характеристикой - свет, испускаемьп спектросмещающей. добавкой, должен регистрироваться с высокой эффективностью.В случае если трудно согласовать эти требования, можно использовать фоторегистратор с низким временным разрешением, соответственно упростив электронику регистрации, а временную дискриминацию следует осуществлять с помощью электрооптического затвора (например, на основе ячейки Керра). При этом свет от световода пропускают через электронно-оптический затвор, а затем подают на фоторегистратор.

Оценки показывают, что при использовании добавок с временами высвечивания TI 5 НС и Г1 70 НС черен- ковское излучение за счет только

4 9 125

прсмеиной дпскр)гминлции подагитяптсч практически ппппостыо. Нами бып реа- лизораи метод временной дискримина- НИИ с исполь-юпаниом добавок со временем высвечивания 5 не и IО не. Из- мерер1ия показьтают, что при ослаблении полезного (сцинтилляционного) сигнала менее, чем в 2 раза фоновый 0 черенковский сигнал подавляется в 8 раз, т.е. отношение полезный си1- нал/фон возрастает более, чем в 4 раза. Совместное использование спектральной дискриминации (свбтовода- 5 сместителя с поглощающей добавкой) и временной дискриминации позволяет в указанном случае получить отношение сигнал/фон более 10.

0 Формула изобретения

Калориметр с дискриминацией черен- ковского излучения, содержащий набор чередующихся пластинчатых металличес25 ких радиаторов и сцинтилляторон, а также световод-сместитель спектра, причем каждьт из сцинтилляторов содержит люминесцирующую добавку, время высвечивания которой не превышает

30 времени высвечивания спектросмещаю- ч щей добавки световода-сместителя спектра, содержащего светофильтрующую добавку, отличающийся тем, что, с целью улучшения энерге35 тического и пространственного разрешения калориметра, в сцинтилляторы введена люминесцирующая добавка со временем высвечивания, большим времени высвечивания спектросмещающей

40 добавки световода-сместителя спектра.

фуг. /

ре„«.ор о.коз, :х;г;Гс;л Гг

Заказ 3389

Тираж 522

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 3035.Москва Ж..35. Раушская наб., д.4/5

ПРОИЗВОПР TOouii ..-

Производственно-полиграфическое

предприятие.г.Ужгород.ул.Проектная,4

праб/)ениб

Ю

/2

И

Фиг.2.

Корректор И.Муска

Подписное

итета СССР

Изобретение относится к приборам для регистрации ядерных излучений, более конкретно к калориметрам с дискриминацией черенковского излучения. Целью изобретения является улучшение энергетического и пространственного разрешения. Цель достигается тем, что калориметр содержит набор перемещающихся металлических и сцинтилляционных пластин, свето- вод-сместитель спектра,причем свето- вод-сместитель спектра содержит люми- несцирующую добавку с временем высвечивания, меньшим времени высвечивания сцинтилляций сцинтилляционных пластин. Это позволяет дополнительно дискриминировать начальную часть светового сигнала и тем самым улучшить знергетическое и пространственное разрешение калориметра, 2 йл. с & (Л со 4 СО ел ND СЛ