Способ определения наличия вершины взаимодействия заряженных частиц и ее координат в объеме трекового детектора Советский патент 1988 года по МПК G01T5/02 

Изобратение относится к экспериментальной физике высоких энергий. При и спользовании в физических экспериментах трековьпс детекторов, в частности быстроциклирующих пузьфь- ковых камер малого объема, возникает задача выделения тех событий, где взаимодействие произошло в регистрируемом объеме.

Целью изобретения является повышение точности способа путем использования информации о треках вторичных частиц.

На фиг.1 изображена оптико-элек- тронная схема устройства для обнаружения наличия вершины взаимодействия в объеме детектора (когерентно-оптическая система); на фиг.2 - схема зеркально-линзовой системы, осу- ществляющей расщепление пучка и формирование требуемых изображений события и эталона.

Сущность изобретения состоит в том, что техническое решение.позво- ляет,анализируя вькходной сигнал в реальном времени, вьвделять те точки на изображении событий, где пересекаются три и более треков или их

продолжений. При этом по интенсивно

сти корреляционных пиков судят о количестве треков, пересекающихся в данной точке, а по положению корреляционного пика - о координатах вершины.

Способ работоспособен, когда тре- ки частиц вблизи вершины можно считать прямыми, т.е. в случае отсутствия магнитных полей или магнитных

полей малой напряженности,

Оптическая часть устройства состоит из источника 1 когерентного излучения 1, расширителя 2 пучка, иммерсионной кюветы 3, куда помещается транспарант с анализируемым событием, зеркально-линзовой системы 4 (фиг.2), формирующей на входно управляемом транспаранте 5 изображение события и изображение его пространственно-частотного спектра, по вернутое на 90 вокруг волнового вектора. В оптическую схему включены также: источник 6 когерентного излучения с расширителем 7, формиру Лщим плоскую волну,освещающую трай- спарант 5, линза 8, в передней фокальной плоскости которой расположе транспарант 5, а в задней - оптический транспарант 9, еще один исO

0

5

0

5

0

5 Q .

точник 10 когерентного света с расширителем 11 пучка, освещающий транспарант 9, линза 12, в передней фокальной плоскости которой расположен транспарант 9„ а в задней установлен сканирующий фотоприемник 13 (например, видикон телевизионной камеры), сигнал которЪго анализируется в электронном блоке 14. В устройство включен также блок 15 управления оптически управляемыми транспарантами. Полупрозрачное .зеркало 16 расщепляет пучок на два, один пучок после этого отражается зеркалом 17, а второй - последовательно/зеркалами 18 и 19, при этом ориентация зеркал выбрана таким образом, чтобы в пространстве сформировались два пучка 20 и 21 с требуемой ориентацией. Линзы 22 и 23 установлены так, чтобы входной оптически управляемый тран- спарйнт 5 находился в фокальной плоскости линзы 22 и в плоскости изоб ра- жения исследуемого события,формируемого линзой 23.

Способ заключается в следующем.

Пучок колимированного света, прошедшего через транспарант с изображением анализируемого события, помещенный в .иммерсионную кювету 3 или объем трекового детектора с по- мощью зеркально-линзовой системы 4 расщепляют на два идентичных повернутых друг относительно друга на 90 и формируют в плоскости входного управляемого транспаранта 5 изображения события и его пространственно-частотного спектра, повернутого на 90 , служащего эталоном. Далее транспарант 5 освещают плоской волной, сформированной источником 6 и расширетелем 7, и отраженный моду- лированньй свет пропускают через линзу 8, которая в своей задней фокальной плоскости формирует одновременно пространственно-частотный спектр объекта и .эталона. Интерференционную картину этих двух спектров регистрируют с помощью оптически управляемого транспаранта 9, т.е. регистрируют на транспаранте 9 обобщенную голограмму Фурье. Полученную голограмму восстанаеливают плоской волной. При этом отраженная транспарантом 9 волна модулируется в соответствии с законом

|F(R) + С(ЮГ |Р(К)Г

+ |G(R) + F(R)G(R) + где F(R) и G(R)

соответственно функции,описывающие амплитуду пространственногоспектра изображения и эталона.

В задней фокальной плоскости линзы 12 формируется поле, распределение амплитуды которого соответствует выражению Фурье и значит содержит по теореме свертки компонент, представляющие собой коррекляцию объекта и эталона.

В нашем случае эталон выбирают так, что он подобен объекту с той лишь разницей, что все прямые треки перенесены параллельно самим себе так, чтобы они проходили через |ОДну точку. Это следует из того, что спектр прямой есть прямая, повернутая на 90° и проходящая через чало координат спектральной плоскости. Таким образом амплитуда корреляционного сигнала в. некоторой точке пропорциональна числу треков или их продолжений, проходящих через эту точку, а интенсивность - квадрату этого числа.

Следовательно, точке верщины отвечает яркое корреляционное пятно, по интенсивности которого можно судить о числе в.торичньгх частиц, т.е. множественности события, а по положению - о координате вершины взаимодействия . Отсутствие пика с интенсивностью, превосходящей интенсивность фона более чем в 4 раза, говорит об отсутствии события в регистрируемом объеме (интенсивность пятна, равная четьфем интенсивностям фона, отвечает пересечению двух прямых) .

Предлагаемый способ был реализован в устройстве, схема которого аналогична, представленной на фиг.1. В качестве источников когерентного света 1, 6 и 10 использовались гелий-неоновые лазеры ЛГ-52, расшири- тели .2, 7 и 11 собирались из микрообъектов и объектов Таир-3 с фокусным расстоянием 300 Мм. В качестве Фурье преобразующих линз 8,

15

20

25

F(R)-G(R), 12 и 23 использовались также объективы Таир-3, а в качестве линзы 22 объектив Телиос-40 с фокусным г расстоянием 85 мм.

При модельных экспериментах в качестве оптически управляемых транспарантов использовались фотопластинки 8Е75 фирмы Agfa-Gevaert. 10 При этом .транспаранты работали на просвет. Таким образом, модель не работала в реальном времени, так как требовалось некоторое время на обработку фотоматериала. Однако это отличие не носит принципиального характера, так как характеристики существующих оптически управляемых транспарантов приближаются к характеристикам фотоматериалов. Транспарант с моделью событий помещался в иммерсионную кювету и после выполнения всех описанных операций выходной сигнал коррелятора считывался телевизионной камерой Волна-801 и анализировался с помощью телевизионного осциллографа С9-1.

Формула изобретения

Способ определения наличия вершины взаимодействия заряженньк час- тиц и ее координат в объеме трекового детектора, основанный на корреляционном сравнении изображения исследуемого события с эталоном, заключающийся в том, что формируют изображение исследуемого события во входной плоскости когерентно-оптической системы и анализируют сигнал в выходной плоскости, отвечающий крр- реляционной функции иссследуемого события и эталона, отличающийся тем, что, с целью повы- щения точности способа, одновременно формируют разнесенные во входной плоскости когерентно-оптической системы изображение исследуемого события и изображение его пространственно-частотного спектра, повернутого на 90 , служащее эталоном, а для 50 получения сигнала, отвечающего корреляционной функции изображения исследуемого события и эталона, регистрируют их обобщенную голограмму Фурье И восстанавливают ее плоской волной.

30

35

40

45

15

10

20

10

25

10

50

30

50

35

50

40

50

45

/7

Изобретени1е относится к методам анализа ионизирующих излучений с помощью трековых детекторов, более конкретно - к способам определения наличия вершины взаимодействия заряженных частиц и ее координат. Целью изобретения является повышение точности способа. Цель достигается тем, что способ включает следующие операции: одновременное формирование разнесенных во входной плоскости когерентно-оптической системы изображения исследуемого события и изображения его пространственно-частотного спектра, повернутого на 90 , служащего эталоном, регистрация обобщенной голограммы Фурье по сигналу, отвечающему корреляционной функции изображения исследуемого события и эталона, и восстановление ее плоской волной. 2 ил. i (Л С 00 00 с 00 со «Ptfa/

Составитель В.Дрыгин Редактор Т,Парфенова Техред А.Кравчук Корректор В.Бутяга

Заказ 1576/47

, Тираж 522

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Фиа,1

Подписное