Калориметр Советский патент 1990 года по МПК G01T1/20 

Изобретение касается измерений ядерных излучений, в частности устройств, измеряющих энергию электронов гамма-квантов и адронов по величине сцинтилляционных сигналов оТ электро- магнитных и адронных ливней, возникающих в калориметрах типа сандвич ме- талл-сцитшшятор.

Целью изобретения является повышение точности определения энергии и достоверности идентификации частиц высоких энергий путем повьппения уровня разделения электронов и адронов и однородности отклика калориметра.

Б предлагаемом калориметре модульного т гша каткдый модуль состоит из нескольких (2-5) частей, а вьгоод свет гового от каждой части модуля осуществляется с помощью одного оптического волоконного светово- да-сместителя спектра, который последовательно опращивает ( проходит через ) сцинтилляционные пластины отдельной .части модуль. Использование спирального волокна для сбора света позволяет улучшить эффективность и однородность светосбора, уменьшает при модульной структуре количество и относительную плбщадь зон неэффективной .регистрации, от которых зависит точность определения энергии частиц и повьппается надежность инденти- фйцирования. Кроме того, вьшод света спиральны- спектросмещающим волокном позволяет Bo-nfipsbrx, сохранить модульную структуру калориметров, т.е.

калор1метр состоит цэ одинаковых вsaitioзаменяемых модулей, которые могут собираться в любой конфигурации; во-вторых, обеспечивает возможность разбиения модуля калориметра на несколько частей без ухудшения однородности отклика, т.е. без создания зон неэффективной регистрации и зон нелинейности между величиной откли- ка и энергией поглощенной частицы; в-третьих, обеспечивает высокую, эффективность сбора света, т.е. регистрацию 1,5-2 фотоэлектронов от

одной СЦИНТИЛЛЯЦИОННОЙ ПЛЯСТИНЫ при

прохождении минимально ионизирующей частицы.

На чертеже схематически изображен предлагаемый калориметр

Все частн калориметра или несколь- ко частей модуля состоят каждая из сцинтилляционных 1 и свинцовых 2 пластин, количество которых может быть от 5 до 10 размером (в рас- сматриваемом случае) до 100x100 мм, Между пластинами имеются зазоры 3, размером 1-2 мм, образованные прокладками 4, расположенными вблизи оси модуля. Оптический волоконный смести.- тель спектра 5 размещен в углублен- иых в тело сцинтилляционных пластин со, стороны их торцовых поверхностей круговых и наклонных пазах и проходит через надрезы в свинцовых пластинах 6 между отогнутьми в напг равлениях соседних сцинтилляционных пластин краями надрезов. Диаметр дна круговых пазов равен разности диаметров вписанной в сцинтилляционную пластину окружности и двойного диаметра волоконного световода-сместителя спектра.

Оба торца каждого световода-сместителя спектра иепосредственно либо через оптические волокна того же диа- метра присоединяются к фотоприемнику Оптические волокна, соединенные с волоконным световодом-сместителем спектра могут выходить как в поперечном, так и в продольном направлениях по отношению к Направлению траекторий частиц В последнем случае все части модуля вместе с или несколькими фотоприемниками могут .быть помещены в один кожух, причем волоконные световоды-сместители спектря проходят к фотоприемиикам через параллельные оси модуля паяы в сцинтилляционг иых и свинцовых пластинах.

5

0

0

5

Для уменьшения количества фотоприемников может быть использована задержка сигналов в оптическом волокне. Для зтого сигналы от спектросмещаюце- го волокна поступают в оптическое волокно, длина которого для отдельных частей модуля выбирается такой, чтобы разиость временных задержек прихода сигналов к фотодетектору от частей модуля быпа больше длительности сигналов на выходе фотодетектора. В реальной ситуации длительность сигналов отдельных частей модуля по основанию с учетом собственной длительности фотоприемника (ФЭУ) не превышает 10-15 НС к оказьшается достаточной разность задержек 15-20 не, что соответствует разности длин оптических волокон 3-4 м при удельной за.черж- ке в оптических волокнах, составлш- щей около 5 НС/см.

Как показывают результаты измерений, даже одна часть предлагаемой конструкции модуля (10 свинцовых и сцинтилляционных пластин), расположенная перед электромагнитным калориметром с пoлocкoвы световодом-сместителем спектра в 3-5 раз снигчает величину неоднородности в отклике калориметра При прохождении частиц вблизи световода-сместителя спектра.

Изготовлен модуль калориметра, состоящий из четьфех частей, каждая из которых содержит по 10 сцинтилляционных пластин толщиной 5 мм и свинцовых пластин толщиной 3 мм. При использованной толщине свинцовых пластин общая толщина свинцовых пластин 120 мм, что достаточно для полного поглощения электромагнитных линчей вплоть до знергнй в несколько тысяч ГзВ. Неоднородность свето- собирания при прохождении частиц в пределах размеров сцинтилляционной пластины не превьшает 552, что вдвое лучше, чем в прототипе.

Достигнутый уровень разделения электронов и адронрч.при исдользо- вании модуля калориметра (10 свинцовых и сцинтилляционных плястин) и суммарного сигнала от остальных трех частей составил 20 при 95% эффективности регистрации электронов, .формула изобретения

Калориметр, содержащий модули, расположенные продольно по отношению к направлению траекторий частиц ,

5I

н состоящие из чередуюцкхся металлических и сцинтипляционных пластин и волоконных светояодов-сместьгелей спектра, отличающийся тем, что, с целью повыпення точности опрйделения энергии и достпнер- ности идентификации частии высоких энергий путем повыгаения уровня разде леиия электронов и адронов и однород

175726

ности отклика калориметра, модули калориметра раэПиты по глубине на части, причем каждая часть состоит из чередующихся металлических и сцинтил- ляционных пластин и волоконного све- товода-сместителя спе.ктра, выполненного в вкце спирали, проходящей через все с1шнтилляционные пластины в круговых и наклонных пазах.

Изобретение касается регистрации ядерных излучений и может быть использовано в калориметрах типа ме- талл-сциктиллятор. Цель изобретения повышение точности определения энергии и достоверности идентификации частиц высоких энергий; достигается путем повышения уровня разделения электронов и адронов в калориметре и однородности отклика калориметра. Калориметр выполнен в виде модулей, расположенных продольно по отношению к направлению траектории частиц, и состоит из чередующихся пластин металлам сцинтиллятора, через котб- рые прохолит волокониый световод- сместитель спчктра, причем он выполнен в виде спирал, проходящей через все сцинтилляционные пластины в круговых и наклонных пазах, а модули калориметра разбиты по гл бине на час- ти, каждря из которых просматривается своим волоконньм световодом. 1 ил. (Л С

Х

ff

X

X

6 2