Устройство для идентификации заряженных частиц высоких энергий Советский патент 1989 года по МПК G01T1/38 

Изобретение относится к экспериментальной физике частиц высоких энергий и элементарных частиц, преимущественно к устройствам для идентификации частиц посредством рентгеновского переходного излучения (РПИ).

Цель изобретения - повышение загрузочной устойчивости устройства, упрощение его конструкции и повышение эксплуатационной надежности без ущерба для его разрешающей способности при идентификации частиц.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Устройство содержит 100 слоев 1 . из лавсана, толщиной 40 мкм, чередующихся со слоями 2 из тонкой органической пленки, покрытой с обеих сторон слоем золота толщиной 1000- 2000 А. Пленки 1 из лавсана покрыты слоем алюминия толщиной 300 А. Промежутки между слоями пленок 3 заполнены гелием. Пленки 1 из лавсана с алюминиевым покрытием являются одновременно как радиаторами РПИ, так и анодными электродами лавинных камер. Пленки 2, покрытые слоем золота, являются одновременно как конвертерами квантов РПИ, так и катодными электродами лавинных камер.

Устройство работает следующим образом.

ел

СО

« 4

Идeнтифитjд pyeмaя частица, пролетая через устройство, в радиаторах 1 образует кванты РПИ, число и энергия которых определяются Лоренц-фактором частицы Е/тс. Часть квантов поглощается в конвертерах 2, в результате чего образуются фотоэлектроны. Если пробег последних превышает толщину конвертера, то они выходят в газовый промежуток 3, где происходит

газовое чиной

усиление, определяемое велиМ ((d - x)J ,

где d - первый коэффициент Таунсенда (величина, которая характерна для данного газа);

d - расстояние между анодом и катодом;

;с - расстояние от точки ионизации до катода.

Поскольку в случае квантов РПИ :энергия фотоэлектронов не превышает 20-40 КэВ, они остановятся в непосредственной близости от катода, образовав кластер ионизации. Следовательно, газовое усиление для всех ионизации, создаваемой фото- электрона ш, будет максимальным. Выбор интервала 1000-2000 А толщин конвертера обусловлен тем, что при меньших толщинах уменьшается вероятность поглощения в них квантов РПИ, а при больших толщинах резко уменьшается эффективность выхода из них фотоэлектронов.

В детекторе такого типа фоновым процессом, ограничивающим разрешающую способность, являются дельта- электроны, образующиеся в самом радиаторе . (точнее, в веществе катодов) а также в газовом промежутке лавинны камар. Поскольку количество вещества содержащееся в каждом катоде, весьма мало (0,2-0,5 мГ/см, соответственно мала и вероятность образования в них дельта-электронов. Вероятность регистрации их еще меньше, поскольку пробег дельта-электронов может быть меньше толпр-п-ш катода. Вероятность регистрации дельта-электронов, образующихся Б газе, пренебрежимо мала, либо, во-первых, в качестве рабочего газа можно выбрать гелий, и, во-вторых, если дельта-электрон образовался уже на расстоянии (0,25-0,3)d от

5

0

5

0

5

0

45

0

5

катода, то газовое усиление будет равно 0,Ш„„„, (при М„„е 103-10). Наконец, дельта-электроны, образо- вавщиеся в анодах камер, если их пробег несопоставим с расстоянием анод- катод, что весьма маловероятно, практически не образуют газового усиления и не регистрируются.

Использование в детекторах РПИ лавинных камер предлагаемой конструкции обеспечивает по сравнению с известными устройствами повышение эа- грузоустойчивости по крайней мере в десять раз, при этом анодные и катодные плоскости регистраторов ионизации изготовлены из металлизированных пленок, а не из нитей, что не только резко упрощает конструкцию, но и повышает надежность работы детекгора. Кроме того, использование в качестве рабочего газа гелия или азота вместо ксенона исключает необходимость в громоздкой системе очистки и циркуляции газа.

Формула изобретения

1 , Устройство для идентификации заряженных частиц высоких энергий, состоящее из радиаторов рентгеновского переходного излучения (РГШ) и регистратора ионизации, содержащих катодные электроды, служащие одновременно конвертерами и поглотителями квантов РПИ, отличающееся тем, что, с целью повышения загрузоустойчивости, повьппения эксплуатационной надежности и упрощения конструкции, регистраторы ионизации вьтолнены в виде лавинных камер, промежутки между катодными и анодными электродами заполнены рабочим газом.

2,Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в указанных лавинных камерах катодные электроды выполнены из органической пленки, покрытой слоем тяжелого металла, толщиной 1000-2000 А, а анодные электроды выполнены из органических пленок, покрытых слоем алюминия.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что промежутки между катодными и анодными электродами заполнены газами из группы, включающей гелий и метан.

f

1

3

Изобретение относится к экспериментальной физике частиц высоких энергий, преимущественно к устройствам для идентификации быстрых заряженных частиц по рентгеновскому переходному излучению (РПИ). ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ - ПОВЫШЕНИЕ ЗАГРУЗОУСТОЙЧИВОСТИ, ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ И УПРОЩЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ УСТРОЙСТВА. ЦЕЛЬ ДОСТИГАЕТСЯ ТЕМ, ЧТО В КАЧЕСТВЕ РЕГИСТРАТОРА ИОНИЗАЦИИ ИСПОЛЬЗОВАНА ЛАВИННАЯ КАМЕРА, СОСТОЯЩАЯ ИЗ АНОДНЫХ И КАТОДНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ, ПРОМЕЖУТКИ МЕЖДУ КОТОРЫМИ ЗАПОЛНЕНЫ МЕТАНОМ ИЛИ ГЕЛИЕМ. ПРИ ЭТОМ АНОДНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ, ВЫПОЛНЕННЫЕ ИЗ ОРГАНИЧЕСКОЙ ПЛЕНКИ ТОЛЩИНОЙ 20-80 МКМ, ПОКРЫТЫЕ СЛОЕМ АЛЮМИНИЯ ТОЛЩИНОЙ 300А°, ИГРАЮТ РОЛЬ РАДИАТОРА РПИ, а катодные электроды, выполненные из органической пленки толщиной 0,5-5мкм, покрытие с обеих сторон слоем тяжелого металла толщиной 1000-2000 А², служат одновременно поглотителем и конвертором квантов РПИ. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.