Устройство для просмотра ядерной фотоэмульсии Советский патент 1991 года по МПК G01T5/10 

Изобретение относится к ядерной физике, а именно кэкспериментальной физике элементарных частиц, и может быть использовано при исследовании короткоживущих элементарных частиц на пучках нейтрино от ускорителя.

Целью изобретения является повышение достоверности обнаружения частиц заданной ориентации за счет повышения отношения сигнал/шум.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для просмотра ядерной фотоэмульсии.

Устройство содержит систему 1 формирования мезооптических изображений прямых следов частиц заданной ориентации, блок 2 перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии, два световода 3, два фотоприемника 4, два дифференцирующих блока 5, два инвертора 6, четыре дискриминатора 7, четыре таймера 8 и блок 9 записи и обработки сигналов.

Световоды 3 подстыкованы входными торцами к мезооптическому зеркалу системы 1 формирования мезооптических изображений прямых следов частиц заданной ориентации в месте, где находятся мезооп- тические изображения, и выходными торцами соответственно к первому и второму фотоприемникам 4. Выходы первого и второго фотоприемников 4 соединены с входами соответственно первого и второго дифференцирующих блоков 5. Первый дифференцирующий блок 5 подключен первым выходом через первый дискриминатор 7 к информационному входу первого таймера 8 и вторым выходом через последовательно соединенные первый инвертор и второй дискриминатор 7 к информационному входу второго таймера 8. Второй дифференцирующий блок 5 подсоединен первым выходом через последовательно соединенные второй инвертор 6 и третий дискриминатор 7 к информационному входу третьего таймера 8 и вторым выходом через четвертый дискриминатор 7 к информационному входу четвертого таймера 8. Выходы всех таймеров 8 соединены с соответствующими информационными входами блока 9 записи и обработки сигналов, подключенного управляющим входом к управляющим входам всех таймеров 8 и к выходу блока 2 перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии.

Устройство для просмотра ядерной фотоэмульсии работает следующим образом. Включают систему 1 формирования мезооптических изображений прямых следов частиц заданной ориентации, блок 2 перемещения и контроля положения ядерной

фотоэмульсии, фотоприемники 4, дифференцирующие блоки 5, инверторы 6 сигналов, дискриминаторы 7, таймеры 8 и блок 9 записи и обработки сигналов. Ядерную фотоэмульсию устанавливают в рабочее положение и задают скорость перемещения v в блоке 2.

Система 1 формирования мезооптических изображений прямых следов частиц за0 данной ориентации создает два мезооптических изображения, которые находятся вблизи входных торцов световодов 3 и параллельны ориентации мезооптических изображений прямого следа частицы

5 заданной ориентации. Мезооптические изображения прямого следа частицы попадают на входные торцы световодов 3 в различные моменты времени, и разница между ними является мерой z-координаты наблюдаемо0 го следа частицы. Сигналы фототока в фото- приемниках 4 возникают при безостановочном движении ядерной фотоэмульсии. Каждый из них имеет вид импульса фототока l(t), слабо возвышающегося над

5 фоном. Суммарный сигнал из импульса фототока l(t) и фона (t) с выходов фотоприемников 4 подвергается дифференцированию по времени с соответствующих дифференцирующих блоках 5. На двух выходах каждо0 го дифференцирующего блока 5 возникают две компоненты продифференцированного сигнала фототока: положительная и отрицательная.

Обе компоненты сигналов с выходов

5 дифференцирующих блоков 5 подвергаются дискриминации по амплитуде в дискриминаторах 7 каждого плеча устройства, при этом отрицательная компонента сигнала сначала проходит через соответствующий

0 инвертор 6, Всего формируется четыре сигнала : два в левом и два в правом плечах устройства. Отсчеты моментов появления указанных четырех сигналов производятся при помощи четырех таймеров 8. Тактовые

5 сигналы времени вырабатываются на выходе блока 2 перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии и подаются на управляющий вход всех таймеров 8.

Процесс просмотра ядерной фото0 эмульсии ведут в режиме практически равномерного перемещения ядерной фотоэмульсии относительно центра поля зрения устройства со скоростью v. Если шаг отсчета блока 2 перемещения и контроля

5 положения ядерной фотоэмульсии равен Ах , то тактовая частота стробирующих импульсов равна Дх.

Так, для мм/с и Дх 1 мкм имеет МО кГц.

Непостоянство скорости перемещения ядерной фотоэмульсии не скажется на точности измерений моментов времени появления сигналов таймерами 8, поскольку одновременно с уменьшением (увеличением) скорости перемещения v будет соответственно снижаться (повышаться) частота следования тактовых импульсов на выходе блока 2 перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии.

Для каждого следа частицы в блок 9 записи и обработки сигналов заносятся значения четырех отсчетов моментов времени появления положительного импульса левого мезооптического изображения rV , отри- цательногоимпульсалевого

мезооптического изображения , а также

соответствующие величины т$- и tЈ- для правого мезооптического изображения. При этом координата х зарегистрированного следа частицы определяется по формуле:

x V Tlf+Tl +A+TR i(1)

а координата z - по формуле

z V(rV+zk +zR)(2)

Разности

() 1

() /(з)

несут информацию об эффективном диаметре световодов 3 и являются постоянными-величинами. Их можно использовать как критерии выделения полезного сигнала из фона. А именно, если разность 5| или SR имеет нестандартное значение, то это указывает однозначно на то, что наблюдаемые четыре импульса фототока вызваны случайными флуктуациями фоновой засветки. Для проверки этого вывода измерения в этом месте производят повторно.

Если в процессе перемещения ядерной фотоэмульсии относительно центра поля зрения устройства прямой след частиц попадает в поле зрения устройства, то торцы световодов 3 освещаются узкими полосками света и на выходе обоих фотоприемников

4возникают сигналы фототока. Пройдя через соответствующие дифференцирующие блоки

5и инверторы 6, преобразованные сигналы поступают на информационные входы таймеров 8. Значение моментов времени появления четырех импульсов фототока

тЦ-, , 1%- и тР- заносятся в блок 9 записи и обработки сигналов. По завершении просмотра ядерной фотоэмульсии оператор вызывает из блока 9 записи и обработки сигналов всю поступившую информацию и

отбрасывает все фоновые комбинации из четырех зарегистрированных сигналов. В среднем число полезных событий в форме прямых следов частиц заданной ориента- 5 ции составляет 8-10 на заданном участке ядерной фотоэмульсии площадью 1 см .

Использование изобретения повышает достоверность обнаружения частицы задан0 ной ориентации за счет улучшения отношения сигнал/шум, достигаемого тем, что в данном устройстве наблюдаются и регистрируются дифференцированные образы сигналов фототока, содержащие информа5 цию о флуктуационной компоненте сигнала.

Формула изобретения

Устройство для просмотра ядерной фо0 тоэмульсии, содержащее блок перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии, два световода, два фотоприемника, двухканальный блок записи и обработки сигналов и систему формирования

5 мезооптических изображений прямых следов частиц заданной ориентации, состоящую из источника когерентного пучка света, линзы преобразования Фурье и мезооптического зеркала, к которой подсоединены

0 оба световода входными торцами, а выходными торцами - к входам соответственно первого и второго фотоприемников, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности обнаружения частиц заданной

5 ориентации за счет повышения отношения сигнал/шум, в него введены два дифференцирующих блока, два инвертора, четыре дискриминатора и четыре таймера, а блок записи и обработки сигналов выполнен че0 тырехканальным и управляемым и подсоединен управляющим входом к выходу блока перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии и к управляющим входам всех таймеров, выходы первого и второго

5 фотоприемников соединены с входами соответственно первого и второго дифференцирующий блоков, первый дифференцирующий блок подключен первым выходом через первый дискриминатор к информационному вхо0 ду первого таймера и вторым выходом через последовательно соединенные первый инвертор и второй дискриминатор к информационному входу второго таймера, второй дифференцирующий блок подсоединен пер5 вым выходом через последовательно соединенные второй инвертор и третий дискриминатор к информационному входу третьего таймера и вторым выходом через четвертый дискриминатор к информационному входу четвертого таймера, выходы всех

716599368

таймеров соединены соответственно с пер- мационными входами блока записи и обра- вым, вторым, третьим и четвертым инфор- ботки сигналов.

Изобретение относится к ядерной физики, а именно к экспериментальной физике элементарных частиц, и может быть использовано при исследовании короткоживущих элементарных частиц на пучках нейтрино от ускорителя. Цель изобретения - повышение достоверности обнаружения частиц заданной ориентации за счет повышения отношения сигнал/шум. В устройство, содержащее систему 1 формирования мезооптических изображений прямых следов частиц заданной ориентации,блок 2 перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии, два световода 3, два фотоприемника 4 и блок 9 записи и обработки сигналов, введены два дифференцирующих блока 5, два инвертора 6, четыре дискриминатора 7 и четыре таймера 8. В блок 9 записи и обработки сигналов поступают четыре фотоимпульса от каждого прямого следа частиц заданной ориентации, время задержки между которыми определяет Z-координату прямого следа частицы, а среднее время появления четырех фотоимпульсов - х-коор- динату прямого следа частицы. 1 ил (Л с о ел ю о со о