Многонитяная камера для регистрации ионизирующих частиц Советский патент 1979 года по МПК G01T5/12 H01J39/339 

1

Изобретение огносигся к области аегекгоров часгиц, используемых в экспериментах по физике высоких энергий и ядерной физике.

Известны многопровопочные камеры для регистрации ионизирующих частиц, наггопняемые инертными газами с многоатомными цобавками или конаенсатами благородных газов. Исследуемая частица ионизирует иа своем пути атомы рабочей среды детектб ра. Регистрируется электрический сигнал, который создают ионы, дрейфующие в электрическом поле детектора на одном из электродов камеры ij .

Известна также мнргопроволочная камера, заполненная инертным газом в газовой или конденсированной фазах, содержащая параллельно, натянутые проволоки с интервалом между ними а 2 мм, лежащие в общей плоскости и. служаите анопом камеры 2 , Электроны, освобожденные ионизирующим излучением, дрейфуют к аноду. Величина разности потещиалов между катодом и анодом выбивается такой, чтобы

вблизи проволочек-анодов, г.е. на расстоянии от проволочки ,порядка-ее диаметра электроны, ускоряясь в неоднородном электрическом поле, осуществляли ударную ионизацию атомов рабочей среды.

Электрический сигнал, который наводится на электроды детектора дрейфукицими ними нонами, регистрируется н усиливается электронной аппаратурой. Известные многопроволочные гаэрнапояненные пропорциональные камеры напсвлняюгся инертным газом с многоатомными добавками, что позволяет достигать коэффициентов газового усиления . Многоатомные примеси в процессе работы камеры распадаются тем быстрее, чем больше загрузка камеры, существенно ограничивая допустимую долговременную зат рузку детектора потока частиц (менее 1О /сек частиц на проволоку).

Применение известных многопроволочных пропорциональных камер, наполненных конденсатами инертных газов, ограничивается тем, что вследствие большей по сравнению с газами плогносги рабочей среды досгигаегся,коэффициент усиления не более Ю . Эго нриводиг к необходимости применения дорогостоящей регистрирующей эйектронной аппаратуры с большим коэффициенгом усиления и соотношением -сиг-нал-шум при реализации детекторов с высоким двухмерным пространственным раэрешением. :Пбвышениё пространственного разрешения Многопроволочных каМер за счет уменьшения расстояния между нитями приводим к необходимости использования уси;лителей с коэффициентами усиления выше 1О, Это значительно удорожает аппараТуру и делает практически неосуществимы ми многопроволочные двухмерные камеры, наполненные конденсатами благородных га .зов при расстоянии между нитями мк. Целью изобретения является увеличение допустимой загрузки газонаполненной мнр.гбйигяной камеры потоком частиц, улучшение пространственного разрешения газонаполненных и жидкостных многоннтяных каМер для регистрации ионизирующих частиц . Поставленная цепь достигается тем, чт в; каЧестш нитяньк анодов используются электропроводя.щие фотолюминесцирующие свёtoftponycKaromHe нити, конвертирукжциё ультрафиолетовое излучение электролюминесценции в видимый свет и транспортирующие его к фотодетекторам, а наполнение газонаполненной многонитяной камеры производится инертным газом без Мйого-атомных добавок. Нитяные аноды вьшопня- (отся в виде металлического проволочного керна, покрытого двумя слоями стекла, причем стекло внешнего слоя в апойнено фотойюминесцирующим и имеющим коэффициент преломления больший, чем внутренний слрй стёкла, покрывающий металлический керн/ Дрейфующие к аноду свободные электроны, освобожденные при ионизации рабочей среды детектора исследуемой частицей, сталкиваются на своем пути с атомами рабочей среды. Величина разности по генциалов между электродами детектора под ёираегся такой, чтобы свободные электроны набирали энергию достаточную для возбуж дения атомов рабочей среды, на рас-, стоянии от анода сравнимым с радиусом нити. Возбужденный. атом через время /W10 сек излучает квант сёета, переходя на основной уровень Пругими словами, используется эгхзктролюминесцентный режим работы проволочных камер, характерный для так называемых люминесцентных камер. Испускаемые вблизи анода фотоны (в основном соответсгвуклцие области вакуумного ультрафиолета), попадая в люминесцентное стекло конвертируются с эффективностью, близкой к 1ОО%,в видимое излучение, распространяющееся в стекло практически без потерь. Нитяной анод камеры является одновременно и световодом, с борцом которого оптическим контактом соединены фотодетекторы, , Известны электронно-оптические пре- образователи и малогабаритньш фотоумножИ елИ| в №М числе на основе канаповмх умножителей, преобразующие импульс све- , в электрический сигнал и усиливаю щие его до раз. Такого усиления достаточно для регистрации фотоэлектрического сигнала, возникающего на фотокатоде фотодетектора от светового импульса отдельной нити и составляющего несколько сот фотоэлектронов. На чертеже изображена светопроводящая фотолюминесцирующая нить в продольном разрезе. .; Предлагаемая камера содержит светопроводные фотолюминесцирующие нити, со единенные оптическим контактом ё фотЬдетекторами. Светопроводная фотолюминесцирующая нить состоит из электропроводного керна 1 (в качестве которого может СЛУЖИТЬ гонкая проволочка) и двух слоев . стекла 2 и 3. Люминесцирующёе стекло, Например, марки ЦФС-14-2, конвертирует ультрафиолетовое излучение в видимый свет. Стекло имеет коэффициент преломления меньший, чем стекло 3, что позволяет части света распространяться в стекле 3 практически без потерь, испытьюая полное внутреннее отражение как от внешней, так И от внутренней поверхности люминесцирующего стекла, .. Многонитяные газонаполненные камеры со светопровод1 Мми фотолюминесциругацими нитями способньг -обеспеч гть большую загрузку потоком частиц в эксперименте по сравнению с газонаполненными многопроволочныМи пропорциональными камерами, Регистрация люмине(рценции рабочей среды детектора с помощью, фотолюминесцирующих светопроводных нитей пoзвoляet увеличить пространственное разрещеНие газона- полненных и наполненных конденсатами инертных газов Многонитяных камер, избежать применения дорогостоящей электронрой регистрирующей аппаратуры, В случае двухмерной камеры. Наполненной сжиженHbiM инертным газом, для регистрации све