Пузырьковая камера Советский патент 1980 года по МПК G01T5/06 

Изобретение относится к ядерной физике и к физике элементарных частиц и может быть использовано для исследования в прикладных областях ядерной дефектоскопии, атомном машиностроении и ускорительной технике. Известно устройство для изучения распределения ядерных частиц по сечению потока, состоящее из набора полос пластического сцинтиллятора. Каждая пластинка соединяется со свои фотоумножителем с помощью пластического световода. Электронное логическое устройство сортирует импуль сы бт каждого сцинтиллятора и позволяет устанавливать место попадания частицы 1. Однако это устройство громоздко, опадает низкой чувствительностью ( ) и плохим пространствен ным разрешением (несколько миллимет ров) . Известно также устройство, в кот ром для регистрации изображения пуч ка быстрых нейтральных частиц (нейт нов) используют сендвичи из несколь ких пленок -из нитрата целлюлозы со специс.льными наполнителями 2. Однако-данное устройство малочувствительно, так как требует многочасового облучения (16 ч) для регистрации потока нейтронов 10 нейтронов/см с.Кроме того, процедура очувствления -пленок путем протравливания в щелочи и изучения результатов с помощью микроскопа достаточно сложна, Наиболее близким техническим решением является пузырьковая камера, содержащая корпус с двумя прозрачными окнами, ограничивающий рабочий объем камеры, системы освещения и йэгистрации следов частиц, и систему расширения ее рабочего объема. Рабочий объем имеет форму цилиндра, высота которого близка по величине диаметру камеры 3. Однако стекла к стенки камеры значительной толщины (несколько см) и такой пузырьковой камерой трудно регистрировать широкие потоки частиц, так как толстые стенки и окна вызывают искажения пучка частиц. Кроме того, измерение пространственного положения следа частиц в объеме камеры требует достаточно сложной обработки информации с использованием ЭВМ, полученной в виде стереофотографий, что не позволяет видеть положение пучка частиц непосредственно в процессе эксперимента. Цель изобретения - повьоиение точности, эффективности и оперативности при регистрации числа частиц, прошедших черезкамеру. Поставленная цель достигается тем что ,в пузырьковой камере, содержащей корпус с прозрачными окнами, ограничивающий рабочий объем камеры, и системы освещения и регистрации слёдав частиц, согласно изобретению, рабочий объем камеры выполнен в виде плоского слоя толщиной 1 - 10 мм, причем на одном из упомянутых окон закреплен фланец с цилиндром, находящимся под давлением, равным рабочему давлению камеры, снабженным двумя окнами, одно из которых, предназначенное для ввода частиц в камер расположено на торце цилиндра и закрыто тонкой диафрагмой, а другое предназначенное для освещения рабочего объема камеры, размещено на боковой- стороне цилиндра и закрыто прозрачным материалом, а внутри цилиндра под углом 45°к его оси установлено зеркало для освещения на просвет рабочего объема камеры. Использование тонкого и широкого чувствительного объема камеры в сочетании с направлением регистрируемо го пучка частиц перпендикулярно чувствительному слою позволяет регистрировать только двухмерную картину, т. а. проекции следов на плос кость переднего стекла. Эти проекци имеют вид точек. Таким образом, пол чена возможность регистрировать положение следов частиц в пространств с высокой точностью, минуя операцию математической обработки. Использование герметического цилиндра с фланцами для уплотнения стекла позволяет снизить нагрузку на стекло путем подачи в цилиндр давления, равного рабочему давлению в камере. Это позволяет уменьшить толщину стекла и тем самым уменьшит количество материала, находящегося на пути частиц перед входом в камер На чертеже схематически изображе на конструкция пузырьковой камеры д изучения распределения интенсивност в пучке быстрых ядерных частиц. Схема камеры состоит из корпуса герметически закрытого двумя прозра ными окнами 2, 3, между которыми расг ложен рабочий обг;ем камеры, ко торый заполняется рабочей жидкостью Состав рабочей жидкости меняется в зависимости от сорта регистрируемых частиц. Количество рабочей жидкост в камере ограничено снизу диафрагмо Расширение выполняется через отвер стие 5 рабочего объема 6 через расширительный механизм 7 обычной конструкции . ПоЮк частиц проходит в амеру через цилиндр 8 после того, как он прошел через тонкую диафрагу 9 и плоское тонкое зеркало 10. На боковой стенке цилиндра имеется атрубок с фланцем, в котором укрепено прозрачное окно 11. Перед камерой устанавливается детектор 12, регистрирующий двухмерное распределение точек - следов по тонкому чувствительному слою пузырьковой камеры. В качестве детектора используется телевизионная система - стандартная промышленная телевизионная установка серии ПТУ, либо одноканальное фотографирующее устройство. При регистрации потока частиц камера устанавливается в зоне радиации таким образом, что входное окно 9 располагается поперек потока налетающих частиц. Расширение камеры синхронизуется с работой осветитель- ного устройства. Свет от осветителя проходит через прозрачное окно 11, отражается от зеркала 10 и освещает рабочий объем б, в котором оставили свои следы частицы потока, прошедшие через диафрагму 9, зеркало 10 и тонкое стекло 3, закрывающее рабочий объем камеры. Детектор 12 регистрирует двухмерное распределение следов , которые имеют со стороны детектора вид точек. Внутренний объем цилиндра находится под давлением, равным верхнему рабочему давлению в пузырьковой j камере, для того, чтобы разгрузить и .предохранить от разрушения давлением в камере тонкого окна 3. В этих условиях толщина окна 3 определяется перепадом давления в камере, которое происходит на время ее расширения. Это позволяет в несколько раз уменьшить толщину окна 3 по сравнению с толщиной окна 2. Наполнение камеры меняется при изменении сорта частиц в исследуемом потоке. При изучении потоков нейтронов это должно быть водородосодержащее вещество (пропан, метан). Для исследования потоков - квантов и рентгеновских лучей используется наполнение тяжелыми жидкостями (фреоПредложенная установка является высокоэффективным профилометром, пригодным для точной настройки магнитных трактов заряженных частиц при научных исследованиях и существенно расширяет возможности экспериментатора при точных исследованиях в потоках частиц разного сорта и разной интенсивности. Для заряженных частиц предложенное устройство, как всякая пузырьковая камера, обладает 100% эффективностью. Весьма высока ее эффективность при регистрации нейтронов и /jj - квантов. Это происходит за счет выбора соот