Пропорциональная камера Советский патент 1981 года по МПК H01J47/06 

Изобретение относится к устройствам для детектирования зарял енных частиц и может быть использовано в физических экспериментах, шроводимых преимущественно на пучках ускорителей заряженных частиц. Известна пропо1рциональная камера с плоскими электродами, в которой сигнальные лроволоч1К1и имеют одинаковую чувствительность к заряженным частицам в любой точке камеры. В большинстве физических экспериментов, выполняемых иа уекорителях, регистрации подлежат сОбытия, связанные с рассеянием частиц. Прямой пучок частиц, проходящий через пропорциональную камеру, физ1ической информации не несет. Хотя частицы этого пучка проходят через сравнительно небольшую часть .камеры, вызываемые ими импульсы занимают ооновное счетное время. Таким образом, для значительного класса экспериментов постоянная чувствительность по площади :камеры оборачивается существенным недостатком 1. Ближайшим техническим решением является пропорциональная камера с сигнальным электродом из параллельных металлических проволочек, в которой сигнальные проволочки в зоне прохол дения прямого пучка для направленного изменения локальной чувствительности камеры к заряженньш частицам перевиты тонким изолирующим материалом - майларом. Для надежности майларовая пленка склеена с сигнальными проволочками. Основным недостатком этой камеры является накопление заряда па изоляторе, в результате чего в камере -могут возникнуть пробои, приводящие к разрушению сигнальных проволочек. По мере увеличения интенсивности и плотности прямого пучка частиц этот недостаток становится все более существенным 2. Целью изобретения является повышение надежности работы камеры на нучках высокой интенсивностн. Поставленная цель достигается тем, что сигнальные проволочки камеры выполнены из плавно сопряженных участков разного диаметра, причем длина утолщенных участков соответствует профилю пучка заряжениых частиц. На фиг. 1 представлен сигнальный электрод пропорциональной камеры; на фиг. 2 и 3 - профиль пучка протонов, измеренный одновременно двумя пропорциональными камерами: обычной камерой и камерой, имеющей низкую чувствительность в зоне прохождения пучка.

Сигнальный электрод (фиг. 1) пропорциональной камеры иреДСтазляет рамку из фольгироваиного стеклопластика / с ламелька:Ми 2, к которым припаяны сигнальные проволочки 3 одинакового диаметра. Участки 4 этих .проволочек имеют утолщенный диаметр в месте прохождения пучка заряж-енных частиц. Граница пучка 5 показана пунктиром. Высоковольтные электроды ИМеют такую же колструкцию, как и в обычных пропорциональных камерах.

Поскольку в пропорциональной камере размножение электроноа происходит вблизи поверхности сигнальных проволочек, а электрическое поле убывает обратпо пропорциональпо расстоянпю, то локальное увеличение радиуса проволочки при сохранени,и остальиых рабочих условий приводит к уменьшению коэффицнеита газового усилсння в местах утолщсипя. Этого изменения коэффициеита газового усиления достаточно для того, чтобы с помощью дискриминатора исключить импульсы от прямого пучка. Кроме того, при использовании предлагаемой пропорциональной камеры на пучках частиц низких энергий устраняется диснераия, связанная с прохождением частиц через майларовые пленки.

В Ленинградском институте ядерной физики им. Б. П. Константинова АН СССР был изготовлен и испытан опытный образец пропорциональной , в которой сигнальные проволочки 1имели переменную толш,ину. Камера имел.а следующие 1размеры: расстояние между сигнальными проволочками - 2 м.м, расстояние между электродами - 4 лгл. Диаметр сигнальиых проволочек - 20 мкм. ДиаМетр утолщения -40 лг/слг. Длина утолщенных участков проволочек была выбрана с таким расчетом, чтобы пе)е:-;рыть 1;ентра. {;i;ii6mee интенсЕвную) часть нучка.

Подобное изменение толщины проволочек с плавным лареходом от 6o.iijiiicro диаметра к .малому можно , например, методоМ электролиза. Эле1 тролизер изготовлен нз диэлектра ка п имеет сечение, аналогичное сечению прямого пучка частиц.

Электролизер заполняют элект юл,нтом так, чтобы жидкость выступала на 2-3 м;л пад кр.аем сосуда (для этого степкн должны плохо смачиваться электролитом). Рамка с сигнальными проволочками горизонтально опускается ла поверхность жидкости :И .проволочки погружаются в электролит п.римерио на 1 мм. При выборе электролита с хорошей рассеивающей способностью ираволочка равномерно наращивается металлом, причем толщина .покрытия определяется количеством протекшего электр,нчеств.а. Такой способ изготовления

гарантирует сохранность та1гчайш1нх проволочек.

Изготовленные одинаковым образом две пропорциональные камеры, обычная 5 пропорциональная камера и камера локально нечувствнтельная к заряжен1гым частицам, были одновременно испытаны на протонпом пучке синхроциклотрона ЛИЯФ. Результаты иснытаний приведены на фиг. 2

0 и 3, где 1 - помер капала (проволочки), 2 - число частиц, прощедишх вблизи npfiволочки. Па фиг. 3 показаН профиль пучка, из-мереи(иый камерой, сигнальные проволочки которой имеют утолще1гне; на фиг.

5 2 - тот же профиль, измеренный обычной нропорциональной камерой. В зонах утолщений ирямой нучок подавлен более, чем в 20 раз. Кроме того, уменьшается число многотрековых событий, носкольк уме;1ь пается вероятность еовиадетий между рег-истрпруемым событием Н фоновыми событиямн, связанными с прохождением прямого пучка.

Таким образом, предлагаемая пропорпиональная ка1мера практически нечувствительна к прямому пучку, тогда .как рассеянные части.цы, понадаюпвде на .периферию, где сигнальные проволочки не имеют утолН1епий, регистрнруютея с полиой эффектнв ностью. Камера свободна от недостатков аналогов и прототипа, )тоско.1ьку область нечувет;5пте.льност1 имеет резкие танины (переходная :5опа норядка расстояния между сигнальными .проволочками). Пробоев в камере .не от.мечалось даже при ннтенсивnocTi: -5.10 1/сек.

Преллагаемое изобретение повышает

,,

мер осооеппо па п чках выеокои глптенсивности; сокращает время н.абора физической 1 формаш1И за счет увеличения интенс виости , т. е. сокращает время работы /скорителя; уменьшает загрАзку ЭВ.И за

счет исключения событий, связа.нных с прохождением не1)ас.сеяпных части: ; ослабляет требовання по скорост;: счета, предъя:вляемые к электронной аппарат ре за смет регистрации только полезных (рассея1ииых) .соб зГ1ий; уменьшает число многотоеховых событий.

Ф о 1) м

а и 3 о о р е т е н н

Пропорциональная камера с си наль.цым электродом из параллель)1ых металлических проволочек, о т л п ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повыше.ния надежтгости работы камеры па пучках высокой иптенсивности путем .уменьшспш чувствительности к прямому пучку, сигнальные проволочки выполнены из плавно с.опряже)шых участков разного диаметра, причем геометрия утолщенных участков соответствует профилю пучка заряженных частиц.

Источники информации, принятые во

внимание при экспертизе:

1.Nucl lustrum meth, 62, 1968, 235.

2.Nucl lustrum meth, 128, 1975, 599.

к к

X W i

ц w

H X i«

X к X к X ; ; f ; к X M if i#

J к к

К

хкнкмххк

r 1«

H ч V

H W

H « X

H

t b к H f

.( к H

5 У X

« « H H

;-;

; w к

X

; W M H

s К -X

й i M HX к и к

StI

X Н

; -iiH

X -y V

:«

к V X

X X c

i и м ч к

м V х

X

. vi;

-w N i -, v

H -X ( i yy M W W «

K-

ИИйВ f H( - XW

к H

-X

ц « X X 7 i

M V « «

i;

и M jt

4

ve -X«

H -X

V к X

)

« «XX

«-X «

W X X: «

X«

i«

X

w X

к X i X ( «

« йй55Я2й5 ;.

f го r .J-; O Ч CO е- о ч г.- .

: V.I ,- -о v; V} xs ; Г-, г ,х .;

X X X

и xii

НК X Н f X

ЙЙ

ЙЙ

к X

f. к X и ч к

,f к к ; г н

и: .; -;t

X X Х-Х X « КХ

« X к к t

; X Н Н X ) к Н -X X X X X

X X X

« t -к X

W н X 5 к «

X ххн-ннх «

чЯхх км-хх

-«tlfigl pS;

; X « « у 1

о о I/; со р -Х -X X

« и; X

ЧJ:;X«

Xi- :

Xf х-«

7 икX X

i нX ; 5

-XкXX X X

X -ХXXX

Н X

-Xхi X X

. ХХХ« XX

; X X X X М X X XX

X X X X XX

J Xi ;- XXXXxX«

%fx ;xxKXX XKxxK к хх- х ;ххххкххх кхх« х

X X ; ххх«хихх хххх

.-СГ) -ri -о (.с: :;-.. Vi tH о Ч - о о -.

ЧЕ--- /; - - -.: f-i Tj - --, J, -ч