Способ разделения ядерных частиц по массам с помощью рентгеновского переходного излучения РПИ Советский патент 1982 года по МПК G01T1/00 H01J49/26 

Изобретение относится к методике эксперимента в области физики высоких энергий, преимущественно к области применения рентгеновского переходного излучения (РПИ) для разделения частиц высоких энергий по массам.

Известный способы разделений частиц высоких энергий с Помощью РПИ, основанные на применении дрейфовых пропорциональных Кс1мёр или их сочетаний l.

Основным ограничением применения этих способов является сопутствующий им фон ионизационных потерь энегий проходящей частицы.

Наиболее близким к предлагаемому является способ разделения частиц по массам с помощью РПИ, заключающийся в пропускании первичной частицы и РПИ через газовый объем и вытягивания вторичных электронов, образованных в газовой среде поперечным электрическим полем

Вытягиваниевторичных электронов производится однородным электрическим полем.

Однако известный способ не позволяет уменьшить амплитуду сигнала от первичной частицы без снижения амплитуды импульса от фотоэлектрона, образованного РПИ, и, следовательно, не дает возможности применять РПИ для разделения частиц по массам в области низких энергий и не обеспечивает эффективное разделение частиц высоких энергий. Решить же вопрос о разделении частиц высоких энергий по массам методом РПИ, когда энергия

0 фотонов РПИ и вероятное значение ионизационных потерь энергий первичной частицей сравниг фл по величине, изменением давления газа., сорта газа практически невозможно. Это обуслов5лено тем, что амплитуда импульса от фотона РПИ. и амплитуда импульса от ионизационных потерь энергии проходящей частицы сравнимы, если эти потери энергий и энергия фотона РПИ

0 имеют сравнимую величину.

Целью изобретения является уменьшение амплитуды импульса без снижения амшштуды и повышение эффективгности разделения.частиц высоких

5 энергий, движущихся по близким траекториям с РПИ.

Поставленная цель достигается тем что в известном способе разделения частиц по массам с помощью рентгеновского переходного излучения (.РПИ

заключающемся в пропускании первичной частицы и РПИ через газовый объем и вытягивании вторичных электронов, образованных в газовой среде электрическим полем, осуществляют разброс времени дрейфа вторичных электронов путем применения вытягивающего электрического поля, неоднородного вдоль направо гения движеjНИН первичных частиц, либо путем пропускания исследуемых частиц вдол вытягивающего поля.

Если обозначить время формирования импульса .на выходе от одного электрона ионизации через /iT , а разброс времени, прихода электронов от трека частицы через дt, то при условии u-t7/itr эффективное суммирование амплитуд от всего трека не произойдет, так как сигналы от них будут смещены во времени. С другой стороны, так как пробег фотоэлектрона мал, в.пределах этого пробега неоднородность электрического поля мала и соответственно разброс времени дрейфа значительно мал, условие &t- ДТвыполняется, т.е. одновременность прихода., электронов от всей области ионизации в случае фотоэлектрона обеспечивается. Следовательно в случае фотоэлектрона происходит суммирование максимумов амплитуд от импульсов- всех электронов ионизации т.е. эффективная амплитуда импульса для частиц, пересекающих газовый объем меньше, чем эффективная амплитуда для фотоэлектрона от РПИ, дающих локальную ионизацию, даже в случае одинакового энерговыделения в газе.J

На фиг. 1 приведено распределени амплитуд импульсов от электронов, проходящих через газовый объем (спл1ан ая гистограмма), и от фотонов с энергией 6,4 и 14 кэВ (пунктирнс1я гистограмма) в случае однородного вытягивакйцего поля на фиг. 2 - то же в случае неоднородного вытяшвающегсг поля.

Производилась регистрация электронов, проходящих через газовый объем с составом 93% Аг + 7% СНд и регистрация фотонов с энергией 6,4 14 кэВ, входящих в газовый объем. Вытягивание электронов производилось поперечным электрическим полем однородным и неоднородным вдоль траектории проходящей частицы

Средняя величина электрического поля была 0,4 КБ/см, а его неоднородность вдоль траектории частицы 1 кВ/см.

Измерялось распределение амттлитуд импульсов от проходящей частицы

и фотонов. Средняя величина амплитуды импульсов от ионизационных потерь энергий проходящего электрона в случае неоднородного вытягивающего электрического поля в 2 раза меньше, чем для случая однородного вытйгивающего электрического поля. Для фотонов это отношение равно единице .

Использование предлагаемого способа выделения фотонов переходного излучения .на фоне первичных частиц обеспечийает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

на порядок увеличивает разделение Р-мезонов и протонов при 10; на порядок и более уменьшается энергия, при которой по РПИ можно разделять «й -мезоны от протона.

Формула изобретения

Способ разделения ядерных частиц по массам с помощью рентгеновского пе0 рдходного излучения (РПИ),.заключающийся в пропускании первичной частицы и РПИ через газовый объем и вытягивании вторичных электронов, образованных в газовой среде электриче5 сКИМ полем, отл и чающий с я тем, что, с целью повышения .эффективности разделения частиц высоких энергий, движущихся по близким траекториям с РПИ, осуществляют

0 разброс времени дрейфа вторичных электр(рнов путем применения вытязгивающегр электрического поля, неоднородность вдоль направления движения первичных частиц, либо путем

5 пропускания исследуемых частиц вдоль вытягивающего поля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Л.С.Л. Юань. Обзор экспериментальных работ. - Труды международного симпозиума по переходному излучению частиц высоких энергий, с.81, Ереван, 12-17 мая 1977.

2.G. Qharpak et а) Nuci Instr and Hethols V 80, 1 1, p. 13, 1970 (прототип Г.

12 J ff 5 6, 7 а

9 10 11 /2 1) 14 15 IS If 18 , Фи2.1 1 г 3 It 5 6 7 Ш If 12 / Фиг.г IS ff 17 13 e f