Световая камера Советский патент 1983 года по МПК G01T5/12 

/

со 1

о со

00

М Изобретение относится к экспериментальной физике, а более конкретн к газонаполненным детекторс1М излучения, регистрирующим изображение следов ионизирующих частиц и предна наченным для использования в ядерно физ.ике, ядерной медицине и других прикладных областях экспериментально физики. Известны газонаполненные детекто ионизирующих излучений такие, как стримерные и искровые камеры Cl Стримерные и искровые камеры содержат два электрода, источник высо ковольтного импульсного питания и фоторегистратор. Один из электродов обычно заземлен, а на другой подает высоковольтный импульс, под действи которого происходит визуализация электронного изображения следа иони зирующей частицы, прошедшей между электродами камеры. Использование стримерного или искрового метода визуализации электронного изображен ограничивает быстродействие детекто ра временем, необходимым для з.арядк высоковольтной системы импульсного питания. Ближайшим техническим резшением является световая камера, содержаща заполненный конденсатор, блок высоковольтного питания и блок оптичес, кой регистрации С2 . Световая камера работаел следующим образом. Лри прохождении ионизирующей частицы через объем камеры в благородном газе возникаегт сцинтилляционная вспышка, которая запускает схему высоковольтного импул сного питания, и на конденсатор подается высоковольтный импульс, возбуждающий в колебательном контуре затухающие высоковольтные колебания Под действием осциллирующего электр ческого поля в объеме камеры электроны ионизации и вторичные электроны Гаунсендовского усиления возбуждают атомы и молекулы благородного газа. Высвечивание возбужденных состояний г;олекул и атомов создает люминеслвнтное световое изображение следа ионизирующей частицы в объеме камеры. Световое изображение регист рируется фотоаппаратом. Недостатком известной световой камеры лвляется импульсное высоковоль:1ое питание камеры, которре ог ран/-швает ее быстродействие временем накопления заряда высоковольтным генг.ратором. Целью предлагаемого изобретения ийляется повышение быстродействия световой камеры.. Поставленная цель достигается тем что в световой камере, содержащей заполненный газом конденсатор, блок высоковольтного питания и. блок оптической регистрации, в конденсатор введен электрический затвор, разделяющий весь объем конденсатора на объем регистрации и объем визуализации, а часть конденсатора, ограничивающая объем визуализации, вьтолнена в виде резонатора. На чертеже показана предлагаемая камера. Она состоит из объема визуализации, выполненного в виде резонатора 1 с прозрачной верхней стенкой 2, и объема регистрации 3, которые разделены между собой электронным затвором 4. Электронный затвор 4 выполнен в виде двух наборов чередующихся между собой тонких проволочек, изолированных друг от друга. В нижней части объема регистрации 3 на изоляторах 5 установлен высоковольтный электрод 6. Над резонатором 1 расположен блок оптической регистрации 7, например, фотоаппарат. Вокруг камеры установлены внешние счетчики 8. Световая камера работает следую-. щим образом. Цилиндрический резонатор с радиусом R-1 м, являющийся объемом визуализации световой камеры, имеет резонансную частоту, определяемую по формуле u),405 C/R, где С скорость света, R- радиус резонатора, равную 720 МГц, что соответствует периоду осцилляции около 9 но. При этом для возбуждения свечения электронного изображения трека ионизирующей частицы амплитуда осциллирующего в резонаторе поля должна лежать в пределах 5-30 кВ/см. Для обеспечения дрейфа электронного изображения из объема регистрации . в объем визуализации на высоковольтный электрод 6 подается постоянное напряжение, обеспечивающее постоянное дрейфовое поле В объеме каме ры напряженностью около 1 кВ/см. Ионизирующее излучение проходит через счетчики 8 предварительного отбора интересующих экспериментатора событий и через объем регистрации камеры. Образовавшиеся на следе ионизирующей частицы электроны под действием постоянного электрического поля, приложенного к.высоковольтному электроду б, дрейфуют через объем регистрации 3 в резонатор объема визуализации. В случае, если данная частица или событие представляет интерес, то управляющий импульс отпирает электронный затвор 4 на время дрейфа электронного изображения из объема регистрации 3 в объем визуализации 1, и электронное изображение ионизирующей частицы проходит в объеме визуализации 1, где и визуализируется. При диаметре проволочек 0,05 мм с шагом.между ними 0,5 мм

обеспечив ается прозрачность для электронов в газе при открытом затворе не хуже 80%. При дрейфовом поле ( 1 кВ/см и шаге между проволочками 0,5 мм для полной экранировки достаточно создать между соседними проволочками разность потенциалов 50 В.

Быстродействие предлагаемой световой камеры практически ограничено только возможной частотой срабатывания электронного затвора 4 и временем дрейфа электронного изображения из объема регистрации 3 в объем визуализации 1. Электронный затвор 4 управляется низковольтным импульсом, длительность которого при использовании современной импульсной техники может быть не более десятка пикосекунд, что соответствует частоте срабатывания затвора порядка 10 Гц.

Время дрейфа электронного изображенин из объема регистрации 3 в объем визуализации 1 определяется скоростью дрейфа электронов и расстоянием, на которое это изображение перемещается. Например, при высоте конденсатора Н:10 см, использовании в качестве рабочей среды инертного благородного газа аргона и при дрейф овом поле, равным 1,0 ,, R

мя дрейфа электронного изображения в конденсаторе составит 20 yu5. Таким образом, предлагаемая световая камера может зарегистрировать до 10 событий за секунду при работе на пучке ускорителя, что на несколько порядков превышает быстродействие камер с импульсным высоковольтным питанием.

СВЕТОВАЯ КАМЕРА, содержаща заполненный газом конденсатор, блок высоковольтного питания и блок оптической регист1Ьации, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия, в конденсатор введен электронный затвор, разделя.ющий весь объем конденсатора на объем регистрации и объем визуализации, а часть конденсатора, ограничивающая объем визуализации, выполнена в виде резонатора.