Устройство для идентификации частиц высоких энергий

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЧАСТИЦ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ, содержащее радиатор рентгеновского переходного излучения и регистратор рентгеновского переходного излучения (РПИ), отличающееся тем, что, с целью повышения разрешающей способности при идентификации частиц и обеспечения возможности одновременной идентификации множества-частиц без увеличения размеров, радиатор рентгеновского переходного излучения размещен в зазоре магнита, в KafiecTBe регистратора излучения использована дрейфовая камера; с пространетвенно-временным разделением с квантов РПИ, установленная непосредственно за магнито и. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19)SU(ii) A

3(5g Q. 01 Т 1/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3377658/18-25 (22) 05,01.82 ,(46) 29,0 2.84,,Бюл. 9 8! (72) A.Ã.Oãàíåñÿí (53) 621.387(088.8) (56) 1. Юань Л.К .П. Обзор экспериментальных работ. Труды международного симпозиума по переходному излучению частиц высоких энергий, Ереван, 1977, с. 81

2, С.W.Feb(an, W,WiIIis, Л.GavriIenko et aI, РгасИ.caI Pro-

totype o f a CIuster» Counting Fransi— 1оп ВаЖа 1on Detector, NucI Justr

and MethI 1981, v. 185с р.119 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЧАСТИЦ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ, содержащее радиатор рентгеновского переходного излучения и регистратор рентгеновского переходного излучения (РПИ), о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения раэрешаюцей способности при идентификации частиц и обеспечения возможности одновременной идентификации множества частиц беэ увеличения размеров, радиатор рентгеновского переходного излучения размещен в зазоре магнита, в кдкестве регистратора излучения использована дрейфовая камера;с прост-( ранственно-временным разделением г квантов РПИ, установленная непосред- B ственно за магнитом.

1040928

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для идентификации частиц высоких энергий радиатор РПИ размещен в зазоре магнита, в качестве регистратора излучения использована дрейфоная камера с про. странстненно-нременным разделением квантов РПИ, установленная непосред. ственно за магнитом, 55

На фиг. 1 приведена схема устройства с временным разделением квантов

РПИ друг от друга и от частицы; на фиг. 2 — схема устройства с простран g5

Изобретение относится к методике эксперимента н области физики высоких энергий и элементарных частиц, преимущественно к устройствам для идентификации частиц посредством рентгеновского переходного излучения (РПИ-детекторов), Известные устройства для идентификации частиц высоких энергий посредством РПИ-детекторов состоят из большого числа (до 20-30) расположенных друг за другом модулей, содержащих радиаторы РПИ и многонитяные пропорциональные или дрейфовые камеры (1) .

Наиболее близким к предлагаемому 15 устройству техническим решением является устройство, содержащее радиатор переходного излучения и регистратор рентгеновского переходного излучения,. н котором для разделе- 20 ния частиц по массам измеряется число кластеров (сгустков ионизации), образованных в газе пропорциональной камеры квантами РПИ и частично

О -электронами от ионизационных потерь самой частицы, Это устройство позволяет при относительно небольшом числе модулей (до шести) разделять электроны от и -мезонов, а при увеличении числа модулей до 24 разделять и -мезоны от К-мезонов (2J .

Однако разрешающая способность (известного устройства недостаточно высока, поскольку устройство регистрирует наряду с квантами РПИ и часть ионизации„ создаваемой самой частицей и не зависящей от Лоренцфактора частицы = P/ m c2 (Е энергия, vnc — масса частицы) идент-яэицируемых частиц. Для достижения более или менее приемлемой разреша- 40 ющей способности приходится использовать до 25 модулей. Но даже при таком числе модулей невозможно разделять I: -мезоны от протонов. К " (г тому же известное устройство не поз- 45 воляет одновременно идентифицировать более чем одну частицу, Цель изобретения — повышение разрешающей способности при одновременной идентификации множества частиц без увеличения размеров устройства. стненным разделением квантов РПИ друг от друга и от частиц, Устройство состоит из радиатора

РПИ 1 (2000 слоев литиевой фольги толщиной 10 мкм и с расстоянием между слоями 0,98 мм), размещенного в зазоре магнита 2 (напряженность маг нитного поля Н вЂ” 3 ° 10 4 Гс, длина полюса магнита 1 м) и дрейфоной камеры 3 толщиной 5 см, наполненной ксеноном при нормальном давлении и состоящей из дрейфового промежутка 4, объема 5 пропорционального усиления, высоковольтного электрода 6, сетчатого электрода 7,и сигнальных нитей 8.

Устройство работает следующим образом.

Идентифицируемая частица в магнитном поле движется по круговой траектории с радиусом кривизны

300 Н/Р, где P — импульс частицы.

В радиаторе 1 она образует переходное излучение, которое напранлено по касательной к траектории частицы в.плоскости движения частиц. Кванты

РПИ, вышедшие из радиатора и поглотившиеся в газе дрейфового промежутка 4,. образуют в последнем локальные сгустки ионизации (кластеры), расположенные друг над другом в одной плоскости. Под действием элект- рического поля кластеры дрейфуют в сторону сетчатого электрода 7 и через него попадают в объем 5 пропор ционального усиления. При этом в варианте фиг. 1 на сигнальной нити 8, расположенной в Плоскости, охватынаю щей траекторию частицы и кластеры, возникает последовательность импульсов, разделенных во времени в соответствии с пространственным распределением кластеров. Число импульсов на сигнальной нити равно числу поглощенных в газе дрейфовой камеры квантов РПИ плюс один импульс, обусловленный самой идентифицируемой ча стицей. Амплитуда каждого из импуль сов пропорциональна энергии соответ. ствующего кванта РПИ. Если одновременно регистрируются несколько заря) женных частиц, то аналогичная картина возникает на соответствующих сигнальных нитях. В варианте фиг, 2 метод регистрации отличается только тем, что кванты РПИ и сама части ца регистрируются одновременно, но разными сигнальными нитями, а импульсы от нескольких частиц разнесены но времени.

Использование предложенного устройства по сравнению с прототипом обеспечивает следующие преимущества.

Благодаря тому, что в предложенном устройстве радиатор РПИ помещен в магнитное поле, впервые появляется воэможность измерить точно число и энергию квантов РПИ без фонового

1040928

Составитель

Техред;Л.Микеш

Редактор Л.Письман

Корректор В.Гирняк

Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130 35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Эаказ 1158/8

» «l »«»«» «»«

Фили ал ППП Патент r,Óæãoðîä, ул.Проектная, 4 вклада от ионизации, создаваемой самой заряженной частицей, Это обстоятельство позволяет резко улучшить разрешающую способность РПИ-детекто. ра. Так, при идентификации предложен .ным устройством 7-мезонов и K — ме эонов с энергией Е = 140 ГэВ дости-: гается коэффициент подавления (режекция) 7 -меэонов О 10- при эф" фективности регистрации М -мезонов

E - 0,9. Известное устройство, состоящее из 24 радиаторов и 24 пропорциональных камер, в аналогичных условиях обеспечивает 8> 10 при.

0,9. Предлагаемое устройство позволяет производить идентифика- 15 цию k,-ìåýîHoâ и протонов (при Г

250 гэВ, Cq — 0,7, 5> 3,5 "10 ), что практически невозможно в известном устройстве.

Использование в предлагаемом уст- 2О ройстве дрейфовой камеры с пространственно-временным разделением кластеров, наряду с радйатором в магнитном поле, позволяет осуществить одновре25

4 менную идентификацию множества частиц, поступающих в РПИ-детектор узкой струей, что является одним из основных требований в экспериментах при энергиях частиц в сотни гига электронвольт. Известное устройство такой воэможности не имеет, Предлагаемое устройство, значительно превосходя прототип по своим физическим параметрам, практически не увеличивает протяженность экспериментальных установок, поскольку радиатор РПИ помещается в зазор магнита, а толщина дрейфовой камеры не превышает 10 см. Соответственно увеличивается светосила установок и, следовательно, уменьшается длительность набора статистического материала, что весьма важно на современных ускорителях заряженных частиц с. громадным потреблением электроэнергии . Стоимость. предложенного устройства находится на уровне стоимости одного модуля известного устройства.