Способ задания системы координат в стримерных камерах

 

СПОСОБ ЗАДАНИЯ СИСТЕМЫ КООРДИНАТ В СТРИМЕРНЫХ КАМЕРАХ, заключающийся в образовании в поле зрения фотографической системы видимых меток-реперов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности восстановления пространственных координат треков частиц, реперы создают в рабочем объеме камеры с помощью лучей импульсных лазеров в виде пересекающихся реперных треков, положение которых в пространстве известно с заданной точностью.

СОЮЗ COBETGH)4X

СОЦИАЛИСТИ1ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(59 G01 T 5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

)

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3464027/18-25 (22) 05.07.82 .(46) 28.02.84. Бюл. Р 8 (72) Е.М.Гущин, Б.A.Долгсшеин, А.H.лебедев и С.В.Сомов (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени инженерно-физический институт (53) 621. 387. 424 (088. 8 ) (56) 1.Александров Ю.А. Пузырьковая камера. M., Госатомиэдат, 1963,, с. 294.

2.Болонкин Б.Ь. и др. 6-метровый . магнитный спектрометр ИТЭФ. Препринт

ИТЭФ-86, 1973 (прототип 1.

„.SU„„10? 6850 A (54 ) (57 ) СПОСОБ ЗАДАНИЯ СИСТЕМЫ КООРДИНАТ В СТРИМЕРНЫХ КАМЕРАХ, заключающийся в образовании в поле зрения фотографической системы видимых меток-реперов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности восстановления пространственных координат треков частиц, реперы создают в рабочем объеме камеры с помощью лучей импульсных лазеров в виде пересекающихся реперных треков, положение которых в пространстве известно с заданной точностью.

1076850

Изобретение относится к экспериментальным методам ядерной физики и наиболее эффективно может быть ис- . пользовано B экспериментах на ускорителях заряженных частиц.

Стримерная камера является гаэонаполненным управляемым трековым детектором, широко используемым в экспериментальной ядерной физике для регистрации элементарных частиц. Регистрацию производят путем фотогра- 10 фирования светящихся сгустков плазмыстримеров, образующихся в рабочем объеме камеры на треках частиц в момент подачи высоковольтного импульса. Для последующего восстановления по фотографиям положения треков в пространстве необходимо задавать систему координат, положение которой в пространстве известно с высокой точностью.

Известен способ задания системы координат B трековых детекторах с фотографическим съемом информации, заключающийся в том, что в поле зрения фотографической системы размещают видимые метки-реперы, жестко связанные с рабочим объемом детектора (1 )

Однако при таком способе задания системы координат невозможно учесть неконтролируемое смещение треков, происходящее между моментом прохождения частиц и моментом визуализации и фотографирования треков. Это приводит к ухудшению точности определения пространственных координат треков.

Наиболее близким к предлагаемому является способ задания системы координат в стримерных камерах, заклю- 40 чающийся в образовании в поле зрения фотографической системы видимых меток-реперов. Согласно известному способу на нижней и верхней плоскостях стримерной камеры размещают прозрач- 45 ные кресты на черном фоне, подсвечиваемые злектролюминофорами, а в объеме рабочих модулей натягивают тонкие пересекающиеся люминесцентные нити, подсвечиваемые в момент фотографирования ультрафиолетовой лампой-вспышкой. Фотографирование производят через непрозрачный для ультрафиолета светофильтр, при этом на фотопленке фиксируются только изображения треков частиц, светящиеся кресты и нити.

Недостатки известного способа заключаются в том, что между моментом прохождения частицы и.моментом фотографирования трех частиц сдви- 60 гается относительно заданной системы координат в электрическом поле предимпульса и переднего фронта основного импульса. Вследствие этого точность определения пространственных координат треков частиц о.раничена величиной этого сдвига и составляет несколько миллиметров.

Трудноустранимое провисание нитей в камерах больших размеров и дополнительные оптические искажения в ультрафиолетовом светофильтре также приводят к ухудшению точности определения пространственных координат треков частиц.

Цель изобретения — повышение точности восстановления пространственных координат треков частиц в стримерных камерах.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу задания системы координат в стримерных камерах, заключающемуся в образовании в поле зрения фотографической системы видимых меток-реперов, реперы создают в рабочем объеме камеры с помощью лучей импульсных лазеров в виде пересекающихся реперных треков, положение которых в пространстве известно с заданной точностью.

Создание лазерных реперных треков основано на использовании эффекта многофотонной ионизации, присутствующего в интенсивных световых потоках, генерируемых импульсными лазерами. В этом эффекте происходит ионизация атомов и молекул рабочего газа при поглощении нескольких световых квантов. Поскольку вероятность многофотонной ионизации мала, ослабления интенсивности лазерного излучения в рабочем объеме камеры не происходит, в результате вдоль луча образуется равномерная цепочка отдельных электронов, на каждом из которых при подаче на электроды камеры высоковольтного импульса образуется стример.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема задания системы координат с помощью лучей импульсных лазеров (стримерная камера показана со стороны фотографической системы ); на фиг. 2 †:временная диаграмма отдельного события.

На фиг. 1 обозначены источники

1-4 лазерного излучения, коллиматоры 5-8, линзы 9-12, зеркала 13 и 14, лазерные реперные треки 15, трек 16 частицы, линии 17 и 18 задержки, триггерный счетчик 19, генератор 20 импульсного напряжения и рабочий модуль 21 „

Способ осуществляют следующим образом.

На некотором расстоянии от рабочего модуля 21 стримерной камеры размещают импульсные лазерные излучатели 1-4 таким образом, чтобы лучи нескольких лазеров лежали в одной плоскости и пересекались в объеме модуля (фиг. 1) . Для каждого модуля

1076850 достаточно двух параллельных плоскост"ей. На фиг. 1 показана одна плоскость, включающая четыре лазера.

Диаметр и направление лазерных лучей задают оптической системой, содержащей коллиматоры 5-7, линзы 912 и зеркала 13 и 14.

Сигнал "старт вырабатываемый проходящей частицей в триггерном счетчике 19, через линии 17 и 1.9 задержки запускает все лазерные излучатели и генератор 20 импульсного напряжения стримерной камеры. Линии задержки подбирают таким образом, чтобы импульс 22 лазерного излучения попадал в модуль перед предимпульсом 23 и основным высоковольтным импульсом 24 (фиг. 2 J. В момент лазерные реперные треки 15 и треки 16 частиц фотографируют.

Поскольку лазерные реперные треки и треки частиц одинаково сдвигаются в поле предимпульса и переднего фронта основного импульса, положение треков частиц относительно системы лазерных реперных треков остается неизменным.

Таким образом, жесткая система координат, размещенная в прототипе на границах рабочего объема, заменяется на "плавающую" объемную систему координат, в которой снос треков учитывается автоматически.

Пространственное положение системы лазерных реперных треков, за10 даваемое оптической системой, измеряют с точностью 50-100 мкм, поэтому точность восстановления пространственных координат треков частиц ограничивается лишь размерами стримеров на фотографиях и оптическими искажениями в системе фотографирования и может составлять 0,3-0,5 мм.

Предлагаемый способ задания системы координат позволяет по сравне- нию с базовым объектом, в качестве которого принят прототип, в 5-10 раэ повысит . точность восстановления пространственных координат треков частиц в стримерных камерах.

Тираж 711 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4

ВНИИПИ Заказ 741/43