Устройство для наблюдения следов частиц в ядерной фотоэмульсии

 

СОО3 С08ЕТСННХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 34796 А1

1Ю 4 С 01. Т 5/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 7, (ш ) - — am

К Н rt

g(m ) - — аш

Ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н А ВТОРСИОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3 797108/24-25 (22) 31.07.84 (46) 30.05.86. Бюл. В 20 (71) Объединенный институт ядерных исследований (72) Л.М. Сороко (53) 539. 1.073.7 (088.8) (56) Сороко Л.М. Оптика, голография и мезооптика в пузырьковой камере вершинного детектора. Сообщеwe ОИЯИ, 1-82-642, Дубна, 1982,с. 5.

Кулагин С.В. и др. Оптико-механические приборы. М.: Машиностроение, 1984, с. 22-26. (54)(57} УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАБЛ1ОДЕНИЯ

СЛЕДОВ ЧАСТИЦ В ЯДЕРНОЙ ФОТОЭМУЛЬСИИ, содержащее тубус и устройство для крепления ядерной фотоэмульсии, установленные на оптической оси, систему освещения, мезооптический концентрический объектив, фотоприемник, о т .л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения скорости наблюдения вертикально идущих следов частиц, оно содержит иммерсионный растр

H шторку со сквозными отверстиями, иммерсионный растр содержит N призм с квадратными основаниями, с наруж" ными и внутренними гранями, где N— нечетное число, не меньшее трех, размеры квадратного основания каждой призмы а выбраны равными а 2Ьй8о /2, где d — угловая апертура меэооптического концентрического объектива, h — толщина слоя ядерной фотозмульсии, наружная. грань каждой призмы образует с оптической осью устройства угол 90 — Т, где угол Ж удовлетворяет уравнению

sin(arcsin (и sing ) -7 j = где п — показатель преломления материала призмы, Н вЂ” расстояние от слоя ядерной фотоэмульсии до центра мезооптического концентрического объектива; ш„ и m„ - индексы нумерации отдельных призм иммерсионного растра вдоль координатных осей в плоскости, перпендикулярной оптической оси устройства, причем центральная призма иммерсионного растра характеризуется индексами ш„=m О, а

lm,) =(и-1)/2, 1ш „i ((N-1) /2, нормаль -к наружной грани призмы проходит через оптическую ось устройства, внутренние грани призм иммерсионного растра перпендикулярйы оггтической оси устройства и образуют общую плоскость, центры сквозных отверстий в шторке расположены в точках, координаты которых P (m ) н к

"1(ш„) в плоскости шторки определяются выражениями

1234796 где L — расстояние от центра мезооп- поперечные размеры вертикально идутического концентрического щих следов частиц s ядерной фотообъектива до плоскости штор- эмульсии, иммерсионный растр укреплен на тубусе объектива, штор" диаметр Й сквозных отверстий в шторке ка укреплена на тубусе фотоприемL ника. выбран из условия d > — b, где Ъ—

Н где и — показатель преломления материала призмы, Н вЂ” расстояние от слоя ядерной фотоэмульсии до центра мезооптического объектива, 4

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и физике элементарных частиц и может быть использовано при исследовании свойств короткоживущих элементарных частиц на пучках нейтрино от ускорителя.

Цель изобретения — получение высокой скорости наблюдения вертикально идущих следов частиц.

Устройство для наблюдения следов частиц в ядерной фотоэмульсии со-. держит .тубус и устройство для перемещения ядерной фотоэмульсии, установленные на оптической оси, систему освещения, мезооптической концентрический объектив, фотоприемник, дисплей, а также иммерсионный растр и шторку со сквозными отверстиями.

Иммереионный растр содержит И призм с наружными и внутренними гранями, где И вЂ” нечетное число, не меньшее трех, размеры квадратного основания каждой призмы а выбраны равными а 2htg о /2, где d — угловая апертура мезооптического концентричес-. кого объектива, h — толщина слоя ядерной фотоэмульсии, наружная грань каждой призмы образует с оптической осью устройства угол 90 —, где угол g удовлетворяет уравнению

sin farcsin (и sin у) — ф 1=

2 ш и m — индексы нумерации отх у дельных призм иммерсионного растра вдоль координатных осей в плоскости, перпендикулярной оптической оси устройства, причем центральная призма иммерсионного растра

l0 характеризуется индексами m m„О, а (ш „i а (Я-1)/2 °

1т„1 с (Й-1)/2, нормаль к наружной грани призмы проходит через оптическую ось устройства, внутренние грани призм иммерсионного растра перпендикулярны оптической оси устройства и образуют общую плоскость, центры сквозных от> верстий в шторке расположены в точках, координаты которых в плоскости шторки определяются выражениями ф (m ) — — am, < (m ) — — am, Ь L х H x Н где L - расстояние от центра мезооптического концентрическо-. го объектива до плоскости шторки, диаметр 1 сквозных отверстий в штор30 L ке выбран из условия d > — Ъ, где

Ь вЂ” поперечные размеры вертикально идущих следов частиц в ядерной фотоэмульсии, иммерсионный растр укреплен на тубусе объектива, шторка укреплена на тубусе фотоприемника в пазах, которые позволяют выводить ее иэ рабочего положения н устанавливать обратно.

На фиг.1 изображена схема устройства; на фиг. 2 — расположение точек в шторке устройства.

1234796 стий в шторке 7. Диаметр сквозных отверстий в шторке 7 выбран больше увеличенного изображения вертикально идущего следа частицы чтобы ка5

t чественное изображение отдельного следа частицы, находящегося в центральном участке каждой призьи1 иммерсионного растра, переносилось на

10 фотоприемник 5 беспрепятственно.

Устройство работает следующим образом.

Сначала ядерную фотоэмульсию крепят жестко в вилке 9 эмульсией

15 вверх, а вилку 9 выводят в крайнее положение, наблюдая показания датчиков 13 положения вилки. Включают систему 1 освещения. При помощи ммкрометрического винта 11 тубуса объектива опускают тубус 4 объектива

20 так,чтобы между иммерсионньи растром 3 и слоем ядерной фотоэмульсии образовался тонкий слой иммерснонного масла, предварительно нанесен25 ного на слой ядерной фотоэмульсии.

Шторку 7 выводят иэ рабочего положения. При помощи микрометрического винта 12 тубуса фотоприемника устанавливают тубус 6 фотоприемника так, чтобы на экране дисплея 8 возникли

30 четкие увеличенные иэображения следов частиц в ядерной фотоэмульсни.

Затем шторку 7 устанавливают в рабочее положение. Устрой тво шодготовлей но для наблюдения вертикально идущих следов частиц в ядерной фотоэмульсии .

В процессе наблюдения никаких перефокусировок по глубине резкости не ведут, не производят операцию скарб нирования по глубине, а только перемещают вилку 9 вдоль осей х и у при помощи двух мнкрометрических винтов 10 вилки. Фиг.2 поясняет алгоритм — программу, согласно которой необходимо вести перемещение вилки 9. На фиг.2 показана шторка 7 с И = 25 сквозными отверстиямн.

Изображение следа частицы проходит через .отверстие в шторке 7 с индекsp сами m „ -2, m„ — 2 и создает сигнал на экране дисплея 8. Увеличенное изображение следа, расположенное вблизи сквозного отверстия в шторке 7 с индексами m = +! m„ у t

+2, поглощается шторкой 7 до фотоустройство для наблюдения следов частиц в ядерной фотоэмульсии (фиг.1, N = 5) содержит систему 1 освещения, мезобптический концентрический объектив 2, иммерсионный растр 3, тубус 4 объектива, фотоприемник 5, тубус 6 фотоприемника, шторку 7, дисплей 8, вилку 9, микро метрические винты 10 вилки, микрометрический винт !1 тубуса объектива, микрометрический винт 12 тубуса фотоприемника, датчики 13 положения вилки. Система 1 освещения содержит лампу накаливания и конденсатор.

Мезооптический концентрический объектив 2 имеет большую числовую апер туру, глубина резкости не менее

200 мкм и пространственное разрешение около 2 мкм . Иммерсионный растр

3 укреплен на тубусе 4 объектива.

Шторка 7 укреплена на тубусе 6 фото приемника. Центр каждой призмы иммерсионного растра 3 расположен на линии, которая проходит через центр мезооптического концентрического объектива 2 и центр соответствующего круглого отверстия в шторке 7 (фиг.2 для случая N -- 5).

Иммерсионный растр 3 содержит И призм для того, чтобы придать устройству многоканальность .н в N. раз увеличить скорость наблюдения вертикально идущих следов частиц. Размеры призмы и угол наклона наружных гране призм выбран из условия, чтобы каждый центральный угол, проходящий через центр мезооптическо.го концентрического объектива, преломлялся в призме в луч, идущий параллельно оптической оси. Так как апертура мезооптического концентрического объ ектива 2 велика, H 1 рад, то указанное условие можно выполнить только для центральных участков каждой призмы иммерсионного растра 3. Поэтому высококачественное изображение следов частиц в плоскости фотоприемника 5 можно получить только для центральных участков призмы иммерсионного растра 3. Чтобы не про-. пустить на фотоприемник 5 нежелательные изображения следов частиц, устройство содержит шторку 7 со сквозными вырезами. Последние сделаны там, где формируютея качественные изображения следов частиц. Из этого условия следует выражение для координат центров сквозных отверприемника 5 не доходит. Чтобы увеличенное изображение следа частицы попало на фотоприемник 5, вилку 9

1234796 необходимо переместить в другое поло;кение. При использовании предлагаемого устройства отпадает необходимость в перемещении вилки 9 иэ одного угла квадрата в другой угол, лемащий нрнмерно на другом конце диагонали квадрата, вилку 9 достаточно переместить в пределах маленького

I квадратика. Координаты полоаения вертикально идущего следа частицы задаются нокаэаниями датчиков 13 полощения вилки, а такке индексами сквозного отверстия в шторке 7, через которое прошло увеличенное изображение. следа частицы. При перемещении вилки 9 в пределах маленького квадратика площадью а сканиронанию подвергается квадрат слоя ядерной фотоэмульсии площадью N а или в

N раз больше фактически просканированного маленького квадратика.

Для N 5 скорость просмотра возрастает в 25 раз по сравнению со скоростью сканирования устройством, не содерщащим иммерсионного растра

3 и шторки 7 со сквозными вырезами.

Следствием описанного гнеэдового алгоритма просмотра ядерной фотоэмульсии, реализуемого в предлагаемом устройстве, является то, что после перемещения вилки 9 в пределах маленького квадратика площадью а вилку 9 передвигают в новое по;ложение вдоль осей х и у с шагом, равньи Na.

Преимущество предлагаемого уст10 ройства по сравнению с известными состоит в том, что в нем полностью устранена операция перефокусировки по глубине, а операцию сканирования по площади фотоэмульсии ведут гнезf5 довым методом при помощи многоканальной системы, а именно при перемещений вилки 9 в пределах маленькой площадки площадью а фактически ведется сканирование площади в N раэ

29 больше. Для случая N 5 коэффициент прямого выигрыша составит 25:1. Кроме того, устранение операции перефокусировки по глубине дает допол.нительное повышение скорости просмотра в 5-10 раз, следовательно, полное увеличение скорости просмотра ядерной фотоэмульсии в предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом составит 100-200 раз .

1234796

Составитель С. Кондратенко

Редактор Л. Веселовская Техред В.Кадар Корректор А. Ференц

Заказ 2983/49 Тира к 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и отнрытий

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д.. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная,4