Устройство для поиска событий в ядерной фотоэмульсии

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 С 01 т 5/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТНЕННЫй HOMHTET CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3830086/24-25 (22) 25. 12 84 (46) 15. 07. 86. Бюл. В 26 (71) Объединенный институт ядерных исследований (72) Л.M.Сороко (53) 539. 1.04 ° 7(088.8) (56) Пауэлл С. и др. Исследование элементарных частиц фотографическим методом. M.: Иностранная литература, 1962, с. 49.

Авторское свидетельство СССР, Р 1103691, кл. G 01 Т 5/10, 1983. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОИСКА СОБЫТИЙ В ЯДЕРНОЙ ФОТОЭМУЛЬСИИ, содержащее систему формирования сходящегося . пучка света, системы перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии, блок мезооптических элементов, оптические световоды, системы формирования фотоэлектрических сигналов, аналоговые сумматоры импульсов электрического тока, а также блок отображения и записи данных, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения скорости получения информации о событиях в ядерной фотоэмульсии, блок мезооптических элементов содержит рассеивающую линзу, образующие которой имеют вид дуг окружности или

" эллипса, ось симметрии образующих совпадает с побочной осью блока мезооптических элементов, входные торцы световодов установлены в месте расположения увеличенных по радиальной координате изображений оптических сигналов на выходе блока мезооп,.SU„„1244606 А1 тических элементов, число М кольцевых пакетов световодов выбрано равным где h — толщина слоя ядерной фотоэмульсии; «-- угол, образованный побочной осевой линией блока мезооптических элементов с оптической осью устройства, 6 — разрешение блока мезооптических элементов по радиальной координате Ь = d/М (d — диаметр световодов, N — коэффициент линейного увеличения вдоль радиальной координаты в блоке мезооптических элементов и в рассеивающей линзе), выходные творцы световодов в каждом кольцевом пакете объединены в жгуты, число L световодов в жгуте выбрано равным Е = (3/N) где (Б/N) — отноше-, ние сигнала к фоновой засветке в пре-. делах одного световода, полное число

К световодов в каждом кольцевом пакете выбрано равным К = 27iR/d, где R— радиус центрального фокального кольца, формируемого блоком мезооптических элементов и рассеивающей линзой на входных торцах световодов, при этом выходы системы формирования фотоэлектрических сигналов, число которых равно МК/L, соединены с L входами каждого из M аналоговых сумматоров, а М выходов аналоговых суммато ров соединены с входами блока отоб:ражения и записи данных.

1244606

M = h sin

К вЂ” радиус центрального фокального кольца, формируемого блоком мезооптических элементов и рассеивающей линзой на входных торцах световодов, при этом выходы системы формирования фотоэлектрических сигналов, число которых равно MK/L, соединены с входами каждого из М аналоговых сумматоров электрических импульсов„ а Й выходов аналоговых сумматоров электриИзобретение относится к экспериментальной физике элементарных частиц и может быть использовано при исследовании свойств .элементарных, в частности, короткояивущих частиц на пучках нейтрино от ускорителя.

Целью изобретения является повышение скорости получения информации о собьггиях в ядерной фотоэмульсии.

В.устройстве для поиска событий в ядерной фотоэмульсии блок.мезооптических элементов содержит рассеивающую линзу, образующие которой имеют вид дуг окружности или эллипса, ось симметрии указанных образующих совпадает с побочной осью блока мезооптических элементов, входные Торцы световодов установлены в месте расположения растянутых вдоль радиальной координаты изображений оптических сигналов на выходе блока мезооптических, элементов, число М кольцевых пакетов световодов выбрано равным

1Î

2О

ЗО

40 ческих импульсов соединены с входами блока отображения и записи данных.

Обычно отношение сигнала к фоновой засветке (S/N) не очень велико, и поэтому в реальных условиях всегда K ..

Устройство выполнено в соответстВии с топологическим свойством мультиплицированных изображений прямых следов частиц, если последние образуют событие.

В том случае, когда вершина события находится вблизи оптической оси предлагаемого устройства в пределах

;разрешения по радиальной координате, мультиплицированные изображения прямых следов частиц ложатся на окружность.

В устройстве входные и выходные торцы оптических световодов расположены и объединены в группы и жгуты.

Рассеивающая мезооптическая линза позволяет согласовать размеры мультиплицированных изображений прямых следов частиц с размером световодов и тем самым фиксировать вертикальную

z-координату вершины события с высокой точностью.

Введение группировки световодов в жгуты внутри каждого кольца световодов решает просто проблему шумов с использованием системы формирования фотоэлектрических сигналов только с одним уровнем дискриминации по амплитуде фотоэлектрического сигнала.

В устройство введены простые и дешевые аналоговые сумматоры импульсов электрического тока„ в нем нет систем формирования цифровьж сигналов (блок отображения и записи данных может быть выполнен в виде нецифровой системы).

На фиг. 1 показана принципиальная схема; на фиг. 2 — схемы расположения Входных TopUQB световодов кОль цевых пакетов, объединения выходных торцов световоцов в жгуты.

Устройство для поиска собьггий в ядерной фотоэмульсии работает следующим образом.

Свет проходит систему формирования сходящегося пучка света 1 через слой ядерной фотоэмульсии, расположенной на системе перемещения и контроля положения эмульсии 2, и формирует в области расположения мезооптического блока 3 Фурье-образцы проекций прямых следов частиц, образующих событие.

1244606

Мезооптический блок 3 совместно с рассеивающей линзой 4 формируют мезооптические сигналы прямых следов час— тиц на входных торцах оптических световодов 5. Если вершина события находится на оптической оси устройства, то сигналы прямых следов частиц, образующих событие,, лежат на одном и том же фокальном конце и попадают только в один из М кольцевых па- > 1 кетов оптических световодов 5. Если событие содержит, например, шесть следов частиц релятивистской ионизации, а также три серых или сплошных следа частиц, ионизация в которых в 15 шесть раз превышает релятивистскую ионизацию, .то в одном из М кольцевых пакетов оптических световодов 5 возникает сигнал, величина которого в

G + 6,3 = 24 раза превышает величину 20" сигнала от одного прямого следа частицы релятивистской ионизации. Если бы в слое ядерной фотоэмульсии не было фона, то число световодов в одном жгуте можно было взять равным полно- 25 му числу световодов в отдельном кольцевом пакете, т.е. равным К . Наличие фона в ядерной фотоэмульсии в виде отдельных зерен серебра и искривленных следов частиц создает фоновую ЗО засветку. Поэтому число оптических световодов 5 в одном жгуте кольцево;го пакета выбирают равным L = (S/N), где (S/N) — отношение сигнала к фоновой засветке. Как правило, всегда

L (К . Указанное выше ограничение на чиспо Ь позволяет использовать простейшую схему отбора сигналов всего с одним уровнем дискриминации, которая содержится на выходе системы д формирования фотоэлектрических сигна. лов 6. В тех случаях, когда на одном кольцевом пакете сигнал формируется одним или двумя прямыми следами частиц, то их суммарная интенсивность будет ниже уровня дискриминации, и такая информация не выйдет из блока формирования фотоэлектрических сигналов 6.

Техническое преимущество предлагаемого устройства состоит в том, что оно "видит" только событие и не откликается на отдельные не связанные общей вершиной прямые следы частиц. При этом полностью сохраняется и фиксируется z-координата вершины события, причем указанная информация поступает на выходе заявленного устройства одновременно по всей глубине слоя ядерной фотоэмульсии. Область сканирования в виде цилиндра диаметром Л и высотой h может перемещаться со скоростью, величина которой ограничена особенностями реализации системы перемещения и контроля поло жения ядерной фотоэмульсии.

Пример. Число М кольцевых пакетов равно 40. Разрешение по z-координате равно 5 мкм. Число жгутов в каждом кольцевом пакете К/L = 10.

При S/N 100 число световодов в одном жгуте выбрано равным Ь = 96.

Полное число световодов в одном кольцевом пакете равно К = 10 L = 960.

Число M аналоговых сумматоров равно

40. Диаметр световодов равен 50 мкм.

Радиус центрального фокального кольца R = 7,7 мм. Коэффициент линейного увеличения по радиальной координате пРи РазРешении мезооптического блока по радиальн и координате, равном

2,5 мкм, составляет N = 20. Быстродействие устройства в таком исполнении при скорости перемещения- ядерной фотоэмульсии, равной 10 см/с, равно

0,25 мм /с. По сравнению со скоросSO

Затем сигналы обрабатываются в аналоговых сумматорах 7 импульсов электрического тока и в блоках 8 отображения и записи данных.

Если вершина события не находится 55 на оптической оси, а лежим на расстоянии от оптической оси, превышающем разрешение мезооптического блока 3 по радиальной координате Л,то сигналы прямых следов частиц, образующих событие, попадут на кольцо, центр которого будет находиться на расстоянии от оптической оси, превышающем диаметр световодов d. Сигналы прямых следов частиц попадут на разные кольцевые пакеты, и суммирование сигналов призойдет в различных кольцевых пакетах. Результирующие сигналы будут иметь тем меньшую амплитуду,чем больше расстояние от центра кольца до оптической оси. Указанная амплитуда будет максимальна только тогда, когда вершина события лежит строго на оптической оси. Эта закономерность определяет ширину полосы сканирования слоя ядерной фотоэмульсии, равную или превышающую в два раза разрешение мезооптического блока 3 по радиальной координате д .

1244б06

Составитель С.Кондратенко

Техред И„Попович Корректор А.Обручар

Редактор Н.Слободяник

Заказ 3911/49

Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Гссударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г„ Ужгород, ул. Проектная, 4 тью ручного поиска событий, равной

3,5 ° 10 мм /с, и при эффективности ручного просмотра, равной 207. показатель производительности труда в данной реализации заявленного устройства в 350 раз выше, чем в ручном просмотре. Для и = 5 мкм показатель пгоизводительности труда составит 700.