Калориметр с дискриминацией черенковского излучения

 

Изобретение относится к приборам для регистрации ядерных излучений , более конкретно к калориметрам с дискриминацией черенковского излучения . Целью изобретения является улучшение энергетического и пространственного разрешения. Цель достигается тем, что калориметр содержит набор перемещающихся металлических и сцинтилляционных пластин, световод-сместитель спектра,причем световод-сместитель спектра содержит люминесцирующую добавку с временем высвечивания , меньшим времени высвечивания сцинтилляций сцинтилляционных пластин. Это позволяет дополнительно дискриминировать начальную часть светового сигнала и тем самым улучшить знергетическое и пространственное разрешение калориметра, 2 йл. с & (Л со 4 СО ел ND СЛ

Б0„„49525

А1 (я) 4 G Ol Т 1/20

ВСЮ; И1эч

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ВИЫ11о 1Т "м 4.,ф ф,, >, 4, Щ) i jjq > ссюэ сссстсмих сссиАлист1Ф есних

: = РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (46) 30.05.88. Бюл. У 20 (21) 3979660/40-25 (22) 21.11.85 (72) В.С.Дацко, Б.М.Красовицкий, В.Г,Лапшин, А.И.Пересыпкин, В.И.Ры— калин и В.Т.Скрипкина (53) 621.387.464(088.8) (56) Cherenkov and scintillation

licht measurements with scintillation glass SCQK, С.Е.Theodosion, W.Kononenko. IFEF. Trans actions on

Nuclear Science, Vol. NS-31, N 1, р.57.

Авторское свидетельство СССР

У 1215499, кл. С.OI T I/20, 1984. (54) КАЛОРИМЕТР С ДИСКРИМИНАЦИЕЙ

ЧЕРЕНКОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к приборам для регистрации ядерных иэлучений, более конкретно к калориметрам с дискриминацией черенковского излучения. Целью изобретения является улучшение энергетического и пространственного разрешения. Цель достигается тем, что калориметр содержит набор, перемещающихся металлических и сцинтилляционных пластин, световод-сместитель спектра, причем световод — сместитель спектра содержит люминесцирующую добавку с временем высвечивания, меньшим времени высвечивания сцинтилляций сцинтилляционных пластин. Это позволяет дополнительно дискриминировать начальную часть светового сигнала и тем самым улучшить энергетическое и пространственное разрешение калориметра, 2 ил.

1 349525

Изобретение относится к области нФ регистрации элементарных частиц в физике высоких чнергий с помопп ю адрон- т

55 ньгк и электромагнитных калориметрон и может использоваться в областях науки и техники, где применяются эти детекторы. !

1елью изобретения является улучшение энергетического и пространственного разрешения калориметра типа сэндвич металл-сцинтиллятор.

Сущность изобретения заключается во временной дискриминации черенковского излучения во всем характерном для него спектральном диапазоне. Для этого световод-сместитель спектра содержит люминесцирующую добавку с характерным временем высвечивания 2 меньшим времени высвечивания сцинтилляций сцинтилляционных пластин.

ЧеренковСкий свет, возникающий в светоноде и поглощенный содержащейся в нем спектросмещающей добавкой, а также прямой, непоглощенный, успеет собраться на фоторегистратор прежде, чем соберется основная часть светового импульса, обусловленного длительным свечением сцинтилляторов.Это позволяет дискриминировать начальную часть светового сигнала.

На фиг.1 приведено схематическое изображение отдельного модуля калориметра; на фиг,2 — блок-схема устройства для регистрации излучения согласно данному предложению. Модуль калориметра состоит иэ металлических радиаторов I, сцинтилляционных пластин 2, световода-сместителя спектра 3, кожуха 4, фотоприемника и электроники регистрации (на фиг.l не показаны).

Модуль работает следующим образом.

Высокоэнергетичная частица рождает в металлических радиаторах 1 ливень вторичных частиц, которые, пересекая сцинтиллятор 2 и световодсместитель спектра 3, испускают свет.

Свет, возникший в сцинтилляторе, "сцинтилляционный" и распространяющийся в направлении световода-сместителя спектра 3, выходит из сцинтиллятора 2, поглощается световодом-сместителем спектра З,испускается люминесцирующей добавкой световода 3 в более длинноволновом диапазоне и часть этого испущенного света, распространяющаяся вдоль световода 3 за счет полного внутреннего отраже20

50 юя, лостигаг т фотоприг.пипка, Свс г, oçííêèè0 в спг тополе — с .н с тите ле < неv, ра 3 <а счет чергнковского ичлучс ния частиц JlHBllFt в матери1JIE световолч 3 поглощчется люминесцируюп(ll добавкой, содержащейся в световоле 3, затем испускается л более длинноволновом диапазоне и часть испущенного света, распространяющегося в световоде 3 эа счет полного внутреннего отражения достигает фотоприемника, порождая совместно со "сцинтилляционной ком— понентой импульсшй сигнал в электронной схеме регистрации, Характерное время высвечивания добавок, используемых нами плл изготовления световодов-сместителей спектра, составляет 4 — 5 «с. Время высвечивчния люминесцирующей добавки, использу ощейся в сцинтилляторе, целесообразно Bhl0H рать более 10 †)2 нс, чтобы увеличение длительности вспьппки при прохождении световода (размывание эа счет разной оптической длины пути для раэньгх лучей и конечная длительность вьтсвечивания добавки в световоде-сместителе спектра) не приводило к сущест— венному перекрытию быстрой и медленной компонент импульса ° Сама же дискриминация быстрой компоненты электронного сигнала с фотоприемника достигается введением регулируемой задержки в цепь управления электронной схемы линейных ворот.

Один иэ возможных вариантов электроники регистрации представлен на фиг.2. Высокоэнергетичная частица пересекает сцинтилляционный счетчик

5 и модуль калориметра 6, вызывая в них сигналы, поступающие со счетчика 5 на формирователь 7, а с модуля

6 на усилитель 8. Сигнал с формирователя 7 поступает на регулируемую задержку 9 и с нее на схему 10— линейные ворота, на ее управляющий вход. Сигнал с усилителя 8 подают на вход линейных ворот 10. Выходной сигнал со схемы 10 подают на анализатор импульсов 11, синхрониэирующий импульс на который берут с формирователя 7 через соответствующую задержку 12. Формирователь 7 формирует импульс достаточной длительности для того, чтобы он заведомо перекрывал по времени импульс с усилителя 8.

Схема линейных ворот работает следующим образом. На время длительности импульса 7 линейные ворота 10 начи1 )4 9 52-) няют пропускать сигналы с усилителя 8 с дос тато шой линейностью, чтобы точнсс и вымерить измеряемую энергию частины в течение времени длиTpëüíîã÷и импульса формирователя 7.

Задержкой 9 можно "сдвигать" расположение имнульса 8 по отношению к переднему фронту формирователя 7 (двигать импульс с усилителя 8 внутри линейных ворот) и можно добиться такой ситуации, когда быстрая компонента импульса не будет пропускаться линейными воротами, Это означает, что на выходе линейных ворот будет наблюдаться сигнал, обусловленный в основном медленной компонентой.

Временное подавление предполагЬет использование фоторегистратора с высоким временным разрешением (на уровне единиц наносекунд) и .требуемой спектральной характеристикой — свет, испускаемый спектросмещающей.добавкой, должен регистрироваться с нысокой эффективностью.В случае, если трудцо согласовать зти требования, можно использовать фоторегистратор с низким временным разрешением, соответственно упростив электронику регистрации, а временную дискриминацию следует осуществлять с помощью электрооптического затвора (например, на основе ячейки Керра). При этом свет от снетонода пропускают через электронно-оптический затвор, а затем подают на фоторегистратор.

Оценки показывают, что при использовании добавок с временами высвечивания с, -5 нс и Г,- 70 нс черенковское излучение эа счет только нрс монной дискр ягннании подавляется практически полностью. Нами был реализован метод нрсмснной дискримина5 ции с использованием добанок со временем высвечивания 5 нс и !О нс. Измерения показывают, что при ослаблении полезного (сцинтилляционного) сигнала менее, чем н 2 раза фоновый

10 черенконский сигнал подавляется в

8 раз, т.е. отношение полезный сигнал/фон возрастает более, чем н 4 раза. Совместное использование спектральной дискриминации (снатовода15 сместителя с поглощающей добавкой) и временной дискриминации позволяет н указанном случае получить отношение сигнал/фон более 10.

20Формула изобретения

Калориметр с дискриминацией черенковского излучения, содержащий набор чередующихся пластинчатых металличес25 ких радиаторов и сцинтилляторон, а также снетонод-сместитель спектра, причем каждый иэ сцинтилляторов содержит люминесцирующую добавку, время высвечивания которой не превышает

30 времени высвечивания спектросмещаю- . щей добавки световода-сместителя спектра, :.îäåpæàùåãî светофильтрующую добавку, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергеЗ5 тического и пространственного разрешения калориметра, в сцинтилляторы введена люминесцирующая добавка со временем высвечивания, бол шим времени нысвечивания спектросмещающей

40 добавки светонода-сместителя спектра.

1349525 од

Составитель В Дрыгин

Редактор О.Юркова Техред Л.Сердюкова Корректор H MycKa

Заказ 3389

Тираж 522 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5

П о роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4