Устройство для просмотра ядерной фотоэмульсии

 

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и может быть использовано в технике для просмотра следов ядерных частиц в фотоэмульсии . Цель изобретения состоит в том, чтобы повысить пространственное размещение устройства по следу на всю глубину слоя ядерной фотоэмульсии . Устройство для просмотра ядерной фотоэмульсии пояснено чертежом , где 1 - система формирования сходящегося пучка света, 2 - система перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии, 3 - две цилиндрические линзы,4 - два экрана из световодов. Сущность изобретения заключается в том, что проблема глубины резкости при высоком разрешении цилиндрической линзы решена при помощи ступенчатой конструкции световодов , выполняющих одновременно функцию экранов. В устройстве впервые для решения проблемы глубины резкости применена оригинальная ступенчатая конструкция световодов. I ил. а 59 (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (!1) (50 4 С 01 Т 5 1О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

k АВТОРСКОМУ СВИД ТЕЛЬСТВО У

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ПННТ СССР (21) 4204615/31-25 (22) 04. 03. 87 (46) 30.01.89. Бюл. У 4 (7l) Объединенный институт ядерных исследований (72) Л.М. Сороко (53) 539.1.073.7(088.8) (56) Вейнберг В.Б., Саттаров Д.С.

Оптика световодов.-Л.: Машиностроение, 1 969,,с. 3-28.

Авторское свидетельство СССР . У 1397865, кл. G 01 Т 5/10, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОСМОТРА ЯДЕРНОЙ

ФОТОЭМУЛЬСИИ (57) Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и может быть использовано в технике для просмотра следов ядерных частиц в фотоэмульсии. Цель изобретения состоит в том, чтобы повысить пространственное размещение устройства по следу на всю глубину слоя ядерной фотоэмульсии. Устройство для просмотра ядерной фотоэмульсии пояснено чертежом, где 1 — с ис тема фо рмиро в ания сходящегося пучка света, 2 — система перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии, 3 — две цилиндрические линзы,4 — два экрана из световодов. Сущность изобретения заключается в том, что проблема глубины резкости при высоком разрешении цилиндрической линзы решена при помощи ступенчатой конструкции световодов, выполняющих одновременно

С2

Ж функцию экранов. В устройстве впервые для решения проблемы глубины pesкости применена оригинальная ступенчатая конструкция световодов. I ил.

1455328

Изобретение относится к экспери-! ,ментальной физике и может быть использовано в методике ядерной фотоэмульсии (ЯФЭ) для изучения взаимодейст5 вия ядер при высоких энергиях.

Цель изобретения — повышение пространственного разрешения устройства по следу на всю глубину ЯФЭ при .сохранении высокой скорости просмот, ра ЯФЭ в условиях большой плотности прямых следов части на-единицу площади ЯФЭ.

На чертеже схематически изображе- 15 ио устройство для просмотра ЯФЭ.

Предлагаемое устройство содержит ! систему 1 формирования сходящегося !

: пучка света, систему 2 перемещения и контроля положения ЯФЭ, цилиндри- 20, ческие линзы 3 и экраны из световоI дов 4.

При освещении ЯФЭ сходящимся пучком света из системы 1 происходит дифракция света на прямых следах час- 25 тиц. Дифрагированные лучи света,пройдя через цилиндрические линзы 3, пре- образуются в два мезооптических изоб» ражения, которые формируются на входных торцах световодов 4 экрана.

Мезооптическое изображение прямого следа А, расположенного перпендикулярно плоскости чертежа, находится ближе к цилиндрической линзе, чем мезооптическое изображение прямого 3у следа Б. Так как в предлагаемом устройстве нет ограничений угла h8 стягиваемого цилиндрической линзой, возникает традиционная проблема глу= бины резкости, которая решается путем40 замены плоского экрана набором линеек оптических световодов 4. Расстояние между сфокусированными мезооптическими изображениями прямых следов

А и Б составляет ЬМ cos9 . Мезоопти- д

2 ческое изображение далекого следа частицы В формируется на самой ближайшей линейке световодов, а мезооптическое изображение близкого следа частицы А формируется на самой дале"0 кой линейке световодов. Лучи света вблизи соответствующих кроссоверов сфокусированных мезооптических изображений захватываются в световод и далее не расходятся, как в свободном пространстве. Сфокусированные мезооптические изображения прямых следов частиц переносятся на выходные торцы световодов 4.

Чтобы размер отдельного световода не ухудшал пространственное разрешение устройства в целом, диаметр световода выбирают меньшим размера мезооптического изображения на выходных торцах световодов, равного — FM.

9.

Отсюда и — ГМ

Чтобы произвести захват мезооптических изображений со всей толщины

ЯФЭ, число линеек световодов должно быть выбрано так, чтобы крайние следы А и Б давали мезооптические изображения на реальных входных торцах световодов, а не в свободном пространстве. Длина соответствующей обz

f ласти равна bM cos 0 . Отсюда Ы >

>ЬМ з1.п 9 . Глубина фокуса, составляющая величину hM cos0, должна быть

2 равномерно распределена среди N линеек световодов. Это значит, что высота ступеньки b должна быть выбрана из условия

bM cos0 hM соз9

z и

N hM sing

Из этого выражения видно, что при

9 = 0 размер Ь стремится в бесконечность. Это значит, что при 6 = 0 проблему глубины фокуса таким методом решить невозможно. В предлагаемом устройстве, как и в прототипе, B = 20 С.

Проблему глубины резкости нельзя решить простым поворотом экрана наблюдения. Так, в реальных условиях наблюдения угол на который надо было бы повернуть плоскость плоского экрана наблюдения, равен

arctgMstg 8 arctg 27,4= 88 . Лучи света отражаются от такого экрана, как от зеркала.

Устройство для просмотра ЯФЭ работает следующим образом.

Включают системы 1 -и 2 ЯФЭ устанавливают так, чтобы прямые следы частиц шли параллельно образующим цилиндрической линзы 3. Проверяют наводку на фокус путем перемещения каждого из экранов со световодами

4. Если прямой след частицы закончил" ся в пределах поля зрения устройства, то оператор фиксирует исчезновение соответствующих мезооптических изображений одновременно на двух экранах. Информация о 2-координате такого следа частицы содержится в продольных координатах Х двух мезоз

14 оптических изображений, а угол ориентации — в поперечной координате Y.

Техническое преимущество заявленного устройства состоит в том, что оно может быть использовано для просмотра ЯФЭ как с малой, так и с большой плотностью прямых следов частицы на единицу площади ЯФЭ беэ снижения номинального быстродействия.

Пример, В типичных условиях ширина прямого следа частицы высокой энергии.- высокой ионизации равна

l 5 мкм, толщина слоя ЯФЭ h = 0,2 мм.

Фокусное расстояние цилиндрической линзы F = 30 мм, коэффициент линейного увеличения цилиндрической линзы

М = 10. При ширине цилиндрической линзы D = 6 мм диаметр отдельного световода d выбирают из условия

M%F

Й(у

55328

Формула изобретения

Устройство для просмотра ядерной фотоэмупьсии, содержащее систему

5 формирования сходящегося пучка света, систему перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии, две цилиндрические линзы, установленные так, что их образующие параллельны

ы для наблюдения двух мезооПтичеСких изображений (правого и левого) по обе стороны от оптической оси устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, 15 что, с целью повышения пространственного разрешения устройства по предмету, каждый иэ двух экранов для наблюдения меэооптических изображений прямых следов частиц выполнен в виде набора линеек из оптических световодов, упакованных в виде дискретных ступенек, входные торцы световодов обращены к соответствующей цилиндрической линзе, диаметр отдельного световода d выбран из условия

d4 — F И

D а именно d = 15 мкм.

Число ступенек N выбирают из условия

hM sine 0,2 10 0,344

d )5 а именно N = 50. . Высоту ступеньки Ь выбирают из условия где

2 2

Ь hM = ЬМ dcose = Vdctge

N hMsin 0

410 мкм, 35 причем 9 = 20 о

Как следует из расчетов, а также из приведенных экспериментов при фо-.. кусном расстоянии Г„„ = 38 мм, ши-. 40 рина цилиндрической линзы D 2 мм.

Это значит, что разрешение по предмету в прототипе составляет

%FÄ 0,6 30

9 мкм.

Ь = Md ctgI, — длина волны света;

30 — ширина цилиндрической линзы; — фокусное расстояние цилиндрической линзы, М вЂ” коэффициент линейного увеличения цилиндрической линзы, число ступенек N выбрано иэ условия

Md >hM sin 9> где h — глубина слоя ядерной фотоэмульсии;

9 — угол, под которым расположена каждая цилиндрическая линза к оптической оси устройства, высота ступеньки Ь, образованной входными торцами световодов двух располо45 женных рядом линеек из световодов, выбрана из условия

Так как разрешение по предмету в предлагаемом устройстве составляет

3 мкм, то плотность прямых следов частиц в ЯФЭ на единицу площади можно повысить в 3 раза без уменьшения скорости просмотра.

l выходные торцы всех световодов обра5О зуют плоский экран, при этом входные торцы самых длинных световодов расположены под меньшим углом к оптической оси устройства, чем входные торцы самых коротких световодов.