Криогенная пузырьковая камера

 

Изобретение касается исследования свойств элементарных частиц с помощью пузырьковых камер. Цель изобретения - повышение точности регистрации событий в криогенной пузырьковой камере. Цель достигается тем, что камера содержит рабочий объем 1, заполненный рабочей жидкостью 2, последовательно расположенных систему 3 освещения, теплое окно 4 в вакуумном кожухе 5, плоское зеркало 6, расположенное под углом к оптической оси лучей от системы 3 совмещения. Рабочий объем 1 камеры располагается по ходу лучей, отраженный от зеркала 6. Далее по ходу лучей, прошедших через рабочий объем 1, располагаются под углом к оси плоское зеркало 7, теплое окно 8, система 9 регистрации. Рабочий объем 1 камеры и зеркала 6 и 7 расположены внутри холодного радиационного экрана 10, охлаждаемого с помощью теплообменника 11. Зеркала 6 и 7 имеют узкополосное диэлектрическое покрытие. Конструкцию криогенной пузырьковой камеры можно использовать с любым вариантом схемы фотографирования или для визуального наблюдения криогенных жидкостей с непрерывной подсветкой как в системах "напросвет", так и с световозвращателем на задней стенке камеры. 1 ил.

Изобретение касается исследования свойств элементарных частиц с помощью пузырьковых камер. Целью изобретения является повышение точности регистрации событий в криогенной пузырьковой камере путем защиты ее рабочего объема от ИК-излучения без внесения дополнительных искажений. На чертеже схематично изображена предлагаемая криогенная пузырьковая камера. Криогенная пузырьковая камера содержит рабочий объем 1 камеры, заполненный рабочей жидкостью 2, последовательно расположенные систему 3 освещения, тепловое окно 4 в вакуумном кожухе 5, плоское зеркало 6, расположенное под углом к оптической оси лучей от системы 3 освещения. Рабочий объем 1 камеры располагается по ходу лучей, отраженных от зеркала 6. Далее по ходу лучей, прошедших через рабочий объем 1, располагаются под углом к их оси плоское зеркало 7, теплое окно 8, система 9 регистрации. Рабочий объем 1 камеры и зеркала 6 и 7 расположены внутри холодного радиационного экрана 10, охлаждаемого с помощью теплообменника 11. В радиационном экране 10 имеются отверстия для освещения рабочего объема 1 камеры и регистрации событий. Расположение зеркал 6 и 7, теплых окон 4 и 8 и конструкции экрана 10 с отверстиями выбрано таким, чтобы ИК-излучение от теплых поверхностей не попадало непосредственно в рабочий объем 1 камеры. Иначе говоря, рабочий объем камеры расположен в области полного экранирования (геометрической тени) от ИК-излучения теплых поверхностей вакуумного кожуха 5 и теплых окон 4 и 8. Границы этой области на чертеже обозначены прямыми, являющимися продолжениями отрезков A₁ B₁ и A₂ B₂. В оптической системе камеры используются специальные зеркала 6 и 7 с узкополосным диэлектрическим покрытием, отражающим с высокой эффективностью только рабочий диапазон спектра, используемого для освещения (коэффициент отражения ρ ≥ 99,8%). Подложка этих зеркал выбрана из материала, прозрачного для ИК-излучения. Для температур, характерных для криогенных пузырьковых камер, ИК-излучение является наиболее энергонесущим в диапазоне 5 20 мкм. Поэтому материалом для подложки может служить, например, оптическая керамика типа КО-6, прозрачная в диапазоне длин волн 0,9 29 мкм. Коэффициент ее пропускания в этом диапазоне при нанесении просветляющего покрытия достигает 99% Таким образом, зеркало с такой подложкой и узкополосным диэлектрическим покрытием будет одновременно выполнять две функции: 1) отражать в рабочий объем камеры только рабочий диапазон спектра; 2) пропускать практически без поглощения ИК-излучение. Работа предлагаемой криогенной пузырьковой камеры осуществляется следующим образом. После срабатывания системы расширения, прохода пучка заряженных частиц через рабочую жидкость 2 и образования в ней треков частиц подается команда на запуск системы 3 освещения. Импульс света проходит через теплое окно 4, отражается от зеркала 6 и после прохода через рабочую жидкость 2 и отражения от зеркала 7 через окно 8 попадает в систему 9 регистрации. Непрерывное ИК-излучение от теплых окон 4 и 8 поглощается холодным радиационным экраном 10, а та его часть, которая попадает на зеркале 6 и 7, проходит сквозь них и затем поглощается холодным экраном 10. В предлагаемой криогенной пузырьковой камере по сравнению с известной в рабочий объем 1 будет попадать значительно меньше ИК-излучения (приблизительно 1% и приблизительно 5% соответственно). Кроме того, из-за того, что ИК-излучение будет проходить через зеркала 6 и 7 практически без поглощения, эти зеркала не будут испытывать тепловых нагрузок и останутся плоскими. Из того факта, что изготовленное с достаточной точностью плоское зеркало является единственно возможным безаберрационным оптическим элементом, следует, что введение зеркал с описанными свойствами в предлагаемую криогенную пузырьковую камеру не вносит искажений в систему регистрации событий. Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить точность регистрации событий в криогенной пузырьковой камере по сравнению с прототипом примерно в 2 раза. В случае необходимости еще более снизить тепловую нагрузку на рабочий объем камеры следует использовать например, по два последовательно расположенных оптически связанных зеркала (попарно со стороны системы освещения и со стороны системы регистрации). В таком случае теплоприток в камеру за счет ИК-излучения снизится с приблизительно1 до приблизительно 0,01% Предлагаемую конструкцию криогенной пузырьковой камеры можно использовать с любым вариантом схемы фотографирования, а также голографирования или для визуального наблюдения криогенных жидкостей с непрерывной подсветкой как в системах "напросвет", так и с световозвращателем на задней стенке камеры.

Формула изобретения

Криогенная пузырьковая камера, содержащая вакуумный кожух с теплыми окнами, в котором находится рабочий объем камеры, окруженный холодным радиационным экраном с отверстиями для освещения и регистрации событий, регистрирующую систему и систему освещения, оптически связанные через тепловые окна в вакуумном кожухе и отверстия в холодном радиационном экране с рабочим объемом камеры, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности регистрации событий в криогенной пузырьковой камере, в нее дополнительно введены по крайней мере два холодных плоских зеркала с узкополосным диэлектрическим покрытием, отражающим рабочий диапазон спектра, зеркала расположены внутри холодного радиационного экрана, подложка зеркала выполнена из материала, прозрачного для инфракрасного излучения, причем первое зеркало расположено по ходу пучка освещения под углом к его оси для оптической связи системы освещения и рабочего объема камеры через теплое окно в вакуумном кожухе и отверстия в холодном радиационном экране, второе зеркало расположено по ходу пучка регистрируемых лучей под углом к его оси для оптической связи рабочего объема камеры с системой регистрации через отверстия в холодном радиационном экране и теплое окно в вакуумном кожухе, а рабочий объем камеры расположен в зоне его полного экранирования от прямого инфракрасного излучения теплых поверхностей.

РИСУНКИ

Рисунок 1