Устройство для идентификации заряженных частиц высоких энергий

 

Изобретение относится к экспериментальной физике частиц высоких энергий, преимущественно к устройствам для идентификации быстрых заряженных частиц по рентгеновскому переходному излучению (РПИ). ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ - ПОВЫШЕНИЕ ЗАГРУЗОУСТОЙЧИВОСТИ, ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ И УПРОЩЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ УСТРОЙСТВА. ЦЕЛЬ ДОСТИГАЕТСЯ ТЕМ, ЧТО В КАЧЕСТВЕ РЕГИСТРАТОРА ИОНИЗАЦИИ ИСПОЛЬЗОВАНА ЛАВИННАЯ КАМЕРА, СОСТОЯЩАЯ ИЗ АНОДНЫХ И КАТОДНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ, ПРОМЕЖУТКИ МЕЖДУ КОТОРЫМИ ЗАПОЛНЕНЫ МЕТАНОМ ИЛИ ГЕЛИЕМ. ПРИ ЭТОМ АНОДНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ, ВЫПОЛНЕННЫЕ ИЗ ОРГАНИЧЕСКОЙ ПЛЕНКИ ТОЛЩИНОЙ 20-80 МКМ, ПОКРЫТЫЕ СЛОЕМ АЛЮМИНИЯ ТОЛЩИНОЙ 300А°, ИГРАЮТ РОЛЬ РАДИАТОРА РПИ, а катодные электроды, выполненные из органической пленки толщиной 0,5-5мкм, покрытие с обеих сторон слоем тяжелого металла толщиной 1000-2000 А<SP POS="POST">2</SP>, служат одновременно поглотителем и конвертором квантов РПИ. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

ОСНОВ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 01 Т 1 38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОТКРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4465288/40-25 (22) 30.05.88 (46) 23.12.89. Вюл. У 47 (72) А.Т. Авунджян и А.Г. Оганесян (53) 621.387(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1000959, кл. С 01 Т 1/38.

Dolposhein В. Transition Radiation

detectors and Particle Identifi—cation. — Nucl Instr and Methods, v. 252, 1986, р. 137-144. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ

ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ (57) Изобретение относится к экспериментальной физике частиц высоких энергий, преимущественно к устройствам для идентификации быстрых заряженных частиц по рентгеновскому переходному излучению (РПИ). Цель

Изобретение относится к экспериментальной физике частиц высоких энергий и элементарных частиц, преимущественно к устройствам для идентификации частиц посредством рентгеновского переходного излучения (РПИ).

Цель изобретения — повышение загрузочной устойчивости устройства, упрощение его конструкции и повыше- ние эксплуатационной надежности без ущерба для его разрешающей способности при идентификации частиц.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Устройство содержит 100 слоев 1 .из лавсана, толщиной 40 мкм, чере2 изобретения — повышение загруэоустойчивости, эксплуатационной надежности и упрощение конструкции устройства. Цель достигается тем, что в качестве регистратора ионизации использована лавинная камера, состоящая из анодных и катодных электродов, промежутки между которыми заполнены метаном или гелием. При этом анодные электроды, выполненные из органической пленки толщиной 2080 мкм, покрытой слоем алюминия толщиной 300 А, играют роль радиатора

РПИ, а катодные электроды, выполненные иэ органической пленки толщиной

0,5-5 мкм, покрытые с обеих сторон слоем тяжелого металла толщиной

1000-2000 А, служат одновременно поглотителем и конвертером квантов

РПИ. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. дующихся со слоями 2 из тонкой органической пленки, покрытой с обеих сторон слоем золота толщиной 10002000 А. Пленки 1 иэ лавсана покрыты

О слоем алюминия толщиной 300 А. Промежутки между слоями пленок 3 заполнены гелием. Пленки 1 из лавсана с алюминиевым покрытием являются одновременно как радиаторами РПИ, так и анодными электродами лавинных камер.

Пленки 2, покрытые слоем золота, являются одновременно как конвертераии квантов РПИ, так и катодными электродами лавинных камер.

Устройство работает следующим образом.

1531044

Идентифицируемая частица, пролетая через устройство, в радиаторах 1 образует кванты РПИ, число и энергия которых определяются Лоренц-фактором частицы у Е/mc . Часть квантов поглощается в конвертерах 2, в результате чего образуются фотоэлектроны. Если пробег последних превышает толщину конвертера, то они выходят в газовый промежуток 3, где происходит газовое усиление, определяемое величиной

M = exp fa(d — х)), 15

40 где с — первый коэффициент Таунсенда (величииа, которая характерна для данного газа);

d — расстояние между анодом и катодом; 20 — расстояние от точки ионизации до катода.

Поскольку в случае квантов РПИ энергия фотоэлектронов не превышает

20-40 КэВ, они остановятся в непо- 25 срецственной близости от катода, образовав кластер ионизации. Следовательно, газовое усиление для всех случаев иониэации, создаваемой фотоэлектронами, будет максимальным. 30 о

Выбор интервала 1000-2000 А толщин конвертера обусловлен тем, что при меньшж< толщинах уменьшается вероятность поглощения в них квантов РПИ, а при болыпнх толщинах резко умень35 шается эффективность выхода из них фотоэлекгронов.

В детекторе такого типа фоновым процессом, ограничивающим разрешающую способность, являются дельтаэлектроны, образующиеся в самом радиаторе (точнее, в веществе катодов), а также в газовом промежутке лавинных кам: р . Поскольку количество вещества, содержащееся В каждом катоде BechMG 45 мало (О,?-0,5 мГ/см ), соответственно мала и вероятность образования в них дельта-электронов ° Вероятность регистрации их еще меньше, поскольку пробег дельта-электронов может быть меньше толщины катода. Вероятность .регистрации дельта-электронов, образующихся в газе, пренебрежимо мала, либо, во-первых, в качестве рабочего газа можно выбрать гелий, и, во-вторы-.;, если дельта-электрон образовал55

cs; уже на расстоянии (0,25-0,3)d от катода, то газовое усиление будет равно 0,1M„„, (при M „„= 10 -10 ).

Наконец, дельта-электроны, образовавшиеся в анодах камер, если их пробег несопоставим с расстоянием анодкатод, что весьма маловероятно, практически не образуют газового усиления и не регистрируются.

Использование в детекторах РПИ лавинных камер предлагаемой конструкции обеспечивает по сравнению с известными устройствами повышение загрузоустойчивости по крайней мере в десять раз, при этом анодные и катодные плоскости регистраторов иониэации изготовлены из металлизированных пленок, а не из нитей, что не только резко упрощает конструкцию, но и повышает надежность работы детектора.

Кроме того, использование в качестве рабочего газа гелия или азота вместо ксенона исключает необходимость в громоздкой системе очистки и циркуляции газа.

Формула изобретения

1. Устройство для идентификации заряженных ч стиц высоких энергий, состоящее из радиаторов рентгеновского переходного излучения (РПИ) и регистратора ионизации, содержащих катодные электроды, служащие одногременно конвертерами и поглотителями квантов РПИ, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения загрузоустойчивости, повышения эксплуатационной надежности и упрощения конструкции, регистраторы ионизации выполнены в виде лавинных камер, промежутки между катодными и анодными электродами заполнены рабочим газом.

2, Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в указанных лавинных камерах катодные электроды выполнены из органической пленки, покрытой слоем тяжелого металла, толщиной 1000"2000 3,, а анодные

1лектроды выполнены из органических пленок, покрытых слоем алюминия.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что промежутки между катодными и анодными электродами заполнены газами из группы, включающей гелий и метан, 1531044

1 1

1 2

Составитель В. Сосновцев

Техред М. Ходанич КорректоРМ. Самборская

Редактор Н. Тупица

Заказ 7951/47 . Тираж 484 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101