Устройство для просмотра ядерной фотоэмульсии

 

Изобретение относится к ядерной физики , а именно к экспериментальной физике элементарных частиц, и может быть использовано при исследовании короткоживущих элементарных частиц на пучках нейтрино от ускорителя. Цель изобретения - повышение достоверности обнаружения частиц заданной ориентации за счет повышения отношения сигнал/шум. В устройство, содержащее систему 1 формирования мезооптических изображений прямых следов частиц заданной ориентации,блок 2 перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии, два световода 3, два фотоприемника 4 и блок 9 записи и обработки сигналов, введены два дифференцирующих блока 5, два инвертора 6, четыре дискриминатора 7 и четыре таймера 8. В блок 9 записи и обработки сигналов поступают четыре фотоимпульса от каждого прямого следа частиц заданной ориентации, время задержки между которыми определяет Z-координату прямого следа частицы, а среднее время появления четырех фотоимпульсов - х-координату прямого следа частицы. 1 ил (Л с о ел ю о со о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 Т 5/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4461561/25 (22) 15.07.88 (46) 30.06.91. Бюл, N 24 (71) Объединенный институт ядерных исследований (72) Л.М. Сороко (53) 539. 1.073.7(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N743424,,кл,,G 01 Т 5/10, 1981.

Авторское свидетельство СССР

N 1103691,,кл. 6 01 Т 5/10, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОСМОТРА ЯДЕРНОЙ ФОТОЭМУЛЬСИИ (57) Изобретение относится к ядерной физики, а именно к экспериментальной физике элементарных частиц, и может быть использовано при исследовании короткоживущих элементарных частиц на пучках нейтрино от ускорителя. Цель изобретения — повышение

„„. Ж„„1659936 А1 достоверности обнаружения частиц заданной ориентации за счет повышения отношения сигнал/шум. В устройство, содержащее систему 1 формирования меэооптических изображений прямых следов частиц заданной ориентации, блок 2 перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии, два световода 3, два фотоприемника 4 и блок 9 записи и обработки сигналов, введены два дифференцирующих блока 5, два инвертора 6, четыре дискриминатора 7 и четыре таймера 8. В блок 9 записи и обработки сигналов поступают четыре фотоимпульса от каждого прямого следа частиц заданной ориентации, время задержки между которыми определяет Z-координату прямого следа частицы, а среднее время появления четырех фотоимпул ьсов — x-координату прямого следа частицы. 1 ил.

1659936

Изобретение относится к ядерной физике, а именно к экспериментальной физике элементарных частиц, и может быть использовано при исследовании короткоживущих элементарных частиц на пучках нейтрино от ускорителя.

Целью изобретения является повышение достоверности обнаружения частиц заданной ориентации за счет повышения отношения сигнал/шум.

На чертеже представлена функциональйая схема устройства для просмотра ядерной фотоэмульсии.

Устройство содер>кит систему 1 формирования мезооптических изобра>кений прямых следов частиц заданной ориентации, блок 2 перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии, два световода 3, два фотоприемника 4, два дифференцирующих блока 5, два инвертора 6, четыре дискриминатора 7, четыре таймера 8 и блок 9 записи и обработки сигналов.

Световоды 3 подстыкованы входными торцами к меэооптическому зеркалу системы 1 формирования мезооптических изображений прямых следов частиц заданной ориентации в месте, где находятся мезооптические изображения, и выходными торцами соответственно к первому и второму фотоприемникам 4. Выходы первого и второго фотоприемников 4 соединены с входами соответственно первого и второго

Дифференцирующих блоков 5, Первый дифференцирующий блок 5 подключен первым выходом через первый дискриминатор 7 к информационному входу первого таймера 8й вторым выходом через последовательно соединенные первый инвертор и второй дискриминатор 7 к информационному входу второго таймера 8. Второй дифференцирующий блок 5 подсоединен первым выходом

-через последовательно соединенные второй инвертор 6 и третий дискоиминатор 7 к информационному входу третьего таймера

8 и вторым выходом через четвертый дискоиминатор 7 к информационному входу четвертого таймера 8. Выходы всех таймеров 8

:оединены с соответствугощими информационными входами блока 9 записи и обработки сигналов, подключенного управляющим входом к управляющим вхо,цам всех таймеров 8 и к выходу блока 2 перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии.

Устройство для просмотра ядерной фотоэмульсии работает следующим образом.

Включают систему 1 формирования мезооптических изобра>кений прямых следов частиц заданной ориентации, блок 2 перемещения и контроля поло>кения ядерной

15 заданной ориентации. Мезооптические изображения прямого следа частицы попадают

55 фотоэмульсии, фотоприемники 4, дифференцирующие блоки 5, инверторы 6 сигналов, дискриминаторы 7, таймеры 8 и блок 9 записи и обработки сигналов, Ядерную фотоэмульсию устанавливают в рабочее положение и задают скорость перемещения ч в блоке 2.

Система 1 формирования мезооптических изображений прямых следов частиц заданной ориентации создает два мезооптических изображения, которые находятся вблизи входных торцов световодов

3 и параллельны ориентации мезооптических изображений прямого следа частицы на входные торцы световодов 3 в различные моменты времени, и разница между ними является мерой z-координаты наблюдаемого следа частицы. Сигналы фототока в фотоприемниках 4 возникают при безостановочном движении ядерной фотоэмульсии. Каждый из них имеет вид импульса фототока l(t), слабо возвышающегося над фоном. Суммарный сигнал из импульса фототока l(t) и фона ly(t) с выходов фотоприемников 4 подвергается дифференцированию

10 времени с соответствующих дифференцирующих блоках 5. На двух выходах каждого дифференцирующего блока 5 возникают две компоненты продифференцированного сигнала фототока: положительная и отрицательная.

Обе компоненты сигналов с выходов дифференцирующих блоков 5 подвергаются дискриминации по амплитуде в дискриминаторах 7 каждого плеча устройства, при этом отрицательная компонента сигнала сначала проходит через соответствующий инвертор 6. Всего формируется четыре сигнала: два в левом и два в правом плечах устройства. Отсчеты моментов появления указанных четырех сигналов производятся при помощи четырех таймеров 8. Тактовые сигналы времени вырабатываются на выходе блока 2 перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии и подаются на управляющий вход всех таймеров 8.

Процесс просмотра ядерной фотоэмульсии ведут в режиме практически равномерного перемещения ядерной фотоэмульсии относительно центра поля зрения устройства со скоростью к Если шаг отсчета блока 2 перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии равен

Лх, то тактовая частота стробирующих импульсов равна f=v/ ЛХ.

Так, для v=10 мм/с и Л Х =1 мкм имеет

f=10 кГц, 1659936

Непостоянство скорости перемещения ядерной фотоэмульсии не скажется на точности измерений моментов времени появления сигналов таймерами 8, поскольку одновременно с уменьшением (увеличением) скорости перемещения ч будет соответственно снижаться (повышаться) частота следования тактовых импульсов на выходе блока 2 перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии.

Для каждого следа частицы в блок 9 записи и обработки сигналов заносятся значения четырех отсчетов моментов времени появления положительного импульса левого мезооптического изображения т +, отрицательного импульса левого мезооптического изображения т, а также соответствующие величины г - и тя- для правого мезооптического изображения.

При этом координата х зарегистрированного следа частицы определяется по формуле:

„= (. ++ — +А+Р— ), (1) э координата z — по формуле

z z= — ((т ++т = -А+Р— )), (2)

Разности д =ч(+- -)

8R =Чф- — Р-) J (3) несут информацию об эффективном диаметресветоводов 3 и являются постоянными величинами. Их можно использовать как критерии выделения полезного сигнала из фона, А именно, если разность д или др имеет нестандартное значение, то это указывает однозначно на то, что наблюдаемые четыре импульса фототока вызваны случайными флуктуациями фоновой засветки. Для проверки этого вывода измерения в этом месте производят повторно.

Если в процессе перемещения ядерной фотоэмульсии относительно центра поля зрения устройства прямой след частиц попадает в поле зрения устройства, то торцы световодов 3 освещаются узкими полосками света и на выходе обоих фотоприемников

4 возникают сигналы фототока. Пройдя через соответствующие дифференцирующие блоки

5 и инверторы 6, преобразованные сигналы поступают на информационные входы таймеров 8, Значение. моментов времени появления четырех импульсов фототока д -, т ., Д и т" — заносятся в блок 9 записи и обработки сигналов, По завершении просмотра ядерной фотозмульсии оператор вызывает из блока 9 записи и обработки сигналов всю поступившую информацию и

50

55 вым выходом через последовательно соединенные второй инвертор и третий

40 отбрасывает все фоновые комбинации из четырех зарегистрированных сигналов. В среднем число полезных событий в форме прямых следов частиц заданной ориентации составляет 8 — 10 на заданном участке ядерной фотоэмульсии площадью 1 см2.

Использование изобретения повышает достоверность обнаружения частицы заданной ориентации зэ счет улучшения отношения сигнал/шум, достигаемого тем, что в данном устройстве наблюдаются и регистрируются дифференцированные образы сигналов фототока, содержащие информацию о флуктуационной компоненте сигнала.

Формула изобретения

Устройство для просмотра ядерной фотоэмульсии, содержащее блок перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии, два световода, двэ фотоприемника, двухканальный блок записи и обработки сигналов и систему формирования мезооптических изображений прямых следов частиц заданной ориентации, состоящую из источника когерентного пучка света, линзы преобразования Фурье и мезооптического зеркала, к которой подсоединены оба световода входными торцами, а выходными торцами — к входам соответственно первого и второго фотоприемников, о т л и ч аю щ е е с я тем, что. с целью повышения достоверности обнаружения частиц заданной ориентации за счет повышения отношения сигнап/шум, в него введены два дифференцирующих блока. два инвертора, четыре дискриминатора и четыре таймера, а блок записи и обработки сигналов выполнен четырехканальным и управляемым и подсоединен управляющим входом к выходу блока перемещения и контроля положения ядерной фотоэмульсии и к управляющим входам всех таймеров, выходы первого и второго фотоприемников соединены с входами соответственно первого и второго дифференцирующий блоков, первый дифференцирующий блок подключен первым выходом через первый дискриминатор к информационному входу первого таймера и вторым выходом через последовательно соединенные первый инвертор и второй дискриминатор к информационному входу второго таймера, втдрой дифференцирующий блок подсоединен пердискриминатор к информационному входу третьего таймера и вторым выходом через четвертый дискриминатор к информационному входу четвертого таймера, выходы всех

1659936

Составитель В.Костюхин

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Н.Король

Редактор А,Лежнина

Заказ 1843 Тираж 298 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 таймеров соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым информационными входами блока записи и обработки сигналов,