Способ измерения скорости релятивистских заряженных частиц

 

Изобретение относится к технике измерения основных физических в.еличин в области физики атомного ядра и элементарных частиц. Цель изобретения расширение диапазона измеряемых ско.- ростей и повышение точности измерений. Релятивисткне заряженные частицы направляют на монокристаллическую пластинку , установленную под произвольным углом к направлению распространения частиц одной из кристаллографических плоскостей с плотной упаковкой. Регистрируют генерируемое заряженными частицами рентгеновское излучение. Повог ротом пластинки устанавливают уголФ, соответствующий максимуму регистрируемого рентгеновского излучения. Измеряют угол Ф и угол $ выхода вторичного излучения и определяют его энергию i, при этом скорость частиц вычисляют из выражения, приведенного в формуле изобретения. (П

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 О 01 Т 1/Зб с

OllHCAHHE NSQEPETE>g

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (46) 23.03.93. Бюл. 11. 11 (21) 4730557/25 I (22) 14.08.89 (71) Харьковский физико-технический институт

72 В.Л.Ио оховский и В.В.Мороховский () (56) Франк И.М. Излучение Вавилова-Че" ренкова. — М.: Наука, 1988, с. 285.

Мороховский В.Л. Когерентное рент-! г геновское излучение релятивистских электройов .в кристалле. - М.: йсИАЭ, ЦНИИатомннформ, 1989, с. 39. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ PEJ18. ТИВИСТСКИХ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ (57) Изобретение отйосится к технике измерения основных физических величин в области физики атомного ядра и элементарных частиц. Цель йэобретения1

Изобретение относится к технике измерения основных физических величин в области физики атомного ядра и элементарных -частиц.

Известно множество способов иэмере« .ния скорости -быстрых частиц. Прямой метод основан ыа измерении времени пролета частицы между двумя фиксиро- ванными точками траектории частицы.

Косвенные методы основаны на взаимо. действии частиц с веществом. К ннм относятся, например, способ, основан.ный на измерении потерь энергии быстрой частицей на ионнзацню и способ измерения скорости частиц, с помощью

i регистрации черенковского излучения ° Согласно первому способу когередтное рентгеновское излучение, генери-.

„„SU„„1692264 А 1

2 расширение диапазона измеряемых ско ростей и повькпение точности измерений.

Релятпвисткие заряженные частицы направляют на монокристаллическую пластинку, установленную под произвольным углом к направлению распространения частиц одной из кристаллографических плоскостей с плотной упаковкой. Регистрируют генерируемое заряженными частицами рентгеновское излучение. Пово ротом пластинки устанавливают угол, соответствующий максимуму регистрируемого рентгеновского излучения, Из меряют угол Р и угол 8 выхода вторичного излучения и определяют его энергию Q при этом скорость частиц вы- а числяют из выражения, приведенного в

Формуле изобретения. руемое быстрыми заряженныии частицами в кристалле, характеризуется наличием © максимума интенсивности нмонохроматич- © ностью прн определенном угле излучения М и определенной ориентации кристалла. t©

Второй способ основан на характерном. ©Ъ свойстве черенковского излучения> 4h имеющего максимум интенсивности под углом В к скорости частицы. Угол 6 связан со скоростью част4лцы v, скоростью света с и коэффициентом преломления среды и соотношением

cos (6) -" . (1) . пч Разрешаюцая способность черенковских детекторов по, скорости частиц дP/P(P /с) определяется по формуле

Ap/pQn/и+18 е881 Йв/8, (2) 1692264 гд< (E и lп и 68/9 — относительные по-! рс31н3ости измерения коэйфициента npe,EEoE f JIE" f EH!I и угла иэюхучения ° Опред еляющей является погрешность измерения

5 коэффициента лрелоххления среды хоп/и, которая, в лучш м случае, может быть получена 3.10 3. Поэтому можно отме1ить следу!о! Еоие недостатки прототипа 1 ограниченность диапехэона измеряемых Ехе скоростей: снизу — порогом излучения р 1/ (пссобв, а сверху — величиной р0,999, определяемой разрешающей способностью черенковского детектора; згра Хиченность точности определения Е5 скорости частиц, которая в случае разрешающей способности 6p/p -1О будет 17 для О, 9, 107 для 0, 99, 100 .для РФОФ999.

Пель изобретения — расширение диа- 2О

/ паэоп измерехемь1х скоростей и повышение точности измерений.

Способ основа!3 на измерении спектрально-угловьЕх характеристик специфического когерентного рентгеновского 5 излучения, возбуждаемого быстрой заряженной частицей B кристалле. На пути следования эаряже1хное(частепхы устанав ливают моиокристаллическуто пластинку

Y él, I T о бы од1! а Н3 ее атоме1ых ххлос к о с-Я0 тей с плотной упаковкой была ориенти-. рова1ха под углом + относительно ско". рости частехц ° 1огда заряжееи1ая части"" ца будет излучать фо 3 оны с энергией .Е<, в направлении 1с, близком к зеркально отраженной от плоскости траектории частицы. Измеряют угол 9 между вектором k и ххлоскостью кристалла.

Затем вь3чис,г3Я3от скоростI> частицы Ilo формуле

«Кое/ПХО С "

f,s i.fI (Ф) + (Гха/!33 с ) ° соэа где сР— угол падения частиц, 239

/3с KoMEEToffoffская Длина волныg

8 -.СР+E."Pf

Раэренаю!!ая апособиость по скорости Qp/p способа измерения ско!!ости заряженных частиц порядка 1!3" -10

-g

По cpaffffefffffo с прототипом разрешение по скорости повью!!!ется на 5-6 порядков.

П р и и е р. HaflpflfIJlefffse движения эаряже31но11 частицы !Хэмеряется с помощью двух координатных детекторов, напр!о!ар дрейфовых камер, которые pacno"13гают на расстояаии„обеспечива!ашем необходиму1о точность измерения направ" пения движения заряженной части3хы. Затем на пути следования частицы Размещают ориентирования!й кристалл Ех закрепляют его неподвехжехо. В направлении зеркально.,отраженвой траектории

L частицы располагают координатный детектор рентгеновского излучения, например, матричный полупроводниковый детектор, с похеощью которого измеряют координату и энергию фотойа К,о. За« ряженную частицу и излучение регистрируют в совпадении, Накопление информа- „ ции и ее обработку проводят с помощью

ЭВЕЕ по следующему алгоритму: по,координатам частицы, зарегистрированным детекторами, вычисляют угол СР между атомной плоскостью крис« талла и скоростью частицы, координаты прохождения частицы через кристалл; по коордепхатам прохождения частихЕье через кристалл н коорднпатам регистра» ции фотона детектором вторичного из" лучения вычеХсляют угол излучее!ин 6; по формуле (3) вычисляют скорость частицы.

Па трассе пучка частиц с малым разбросом по энергии и углам (пучок, выведепный из ускорителя или накопителя) устанавливают два коллиматора, фиксируХопхеее направление пучка. Затеи на трассе пучка устанавливают гониометр с кристаллом. ЕЕаправлехеие фотонного канала задают двумя коллиматорами под углом 8 к ехаправлее!ко пучка частиц;

Кристалл юстирухот так, чтобы выбранная кристаллоЕ рафическая плоскость была перпендикулярна плоскости излучения и проходила через биссектрису угла между направлением пучка заряженных частиц и пучком фотонов. На выходе фотонного канала располагают рентгеновский спектрометр . Кристалл поворачивают вокруг оси, перпендикулярной плоскости излучения. Измеряют зависимость интенсивности излучения от ориентациее кристалла. Эта зависимость

-1 имеет вид максимума с шириной л. g с узким минимумом и центре максимума.

Определяют угловую коордиЕхату этого минимума Я. относительно начального положения кристалла. Чатем находят углы7=8/2-88и .Р =6/2+ Ф и по форt муле

v=c cos (Р)!соз (Ф), вычисляют сред13хою скорость частиц в пучке i

;Способ позволяет расширить диапазон измеряемых скоростей sapsfffEOEEIEE>fx!

6922б4 где с — скорость. света; ше — масса электрона;

g=2> 8Jd — вектор обратной решетки

3кристалла; - комптоиовская длина волны;

d - межплоскостное расстояние, Составитель В.Простакова

Техред И.Иоргентал Корректор Л Патай

Редактор Н.Каменская

Заказ 1962 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент" ° г.ужгород, ул. Гагарина,101 частиц, повысить точность измерения сКорости быстрых заряженных частиц.

Расширение диапазона измеряемых скоростей в сторону меньших скоростей обусловлено отсутствием порога когерейтного рентгеновского излучения, в сторону больших скоростей — более высокой разрешающей способностью способа (Pm0,999...). !

О

Повышение точности измерений скорости обусловлено повышением разрешающей способности измерения скоростей.

Если измерить скорость частиц с неизвестной.массой И, то можно определить энергию частиц по формуле Я=

«Ис / t-, Так, есле иенеряет скорость протонов, то их энергия может бытЬ определена с относительной погрешностью $8,/ -10 + при энергиях f ГзВ. При повышении энергии точность ее измерения уменьшается и ста новится Д /Я "1 при энергиях 10 ТзВ.

Формула изобретения

Способ измерения скорости релятивистских заряженных частиц, включающий направление заряженных частиц на матеЗО риал-индикатор и регистрацию параметров вторичного излучения, о т л нч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых скоростей и повышения точносчи измерений, выбирают в качестве материала-индикатора монокристаллическую пластинку, устанавливают под произвольным углом к направлению распространения частиц одну из кристаллографических плоскостей кристалла с плотной упаковкой, регистрируют генерируемое заряженньва1 частицами рентгеновское излучение, по" воротом пластинкн устанавливают угол ф, соответствующий максимуму регистри руемого рентгеновского излучения, измеряют угол Р н уголь выхода вторичного излучения, определяют его энергию Е, при. этом скорость частиц вычисляют по формуле ! рд/тес

8 sinñP+Ьсэ!шес2 со86