Способ настройки сцинтилляционного счетчика

 

Использование: в экспериментальной физике, касается способа настройки сцинтилляционных счетчиков на любой экспериментальной установке. Сущность изобретения: на фотоэлектронный умножитель с помощью светодиода через прозрачное стекловолокно подается световой сигнал, эквивалентный количеству фотоэлектронов от дальнего конца сцинтиллятора при прохождении через него минимально ионизирующей частицы, что определяется по числу нулевых отсчетов. 1 ил.

Изобретение относится к экспериментальной физике, в частности к способу настройки сцинтилляционных счетчиков на любой экспериментальной установке.

Известен способ настройки сцинтилляционных счетчиков [1] по которому измеряется число зарегистрированных импульсов в единицу времени от напряжения на фотоэлектронном умножителе (ФЭУ) при неизменном числе фотонов, падающих на фотокатод.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ настройки сцинтилляционных счетчиков [2] заключающийся в сравнении тройных совпадений с двойными. Принцип этого способа состоит в том, что перед и после настраиваемого счетчика устанавливаются сцинтилляционные счетчики. Сигналы с них после формирователей поступают на две схемы совпадений и после этого на пересчетки. По отношению счетов устанавливается требуемая эффективность регистрации счетчиком.

Сущность заявляемого способа заключается в том, что на ФЭУ с помощью светодиода через прозрачное световолокно подается световой сигнал, эквивалентный количеству фотоэлектронов от дальнего конца сцинтиллятора при прохождении через него минимально ионизирующей частицы, что определяется по числу нулевых отсчетов.

На чертеже представлена схема для реализации заявленного способа.

Сцинтиллятор 1 просматривается ФЭУ 2 со светодиодом и прикрепленным к нему световолокном. Напряжение на ФЭУ изменяется при помощи источника 3 напряжения (ИН). Сигналы с генератора 4 импульсов (ГИ) поступают на светодиод и пересчетки 5, сигналы с ФЭУ на усилитель-формирователь (УФ) 6 или на низкопороговый формирователь (НФ) 7, затем на схемы 8 двойных совпадений (СС) и на пересчетки 5.

Предлагаемый способ настройки сцинтилляционного счетчика реализован следующим образом. Сцинтилляционный счетчик должен регистрировать прохождение через него частицы с максимальной эффективностью. Эффективность регистрации зависит от двух факторов: первый количество фотонов, достигающих фотокатода ФЭУ, и второй формировка НФ сигнала с ФЭУ. Количество фотоэлектронов, достигающих ФЭУ, зависит от качества сцинтиллятора, его толщины и расстояния от места прохождения частицы через сцинтиллятор до ФЭУ. После выбора сцинтиллятора и его размеров экспериментатор не может влиять на количество фотонов, достигающих ФЭУ, с дальнего конца. Эта характеристика была определена с помощью анализатора спектра. В нашем случае среднее число фотонов, регистрируемых ФЭУ, равнялось пяти. Это значит, что с учетом логарифмического затухания света в сцинтилляторе при прохождении частицы ФЭУ регистрирует от пяти фотонов и выше. Так как этот процесс подчиняется нормальному распределению, это означает, что ФЭУ регистрирует прохождение частицы с эффективностью не ниже ε(1 e^-n) х 100% где n среднее число регистрируемых фотонов, т. е. не ниже 99,33% Сигналы с ФЭУ, подчиняясь нормальному распределению образуют спектр, который поступает на НФ с порогом обычно 10 мВ.

Таким образом, для достижения указанной эффективности регистрации необходимо, чтобы порог формирователя не обрезал низкоамплитудную часть спектра, теряя при этом эффективность. Это достигается увеличением коэффициента усиления ФЭУ при повышении напряжения. Следовательно, задача сводится к тому, чтобы, подавая на ФЭУ с помощью светодиода количество света, эквивалентное приходящему от дальнего конца сцинтиллятора, увеличивать напряжение на ФЭУ до тех пор, пока НФ не начнет формировать 99,33% этих сигналов.

Сигнал с ГИ 4 с подстраиваемой амплитудой поступает на светодиод, изолированный экраном во избежание электромагнитных наводок на ФЭУ. Свет от светодиода через прозрачное световолокно попадает на фотокатод ФЭУ. Сигнал с ФЭУ поступает на УФ 6 с порогом значительно ниже НФ, в нашем случае порог равнялся 0,3 мВ, после чего следует на СС 8 с сигналом от ГИ 4 и затем на пересчетку. Так как процесс подчиняется нормальному закону распределения, число просчетов (незарегистрированных импульсов) для необходимых пяти фотоэлектронов должно равняться Ne^-n х 100% т.е. 67 на 10000 запусков ГИ. Получив эту величину изменением амплитуды ГИ, знают, что ФЭУ регистрирует пять фотонов. Подают сигнал с ФЭУ на НФ, после на СС с сигналом от ГИ и на пересчетку. Увеличивая напряжение на ФЭУ, добиваются регистрации импульсов с эффективностью 99,33% Использование предлагаемого способа настройки сцинтилляционного счетчика обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества. Значительно упрощается процедура. Минимален набор дополнительных средств (ГИ и УФ) на любое количество настраиваемых счетчиков (обычно на физических установках работают десятки сцинтилляционных счетчиков). Время настройки занимает минуты. В случае работы сцинтилляционных счетчиков как мюонных идентификаторов, которые, как правило, расположены между многометровой защитой, нет возможности вывести их в рабочий режим другими способами. Высока точность настройки. Работа с ГИ позволяет за секунды набирать большую статистику, соответственно уменьшая ошибку. Так как способ не требует присутствия около счетчиков, появляется возможность их контроля во время работы установки, что очень желательно с учетом температурных и других изменений. На крупных современных физических установках, насчитывающих сотни сцинтилляционных счетчиков, возможна полная автоматизация процесса настройки и контроля.

Формула изобретения

СПОСОБ НАСТРОЙКИ СЦИНТИЛЛЯЦИОННОГО СЧЕТЧИКА, заключающийся в измерении эффективности счетчика при изменении напряжения на фотоэлектронном умножителе, отличающийся тем, что предварительно на фотоэлектронный умножитель с помощью светодиода через прозрачное световолокно подают световой сигнал, эквивалентный количеству фотоэлектронов от дальнего конца сцинтиллятора при прохождении через него минимально ионизирующей частицы, которое определяют по числу нулевых отсчетов.

РИСУНКИ

Рисунок 1