Модуль калориметра

Изобретение относится к области детекторов частиц и может быть использовано для регистрации нейтральных и заряженных частиц в исследованиях по физике высоких энергий и ядерной физике. Модуль калориметра состоит из чередующихся слоев поглотителя и сцинтиллятора, со сбором сцинтилляционного света с помощью спектросмещающих волокон, проходящих через отверстия в слоях поглотителя и сцинтиллятора, при этом отверстия в пластинах поглотителя и сцинтиллятора, через которые проходят переизлучающие волокна, располагаются по спирали. Таким образом, для любых углов падения регистрируемых частиц относительно оси модуля на пути частицы встречаются пластины поглотителя и происходит развитие каскада, что обеспечивает 100% эффективность регистрации частиц даже при нулевом угле между направлением падения частиц и осью модуля, и неоднородность отклика при этом не превышает ±1%. 2 ил.

 

Изобретение относится к области детекторов частиц и может быть использовано для регистрации нейтральных и заряженных частиц в исследованиях по физике высоких энергий и ядерной физике.

Известны конструкции модулей калориметров с чередующимися слоями поглотителя и сцинтиллятора, в которых собирание сцинтилляционного света осуществляется с помощью спектросмещающих волокон, проходящих через отверстия в пластинах поглотителя и сцинтиллятора параллельно оси модуля (F.Barreiro et al. NIM A254 (1987) 26-34, J. Badier et al., NIM A348 (1994) 74-86, G.S.Atoyan et al. NIM A320 (1992) 144-154).

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является конструкция электромагнитного калориметра (J. Badier et al., NIM A348 (1994) 74-86), состоящего из 75 пар чередующихся пластин свинца и сцинтиллятора с поперечными размерами 47×47 мм² и толщиной 2 мм и 4 мм соответственно и 25 спектросмещающих волокон, проходящих через пластины свинца и сцинтиллятора параллельно оси модуля. В пластинах свинца и сцинтиллятора сделаны 25 отверстий с шагом 9.4 мм и диаметром 1.3 мм в сцинтилляторе и 1.5 мм в свинце. Через эти отверстия проходят спектросмещающие волокна диаметром 1.2 мм. Расположение спектросмещающих волокон вдоль оси модуля является существенным недостатком таких калориметров, так как приводит к сильной угловой зависимости отклика детектора и его энергетическое разрешения, особенно для малых углов падения частиц относительно оси модуля. Угловая зависимость возникает из-за неэффективной регистрации частиц в зонах, где спектросмещающие волокна проходят через пластины поглотителя и сцинтиллятора. Так при углах меньших 50 мрад наблюдается неоднородность отклика в несколько десятков процентов, а при углах меньших 5 мрад частицы, попадающие в районы размещения волокон, вообще не регистрируются. Этот недостаток сильно ограничивает возможность использования калориметров данного типа в физических экспериментах.

Техническими результатами данного изобретения являются отсутствие неоднородности отклика и неэффективность регистрации частиц при малых углах падения частиц относительно оси модуля. Предлагаемый модуль калориметра содержит по 155 чередующихся пластин свинца и сцинтиллятора с поперечными размерами 38,2×38,2 мм² и толщиной 0,8 мм и 1,5 мм соответственно и 16 спектросмещающих волокон, проходящих через пластины свинца и сцинтиллятора по спирали, ось которой параллельна оси модуля. На фиг. 1 показан общий вид модуля калориметра и вид сбоку и сверху его передней части. Модуль собран из пластин свинца 1, пластин сцинтиллятора 2 и спектросмещающих волокон 3. Модуль собран из 16 типов пластин свинца и сцинтиллятора, центры отверстий в которых для каждого типа сдвинуты по горизонтали и вертикали на несколько десятых долей миллиметра (Фиг.2, типы пластин указаны цифрами от 1 до 16). Такое расположение отверстий обеспечивает спиральное расположение спектросмещающих волокон.

Измерения на тестовых пучках электронов и моделирование методом Монте-Карло показали, что модуль калориметра со спиральным расположением спектросмещающих волокон имеет 100% эффективность регистрации частиц даже при нулевом угле между направлением падения частиц и осью модуля, и неоднородность отклика при этом не превышает ±1%.

Модуль калориметра, состоящий из чередующихся слоев поглотителя и сцинтиллятора, со сбором сцинтилляционного света с помощью спектросмещающих волокон, проходящих через отверстия в слоях поглотителя и сцинтиллятора, отличающийся тем, что отверстия в пластинах поглотителя и сцинтиллятора, через которые проходят переизлучающие волокна, располагаются по спирали.