Фотоприемное устройство


 


Владельцы патента RU 2400774:

Учреждение Российской академии наук Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН (RU)

Изобретение относится к фотоприемным устройствам для черенковских РИЧ-детекторов (RICH-Ring Imaging Cherenkov), регистрирующих кольцевое черенковское излучение, и может быть использовано в экспериментах в области физики элементарных частиц высоких энергий (ионов, каонов и протонов) для определения их зарядов и скоростей в широком диапазоне их импульсов и для их идентификации. Технический результат -детектирование кольцевого черенковского излучения в сильных магнитных полях, повышение пространственного разрешения. Фотоприемное устройство для детектирования кольцевого черенковского излучения, включающее блок фотоэлектронных умножителей ФЭУ и блок обработки информации, дополнительно содержит на своем входе блок волоконных световодов, распологаемых до блока ФЭУ в плоскости регистрации черенковского излучения в виде полуколец, концы которых для каждого полукольца волоконного световода выведены из мишенной зоны ускорителя за пределы действия сильных магнитных полей и сочетаются через оптический контакт с блоком фотоэлектронных умножителей, сигналы с которых поступают на блок обработки информации. Блок обработки информации с помощью схемы пространственной селекции позволяет определить радиус кольца черенковского излучения и в конечном счете обеспечивает идентификацию элементарных частиц, определение их зарядов и скоростей. 1 ил.

 

Изобретение относится к фотоприемным устройствам для черенковских РИЧ-детекторов (RICH-Ring Imaging Cherenkov), регистрирующих кольцевое черенковское излучение, и может быть использовано в экспериментах в области физики элементарных частиц высоких энергий (ионов, каонов и протонов) для определения их зарядов и скоростей в широком диапазоне их импульсов для их идентификации.

В большинстве РИЧ-детекторов регистрацию фотонов осуществляют с помощью фотоприемных устройств на основе многопроволочных пропорциональных камер, обеспечивающих наибольшую площадь фотоприемников и способных работать в довольно сильных магнитных полях. Однако применение многопроволочных пропорциональных камер связано с целым рядом трудностей. По этой причине все большее применение в фотоприемных устройствах для РИЧ-детекторов находят фотоэлектронные умножители (ФЭУ) [Ю.К. Акимов. Фотонные методы регистрации излучения. Дубна, ОИЯИ, 2006. - 281 с.].

Известно фотоприемное устройство для черенковского РИЧ-детектора, включающее в себя ФЭУ [Т. Matsumoto, S. Korpav, I. Adachi et. al // Nucl. Instr. Meth. A. 2004. V.518. P.582; Ю.К. Акимов. Фотонные методы регистрации излучения. Дубна, ОИЯИ, 2006. - 281 с.]. Однако несмотря на то что в известном фотоприемнике использован многоканальный ФЭУ типа R 5900-М 16, отношение фоточувствительной площади ко всей площади, перекрываемой фотоприемником, невелико и составляет всего 36%. При использовании многоканального ФЭУ панельного типа, 64 анодный Hamamatsu Н 8500 (S=5×5 см), отношение фоточувствительной площади ко всей площади, перекрываемой фотоприемником, хотя и возрастает до 84%, однако остается недостаточно высоким. Основным недостатком фотоприемников для черенковских детекторов, использующих ФЭУ, является то, что они не могут работать в сильном магнитном поле (>1,4 Тл).

Известно применение в черепковском РИЧ-детекторе в качестве фотоприемного устройства матрицы из ФЭУ [I.Adam, R.Aleksan, D.Aston et. al. // Nucl. Instr. Meth. A. 1999. V.433. P.121]. Недостатком такого фотопримника является невысокое отношение фоточувствительной площади ко всей площади, перекрываемой фотоприемником, а также невозможность его работы в сильных магнитных полях.

Известно фотоприемное устройство для черенковского РИЧ-детектора, представляющего собой матрицу из ФЭУ площадью 1 м2, собранной из более чем 1100 ФЭУ (матрица из 33×32=1056 штук ФЭУ) с диаметром фотокатода 25 мм и внешним диаметром 32 мм. Входные окна ФЭУ изготовлены из стекол, которые поглощают значительную долю УФ-света, пропуская свет лишь в диапазоне 300-600 нм, что приводит к уменьшению числа фотонов, регистрируемым РИЧ-детектором [Н.И. Старков. / Анализ изображений RICH-детектора с помощью нейронной сети. // Препринт. Физический институт им. П.Н.Лебедева. РАН. М., 2003. 14 с., К.В.Александров и др. / Моделирование RICH-детектора AMS и реконструкция кинематических параметров регистрируемых частиц // Математическое моделирование. 1997. т.9, №11, с.33-45]. Кроме того, для известного фотоприемника в виде матрицы из ФЭУ отношение фоточувствительной площади ко всей площади, перекрываемой фотоприемником, не превышает 65-70%. Дополнительным недостатком известного фотоприемника является то, что он не может работать в сильных магнитных полях, нарушающих функционирование ФЭУ.

Наиболее близким к заявленному фотоприемному устройству для черенковского детектора является известное фотоприемное устройство, применяемое для сбора информации в лабораториях ускорительной техники, содержащее, кроме блока фотоэлектронных умножителей и блока обработки информации, сцинтилляционные волокна, включенные в свинцовую матрицу (D. Acostaetal, Lateral Shower Profiles in a Lead Sciufillating-Fibep Calorimeter, NIM A. 316 (1992). P.184; Клаус Группен. Детекторы элементарных частиц. Справочное издание. Сибирский хронограф. Новосибирск. 1999. 408 с.). В этом случае считывание информации сильно упрощается, так как волокна могут быть сильно изогнуты без потерь света и обеспечивать высокое пространственное разрешение. Однако такое фотоприемное устройство, пригодное для регистрации проникающего излучения, непригодно для эффективного детектирования черенковского светового излучения. Кроме того, оно излишне усложнено и дорого, поскольку в нем используются не простые дешевые волоконные световоды, а сцинтилляционные волокна, да еще включенные в свинцовую матрицу, непрозрачную для черенковского светового излучения.

Задачей настоящего изобретения является создание фотоприемного устройства для детектирования кольцевого черенковского излучения, пригодного для работы в сильных магнитных полях и обладающего высоким пространственным разрешением.

Заявляемое устройство, изображенное на чертеже, содержит в качестве главного сенсора блок волоконных световодов (1), а также блок фотоэлектронных умножителей (2) и блок обработки информации (3). Блок волоконных световодов состоит из десятков-сотен стекловолокон (или кристалловолокон), закрепленных на близком расстоянии друг относительно друга или прижатых друг к другу на площади в несколько сотен-тысяч см2, причем концы каждого из волокон выведены за пределы и мишенной камеры, и за пределы магнитного поля ускорителя. В конечном счете оба конца световода оказываются подключенными к одному и тому же ФЭУ из блока фотоэлектронных умножителей. Блок электронной обработки информации содержит схему пространственной селекции для определения радиуса кольца черенковского излучения.

Сущность изобретения заключается в том, что фотоприемное устройство для детектирования кольцевого черенковского излучения, включающее блок фотоэлектронных умножителей ФЭУ и блок обработки информации, дополнительно содержит на своем входе блок волоконных световодов, располагаемых до блока ФЭУ в плоскости регистрации черепковского излучения в виде полуколец, концы которых для каждого полукольца волоконного световода выведены из мишенной зоны ускорителя за пределы действия сильных магнитных полей и сочетаются через оптический контакт с блоком фотоэлектронных умножителей, сигналы с которых поступают на блок обработки информации.

Устройство работает следующим образом. Кольцевое черенковское излучение регистрируется блоком волоконных световодов (1), состоящим из расположенных близко друг к другу оптоволокон диаметром 0,2-1 мм (в зависимости от требуемого пространственного разрешения), изогнутых в форме полуколец и занимающих площадь, необходимую для захвата полукольца черенковского излучения. Волоконные световоды, сформированные за пределами мишенного пространства в виде достаточно длинного оптоволоконного кабеля, передают оптические сигналы, сформированные черенковским излучением, на блок фотоэлектронных умножителей (2), состоящих из обычных или многоканальных ФЭУ. С блока ФЭУ сигналы поступают на блок обработки информации (3), который с помощью схемы пространственной селекции позволяет определить радиус кольца черенковского излучения и в конечном счете обеспечивает идентификацию элементарных частиц, определение их зарядов и скоростей с высоким пространственным разрешением.

Фотоприемное устройство для детектирования кольцевого черенковского излучения, содержащее блок фотоэлектронных умножителей (ФЭУ) и блок обработки информации, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит блок волоконных световодов, располагаемых до блока ФЭУ в плоскости регистрации черенковского излучения в виде полуколец, причем оба конца каждого волоконного световода, выведенные из мишенной зоны ускорителя, через оптический контакт сочетаются с блоком фотоэлектронных умножителей, сигналы с которых поступают на блок обработки информации.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области детектирования ядерных излучений, в частности, быстрых нейтронов. .

Изобретение относится к регистрации рентгеновского и гамма-излучений, к определению их энергетического спектра, к медицинской рентгеновской томографии, к неразрушающему контролю материалов и изделий радиографическим и томографическим методами, к обнаружению источников ионизирующих излучений, к контролю содержимого багажа на контрольно-пропускных пунктах.

Изобретение относится к регистрации рентгеновского и гамма излучений, к определению их энергетического спектра, к медицинской рентгеновской томографии, к неразрушающему контролю материалов и изделий радиографическим и томографическим методами, к обнаружению источников ионизирующих излучений, к контролю содержимого багажа на контрольно-пропускных пунктах.

Детектор // 2377601
Изобретение относится к области регистрации ионизирующих излучений с помощью сцинтилляционных детекторов. .

Изобретение относится к области регистрации радиационных излучений сцинтилляционными детекторами. .

Годоскоп // 2371740
Изобретение относится к области обнаружения радиоактивных материалов и источников. .

Изобретение относится к области обнаружения радиоактивных материалов и источников с помощью радиационных детекторов с пластмассовым сцинтиллятором. .

Изобретение относится к области регистрации ионизирующих излучений, к области обнаружения источника ионизирующего излучения на контрольно-пропускных пунктах, железнодорожных станциях, в аэропортах, таможенных службах и т.д.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для регистрации излучений радиационными методами. .

Изобретение относится к области регистрации ионизирующих излучений, к области обнаружения источника ионизирующего излучения на контрольно-пропускных пунктах, железнодорожных станциях, в аэропортах, таможенных службах и т.д.

Изобретение относится к области ядерной физики и может быть использовано в научно-измерительной аппаратуре, а также при разработке средств оперативного обнаружения и идентификации контрабандных материалов.

Изобретение относится к оксидным сцинтилляционным монокристаллам, предназначенным для приборов рентгеновской компьютерной томографии (РКТ) и обследования просвечиванием излучением.
Изобретение относится к радиометрии жидких, газообразных, твердых сред, а также к дозиметрии ионизирующих излучений. .

Изобретение относится к области создания материалов для сцинтилляционной техники, а именно к пластмассовым сцинтилляторам (ПС), и может быть использован в ядерной физике, физике высоких энергий, в радиационной химии, в атомной промышленности, радиационной медицине.

Изобретение относится к области регистрации ионизирующих излучений. .

Изобретение относится к области регистрации ионизирующих излучений. .

Детектор // 2373555
Изобретение относится к технике регистрации излучения при радиационном мониторинге для поиска источников, определения направления на него (пеленга). .

Изобретение относится к области детектирования источников нейтронного и гамма-излучения, особо источников нейтронов на фоне гамма-излучения, и предназначено для дозиметрической и таможенной практики, для систем радиационного мониторинга территорий и акваторий, для обнаружения и идентификации делящихся материалов, для обнаружения и идентификации радиологических источников.

Изобретение относится к рентгенотехнике, в частности к матричным рентгеновским приемникам (МРП), и предназначено для использования в медицинских сканирующих рентгеновских аппаратах с высоким пространственным разрешением
Наверх