Спектрометр полного поглощения

 

Янфдйота®ф

O ll И С А Н И Е (и) 5о7аз6.

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Сов» Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЙТЕЛЬСТВМ (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено24.07. 74 (21). 2048963/26-25 (51) М. Кл.

С 01 Т 1/QQ с присоединением заявки

Гасударствеинмй аемитет

Совета Миииетреа СССР ае делам изобретений и еткрмтий (23) Приоритет (43) Опубликоваио25 03.76. Бюллетень № 11 (53) УДК

539. 1.074 (088. 8) (45) Дата опубликования описания,20.04.76. (72) As-.ор изобретения

М. С . Хвастунов (71) Заявитель

Объединенный институт ядерных исследований (54) СПЕКТРОМЕТР ПОЛНОГО ПОГЛОШЕНИЯ

Изобретение относится к детекторам элементарных частиц н атомных ядер и может быть использовано в физических лабораториях, занимающихся экспериментальными исследованиями элементарных частиц и а атомных ядер.

Известен спектрометр полного поглощения, состоящий из фотоумножителей и поглотителя, набранного иэ кристаллов Осью(7e) цилиндрической формы. lO

Отдельные кристаллы оптически сопрягаются друг с другом так, что образуют большой крисгалл примерно цилиндрической формы. Фотоумножители располат.аются на боковой поверхности цилиндра. 15

Однако данный детектор не обеспечивает воэможность раздельного измерения энергий частиц, одновременно попавших в поглотитель, и характеризуется высокой стоимостью больших кристаллов Ца3 (Г е). 20

Известен спектрометр полного поглощения, состоящий иэ фотоумножителей и поглоз ителя, выпол <еиного в виде контейнера с жидкостью и светоаелительнымн стенка.ми, разделяющими рабочее вещество погло» »5 тителя на оптически изолированные частипирамиды с осями симметрий, пересекающимися в центре источника излучения.

Фотоумножители крепятся в основаниях пирамид.

Однако данный детектор имеет низкую эффективность одновременной регистрации частиц электромагнитной природы (фотонов, электронов, позитронов) и адронов и недо ,статочную эффективность разделения этих групп частиц. Ливневый череиковский детектор имеет достаточное число радиационных

:длин поглотителя в глубину для поглощения подавляющей части энергии электронно поэитронноголивня,генерированногочастицей электромагнитной природы. Однако число ядер» ных длин в поглотителе невелико, и адрон в большинствеслучаев оставляет в поглотителе лишь малую часть своей энергии и сравнительно редко (несколько процентов от всех взаимодействий при энергии несколько Гэв) ядерный каскад развивается так, что в электромагнитную комнонеHTY переходит большая часть энергии «арона.

В атнх редких случаях энерг .я «арона буФЩ>,®

507836 б а и

Ю л

И

55 дет измерена ливневым черенковским детектором более или менее точно.

Целью изобретения является обеспечение одновременных измерений анергии излучения электромагнитной природы и адронов, причем с повышенной эффективностью разделения этих двух групп частиц.

Это достигается тем, что поглотитель разделен на две части со своими фотоумножителями в основаниях E.èE>àìíä. В качестве рабочего вещества используется в первой части плотная прозрачная жидкость (например, четыреххлористый углерод), а,ва второй - жидкий органический сцинтилпятор(например, па основе вазелинового масла) или плотная прозрачная жидкость {например, четыреххлористый углерод). Посла второй часги поглотителя расположен дополнительный поглотитель железа толщиной 10 см и сцинтилляционные вето-счетчики.

На чертеже представлена схема предлагаемого детектора, где 3. — пучок первичных частиц, 2 — источник излучения— мишень, 3 — первая часть поглотители, 4 - рабочее вещество первой части поглотителя, 5 — светоделительные стенки, 6 и 7 — выходные и входные окна, 8 — световоды, 9 — фотоумножители, 10 — отверстия в поглотителях для прохода пучка первичных частиц, .1 3 — вторая часть поглотителя, 12 — рабочее вещество второй части поглотитепя, 1 3 — дополнительный поглотитель, 1 4 — cEBEHTHJIEIÿöèîííûå ветосчетчики.

Контейнеры дпя рабочего вещества первой и второй частей поглотителя выпопнень> иэ листового прозрачного плексигласа толщиной, например, 20 мм. Контейнер(! имеют внешний ажурный металлический каркас, разгружают!!й его От механических нагрузок.

В плексигласные контейнеры вставлены мешки иэ тонкой прозрачной пленки {например, лавсановой) с размерами и формой, повторяющими размеры и форму контейнеров. Со стороны входных 6 и выходных 7 окон пленка мешка поставлена на Оптический контакт с плексигласовыми стенками контейнеров.

Светоделительные стенки трехслойнь!е.

Средний слой — тонк !я пластина с зеркальными покрытиями с обеих сторон (например, плексигласовая пластина толщиной 2 мм с наклеенной на обе стороны эеркапьйой! алюминиевой фольгой). Крайние сг(ои—

ТО11ки(. . ПрОзр 1чные пласте1ны или пленки (Идирим(.р> JIÃI(JêñltÃë÷ñc>Â11 пп:>>:т!>!«,1 ГОЛl(1t! !!(>!! 1 м",1 !1JI>l л»> . а!!О1(п и I!. l".» к ! ОИП1и»

1>(1>! 1, 1;.1(.! ) . Все три слоя герметично склеены друг с другом по периметру так, что между ними оставлены тонкие воздушные зазоры.

Светоделительные стенки загружаются в контейнеры сверху и располагаются так, что внутренние полости контейнеров оказываются разбитыми на светоиэолированкые пирамидальные ячейки с осями симметрий, пересекающимися в одной точке - источнике излучения. Параметры второй части поглотителя являются продолжениями пирамид первой части поглотителя. В основаниях пирамид крепятся световоды с фотоу!.1ножителями. С целью уменьшения числа фотоумножителей используется концентрирующий световод.

В контейнеры заливаются рабочие жидкосги. В нижних частях контейнеров предусмотрены отверстия для продува сквозь жидкости инертного газа {например, азота).

Уровни жидкостей в контейнерах превышают мини" 1ально необходимые на 2-3 см.

Контейнеры гермет.1 чно закрываются сверху крышками. Между крышками и .жидкостью оставлены зазоры тол!диной по

5 см, заполненные инертным газом {например, азотом) .

При изменении расстояния от источника излучения до детектора светоотделительиые стенки в обоих контейнерах переставляются так, чтобы оси симметрий 1н>вых пирамид пересекались бы в центре нового положения истОЧниКа Излучения.

В первом варианте детектора в качестве рабочих веществ поглотителя используются: a) в первой части поглотителя— плотная прозрачная жидкость (например, четыреххлористый углерод или четыреххлористый углерод с РОРОРом); б) во второй части поглотителя — жидкий сцинтилпятор (например, на основе вазелинового масла).

Во втором варианте детектора в обеих частях оглотителя испОЛьЗУется оДна и та же рабочая жидкость {например, четиреххлористый углерод или четыреххло-.

} ècòûé углерод с РОРОРом). Еаждый иэ этих вариантов разбивается на два подва-1 рианта: с использованием и без использования дополнительного погпотителя и сцинтилпяционных вето-счетчиков.

Рабочие вещества погпотитепя дешевы и обладают высокими параметрами (прозрачностью, инертно(:тью и т.д.) . Таков применяемый в детекторе четыреххпористь;й углерод. Пзвестно 11(.сколько дешевых, Bf IC.(>Ê(!f1 .(>Çt > ЧИЬ!Х и С ДОС E (lтОЧИЫМ СПЕТО

1! I)JYf !(ь! У» П! >. .! 1>(> >11>(>!х (>ргl>ltft>f(!(.> ИХ СИПИ 1 lf»

J!. 1 !1 >Jf»> !. >К>>:".! !If!if!t> >1C И (.:!»f. ! :>!П11 Гоfчf

50 f836

5 на основе вазелинового масла, уайт-спирта, декалина и др.

Таким образом, предлагаемый детектор обеспечивает измерения энергий с высокой точностью адронов и частиц электромагнитной природы, одновременно попавших в детектор.

Формула изобретения

1. Спектрометр полного поглощения, состоящий из поглотителя, выполненного в виде контейнера с жидкостью, например четыреххлористым углеродом, и светоделительными стенками, разделякщими рабочий объем поглотители на пирамиды с осями симметрий, пересекающимися в центре источника излучения, и фотоумножителей, закрепленных на основаниях пирамид, отличающийся тем, что, с

;, 6 целью обеспечения одновременных измерений энергии излучения электромагнитной природы, например электронов и адронов, например Я » — мезонов, повышения эффективности разделения частиц, поглоти гель разбит на две части с отдельными фотоумножителями в основаниях пирамид, причем в качестве рабочих веществ поглотителя использованы в первой части плотр ная прозрачная жидкость, например четыреххлористый углерод, а во второй - ж идкий органический сцинтиллятор, например, на основе вазелинового масла.

2. Спектрометр по и. 1, о т л и ч а ю у шийся тем, что, с целью повышения энергетического разряжения детектора, после второй части поглотителя расположены дополнительный поглотитель, например слой ,железа толщиной не менее 10.см и сцинтил-щ ляционные вето-счетчики.

Составитель И. Авчиев

Редвкто Л. На о ная р: . инз икова

p ° p a Texpen М. Левицкая Корректо: ф 3 акай 160 Тираж 690 Подписное

ЫЩИПИ Гоо да стве у р нного к< к1итета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская нлб.. д. 4/5

Филиал П! Н1 "Патент", г. Ужгород . Г с ж r Î Îä, ул. «Гарина. 3 0 1