Пузырьковая камера с двумя следочувствительными объемами
Союз Советских
Социалистичесюа
ОП ИСАНИЕ (ii)661459
Реслублик
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.03.77 (21) 2460060/18-25 (51) М,К . с присоединением заявки №вЂ”
G 01 Т 5/06
)осударственный каиатет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—
- Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 17
Дата опубликования описания 10.05.79 (53) УДК 539,1. .073.3 (088.8) Э. В. Козубский, С. Г. Сазонов, В. Т. Толмачев, Е. П. Устенко и 1О. В. Хренов (72) Авторы изобретения
Объединенный институт ядерных исследований (71) ЗаяВитель (54) ПУЗЫРЬКОВАЯ КАМЕРА С ДВУМЯ
СЛЕДОЧУВСТВИТЕЛЬНЫМИ ОБЪЕМАМИ Изобретение относится к области экспериментальной ядерной физики и может быть использовано для регистрации актов взаимодействия элементарных частиц с веществом по следам заряженных частиц в пузырьковых камерах с двумя следочувстви- 5 тельными объемами.
Известны технические решения, относящиеся к пузырьковым камерам с двумя следочувствительными объемами, в которых при- меняются жидкости с близкими термодинамическими свойствами, например, ксеном-этилен, водород и неон-водородная смесь (1J
В этих камерах оба объема разделены гибким элементом (мембраной), обеспечивающим синфазное изменение давления в обоих объемах.
Однако подобные конструкции пузырьковых камер непригодны для использования жидкостей с различными термодинамическими свойствами, когда требуется больший перепад давления и температуры между двумя объемами. 2О
Ближайшим техническим решением является пузырьковая камера с двумя следочувствительными объемами и с двумя системами расширения, содержащая силовой привод механизма расширения и приспособление для передачи движения от силового привода к системам расширения обоих объемов ка меры (2) .
К недостаткам этой камеры относится нарушение синфазности изменения давления в обоих объемах, в процессе расширения обоих объемов этой камеры мембраны перемещаются в сторону ограничителей их движения, при этом мембраны останавливаются не одновременно; ограничение на диапазон регулирования перепада давления между объемами (например, нельзя создать давление в основном объеме камеры до расширения больше давления в объеме мишени, а после расширения наоборот).
Цель изобретения — повышение эффективности камеры путем расширения интервала изменения давления и температуры в обоих ее объемах и отношения степеней расширения заполняющих эти объемы жидкостей, а также повышение синфазности изменения давления в этих объемах.
Для этого объемы камеры разделены жесткой теплоизолирующей стенкой, содерР
661459
3 жат независимые теплообменники, а системы расширения этих объемов кинематически связаны друг с другом кинематической свя зью с регулируемыми параметрами. —:- Оба объема пузырьковой камеры могут быть по разному расположены друг относительно друга: один внутри другого или оба рядом по соседству друг с другом. Но во ьс6х случаях оба объема должны быть изолированы друг от друга, т. е. должны быть обеспечены перепадытемпературы и давления между ними. Очевидно, что перегородка между этими объемами должна быть по вбзможнос;и тоньше, содержать меньше вещества и меньше экранировать следы части ц от ббъективов фотокамер.
Расширение обоих объемов камеры про" изводится посредством одного силового привода механизма расширения, собственных устроиств расширения каждого из двух объемов и устройства для передачи движения от обшего силового привода к устройствам расширения каждого из двух объемов камеры.
Устройства для передачи движения от общего силового привода механизма расширения камеры к устройствам расширения рВ объемов включают устройства для обеси чения связи между движениями расширительных устройств обоих объемов с тем, чтобы движений этих устройств происходили одновременно и согласованно, а также устроиства для регулирования величины хода одного расширительного устройства по отношению к другому и начального и конечного положений расширительного устройства одного объема по отношению к положениям расширительного устройства другого объема.
Устройства для передачи движения от силового привода механизма расширения камеры к устройствам расширения ее объемов и устройства связи между расширительными устройствами обоих объемов включают, например, тяги, рычаги и заполненные газом или жидкостью мембранные коробки или сильфоны, а устройство для регулирования относительной величины хода и крайних положений расширительного устройства одного объема в зависимости от положения расширительного устройства второго объема включают, например, рычаг с регулируемым положением его точки опоры, мембранные коробки или сильфоны (заполненные газом или жидкостью) и устройства для регулирования количества газа или жидкости в этих мембранных коробках или сильфонах для изменения в них внутреннего давления. изоляция двух объемов камеры по давлению и теплообмену и их собственные устройства для расширения с регулируемычи степенями расширения двух объемов дают возможность расширить набор пар жидкостей или смесей жидкостей для работы в камере с двумя следочувствительными объемам,и.
Связь между устройствами для расширения обоих объемов обеспечивает одновременность следочувствительности в ее объемах, синфазность изменения давления в обо« их объемах.
Регулировка крайнйх положений и хода расширительного устройства одного объема в зависимости от расширительного устройства другого объема дает возможность не только регулировать режимы в обоих объемах более свободно, но и производить оперативно слежение за режимом в процессе работы камеры, например, изменение температуры в одном-из объемов в определенных пределах возможно компенсировать изменением степейи расширения этого объема с тем, чтобы сохранить режим следочувствительности в нем.
Все это приводит к повышению эффек20 тивности предлагаемой пузырьковсй камеры с двумя следочувствительными объемами.
На фиг. 1, 2, 3,.4, 5 представлены варианты исполнения. предлагаемой пузырьковой камеры с двумя следочувствительными объ25
На фиг. 1 представлена конструкция пузырьковой камеры с двумя следочувствительными объемами, один из которых размещен в другом, при этом устройство расширения внешнего об.ьема — это подвижное дно, соеЗО диненное с корпусом камеры посредством омега-сильфойа.
На фиг. 1 приняты следующие обозначения:
1 — основной (внешний) объем пузырьковой камеры; 2 — внутренний объем пуЗ5 зырьковой камеры (мишень); 3 — вакуумный кожух пузырьковой камеры; 4 —" фланец вакуумного кожуха камеры; 5 — стеклоиллюминатор вакуумного кожуха камеры;
6 — стекло-иллюминатор корпуса пузырьковой камеры; 7 — корпус пузырьковой ка-. меры (неподвижная часть); 8 -- омега-сильфон; 9 — устройство расширения внешнего объема пузырьковой камеры — «подвижное дно»; 10 — источник света; 11 — фотокамеры; 12 — отражатель света в основном
45 объеме камеры; 13 — корпус внутреннего объема камеры (мишень); 14 — опора, соединенная с неподвижной частью корпуса;
15 — устройство уплотнения, например, надувной элемент; 16 — подкладка in индия;
17 — устройство расширения внутреннего объема камеры (мишени); 18 -- рычаг; 19— тяга от рычага 18 к 17; 20 — — тяга от рычага 18 к 9; 21 — - отражатель света в объеме 2; 22 — опора рычага )8 с устройством для изменения (регулировки) ее положения.
Обя объема 1 и 2 пузырьковой камеры (фиг. 1) ограничены обидим стеклом-ил,поминатором 6 также,кяк и в известном устройстве. Такое решение дает возможность уст661459 ранить лишние разделители сред на пути лу.ей света к фотокамерам и тем самым снизить оптические искажения изображений следов. В отличие от известного устройства боковые стенки корпуса внутреннего объема 5
13 ориентированы на центр блока фотокамер, в котором размещен источник 10 света, что дает возможность снизить величину
«мертвой» зоны вблизи стенок 13, и, следовательно, повысить эффективность камеры, за счет повышения точности при «сшивании» следов.
В отличие от известного устройства каждый из объемов (фиг. 1) содержит отражатель света, возвращающий падающий на него свет из источника 10 света.
В отличие от известного устройства уплотняющее устройство 15 (фиг. 1) отделено от стекла-иллюминатора 6 с тем, чтобы не увеличивать «мертвую» зону вблизи стенок внутреннего объема камеры 13.
Расширение основного объема 1 камеры происходит при перемещении подвижного дна камеры 9, связь которого с силовым приводом на фиг. 1 не приведена.
Расширение внутреннего объема камеры (мишени) 2 происходит благодаря передаче движения от устройства 9 к устройству 17 посредством тяги 20, рычага 18 и тяги 19. Величина перемещения устройства 17, а также начальное и конечное его положение регулируются посредством изменения положения опоры рычага 18 в 30 позиции 22.
Величина хода устройства 7 (фиг. 1) может превышать величину хода устройства
9 и, наоборот, быть меньше ее в зависимости от соотношения плеч на рычаге 18. Этим обеспечивается широта диапазона регули35 ровки степеней расширения обоих объемов камеры. В то же время, благодаря жесткой кинематической связи между устройствами
9 и 17 достигается синфазность изменения давления в обоих объемах 1 и 2 пузырьковой камеры.
Камера с неподвижным дном. На фиг. 2 изображена конструкция пузырьковой камеры, аналогичная предыдущей KOHcTpvKUèè, но с иным устройством расширения основного объема-парой поршень-цилиндр. В такой конструкции пузырьковой камеры передача движения от общего силового привода механизма расширения к устройству расширения внутреннего объема осуществляется по цепочке: поршень-жидкость в объеме 1— мембранная коробка 23 - рычаг 18 с устройством 22 для измеI!eíèÿ положения его точки опоры — устройство 17 расширения внутреннего объема.
На фиг. 2 изображена также заполненная газом и размещенная в ойз eме 1 мемб- 55 ранная коробка 23, дно которой соединено с рычагом 18.
Работа пузырьковой камеры с двумя следочувствительными объемами в варианте исполнения устройства расширения, представленного на фиг. 2, протекает следуюньпм образом. При расширении жидкости в объеме 1 торец заполненной газом мембранной коробки 23 перемещается в объеме 1 совместно с устройством 17 расширения объема 2. При этом величина хода устройства
17 определяется давлениями в объемах 1 и
2 и мембранной коробке 23 и соотношением плеч рычага 18 относительно его опоры 22, и соотношением площадей торца мембранной коробки 22.устройства 17 расширения.
При сжатии жидкости в объеме 1 аналогичным образом происходит и сжатие жидкости в объеме 2. Регулировка величины хода устройства 17 расширения внутреннего объема, а также его крайних положений осуществляется посредством изменения тавзения газа в объеме мембранной коробки 23 и перемещения опоры рычага 22, изменяющей соот- ношение плеч рычага 18.
Как видно и в этом случае пузырьковая камера с двумя.следочувствительными об,— емами имеет общий привод устройств расширения обоих объемов и жесткую связь, осуществляющую как передачу движения от общего привода к устройству расширения обоих объемов, так и регулировку степени расширения обоих объемов. При этом обеспечивается одновременность завершения расширения жидкости в обоих объемах (синфазность изменения давления) . В отличие от конструкции на фиг. l,в конструкции на фиг. 2 в средство связи обоих i eòðîéeòâ в дополнение к тягам и рычагу с устройстгом для изменения положения его опоры введена мембранная коробка, заполненная газом и погруженная в жидкость основного объема камеры.
На фиг. 3 и- 4 повторены детали изображений на фиг. 1 и 2 и введены по сравнениlo с ними дополнительные обозначения:
Рк — — давление в объеме 1 камеры; Р -давление в объеме 2 камеры; Р— — давгцнис газа в мембранной коробке 23; L.N!—
I плечо рычага от точки опоры 22 до устрой ства 7 расширения объема 2; l.y — - Il;Ie о рычага от точки опоры 22 до тяги 20 или меморанной коробки 23; S — эффективнаяплогцадь устройства 17 расширения ооъема
2; Sy — эффективная площа1b торца мембранной коробки 23.
Для конструкции камеры (фиг. 3) величина хода расширительного устройства 17 объема 2 определяется BeëH÷!øoé хода расширительного устройства 9 объема 1 и соотношениеil плеч рычага 18 относительно точки его опоры 22 (1 у/!.Q . Регул и pовка величины Yo÷à устройства 17, его нача.;ьlloго и конечного положений осугцествляюгся путем изменения положения опоры 22 рь|чага 8.
Для конструкции камеры (фиг. 1) величина хода растпирительного устройства 17 объема 2 определяется изменением давле661459
5,3
jl 30
4,75 40 ь T=1,75 а P =-1,8 ь P =-3,4 ния в объеме 1 (Рк).давлением в мембранной коробке 23 (Ру), соотношением эффективных площадей (3„/$,) устройства 17 и коробки 23 и соотношением плеч рычага
18 относительно точки его опоры 22 (1 Ч „).
Из условий равновесия системы расширенйя в начальный и конечный моменты времени (до расширения и в момент завершения расширения) находим следующие соотношения
P«Sea L®+ Py у - у=
= 1кн 8м -м+ Ркн у1-у (1)
Рмх1мLw OydуLу = кк м "м + Ркк у/-у ().
При этом ради упрощения предполагается, что силы упругости упругих элементов 17 и 23 входят в значения Р и Р„, что паразитные изменения объемов 2 и 23 от деформации стенок под действием перепада давления пренебрежимо малы и что Рмн и Р„дав давление в объеме 2, а Ркн и Ц вЂ” в объеме 1 в начальный и конечный моменты времени (до расширения и после) соответственно.
Из выражений (1) и (2) для заданных значений Р „, Р«, Р и Р вытекают однозначные значения величины Py — давления в мембранной коробке 23 и отношения А:
Р— "" " (3
У
Р кн — P« — Р„„+ P „
Ркн-Ркк — Рмв +Рмк м 1-м Рк- Рмн
Таким образом, при указанных значениях
Ру и А обеспечивается режим одновременной следочувствительности в обоих объемах камеры.
Однако, вследствие неточности стабилизации режима термостатировайия или других причин, возможны отклонения величин
Р„„, Р„„, Р „и Р к от расчетных значений и, следовательно, встает задача регулировки величин Ру и А. Регулировка Ру путем изН2 28,25 7,1 менения количества газа в мембранной коробке 23 не представляет трудностей. Изменение значения величины А может быть сделано путем изменения соотношения плеч рычага 1у/1м, для чего необходимо иметь рычаг с подвижной точкой опоры.
Возможно также исполнение рычага с устройством для дистанционного регулирования его точки опоры.
На фиг. 5 представлена конструкция пузырьковой камеры с двумя следочувствительными объемами, в объеме 1 которой размещены две мембранные коробки 23 и 24 и рычаг 25, который соединяет рычаг 18 с торцом коробки 25 и имеет неподвижную точку опоры. При изменении давления в объеме
1 торцы мембранных коробок 23 и 24 приходят в движение и через рычаг 25 и 18 передают движение устройству 17 расширения объема 2. Величину хода устройства 17 и его крайние положения в такой конструк20 ции камеры можно регулировать путем изменения величины давления газа в мембранных коробках 23 и 24.
В камере (фиг. 5) содержатся также ограничители хода элементов 17, 23 и 24, которые на фиг. 5 не показаны.
Необходимо заметить, что кроме регулировки значения Ру возможно изменять и
Р„„и Р,„путем изменения количества жидкости в объемах 1 и 2 или изменения температуры, но такая регулировка более длительна по сравнению с изменением Ру. Тем не менее эти возможности регулировки дают возможность упростить конструкцию пузырьковой камеры с двумя объемами.
Пузырьковая камера с двумя следочувствительными объемами может быть заполнена, например, такими двумя жидкостями, как водород и дейтерий.
В таблице приведен пример возможного режима создания одновременной следочувствительности для пары водород-дейтерий.,661459
ib
13
1Ь2. 3
Формула изобретения
Пузырьковая камера с двумя следочувствительнымй объемами и с двумя системами расширения, содержащая средство для передачи движения от Силового привода к системам расширения обоих объемов камеры, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности камеры путем расширения интервала изменения давления и температуры в обоих ее объемах и отношения степеней расширения заполняющих эти объемы жидкостей, а также повышения синфазности изменения давления в этих объемах, ее объемы разделены жесткой теплоизолирующей стенкой, содержат независимые теплообменники, а системы расширения этих объемов связаны друг с другом кинемати% ческой связью с регулируемыми параметрами.
Источники информации, принятые во вни— мание при экспертизе
1. R. Florent et аl Nucl Jnstrum and
A1ethods, 56, р. 160 — 164, 1967.
2. Авторское свидетельство СССР № 203089, кл. G 01 T 5/06, 11.04. 66.
/ К
661459
Puz Ф
luz 5
Редактор Б. Павлов
Заказ 2456 46
Составитель Ю. Алешин
Техред О. Луговая Корректор Г. Назарова
Тираж 696 Подписное
ЦНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ПП П с nàòåíò>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
