Мембранное устройство

Авторы патента:

G01T5/06G01T7 - Запись движения или траектории ядерных частиц (искровые камеры H01J 47/00); обработка и анализ таких траекторий

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИКОМУ СВИ ЖИТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетскик

Социалистических

Республик ро794576

* т. \,1 (6т ) Дополнительное к авт. сеид-ву (51)М. Кл З (22) Заявлено 060479 (2! ) 2749 398/18-25

G 01 Т 5/06

01 Т 7/00 с присоединением заявки Н9 (23) Приоритет

Государственный комнтет

СССР но делам нзобретеннй н открытий (53) УДК 821, З87., 424 (088,8) Опубликовано 070181. Бюллетень ЙЯ

Дата опубликования описания 0 70181 (72) Автор изобретения

Е,П, Устенко (71) Заявитель

Объединенный институт ядерных исследований т

Ф с» 1

1 (54 ) NENEPAHHOE УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к детекторам ядерных частиц, а именно к приборам, обеспечивающим режимы давления при создании условий "перегрева" сред, содержащихся в пузырьковых 5 камерах с двумя трекочувствительными объемами.

Известно устройство, в котором силовая связь между двумя расширительными элементами в камере с двумя 10 трекочувствительными объемами осуществляется с помощью рычажного механизма f1).

Подбор условий оптимальной трекочувствительности для сред с несовпадающими термодинамическими параметрами в данном случае достигается изменением положения точки опоры рычага, связующего расширительные элементы, Такое устройство обладает ря- 2О дом недостатков, из которых главным является сложность регулировки положения указанной точки опоры во время действия установки, особенно, если это пузырьковая камера, в объе- 25 мах которой в качестве детекторов содержатся, например, жидкие водород и дейтерий.

Ближайшим к заявляемому является мембранное устройство, включающее З() гибкую мембрану с жестким центром, герметично разграничивающее объемы пузырьковой камеры и внутренней тре кочувствительной мишени $2j.

Пузырьковая камера с внутренней следочувствительной мишенью, содержит среды с практически совпадающими свойствами по параметрам режима трекообразования. Например: водород неоноводородная смесь.

Условие трекочувствительности в среде, которая содержится в мишени, выполняется в данном случае осуществлением сброса давления в мишени, при снижении давления в объеме пузырьковой камеры, эа счет прогиба тонких плоских стенок мишени. Назовем этот способ вЂ” пассивным, впротивоположность активному, который осуществляется с помощью специально предназначенной системы расши1.ения.

Пассивный способ расширения оказывается непригодным во всех случаях, когда термодинамические параметры сред, заполняющих камеру и мишень, не совпадают. Мишень, заполненная дейтерием и помещенная в камеру с жидким водородом, требует, чтобы сброс давления в ее(мишени) объеме был более глубоким, чем в камере. В при794576

99 пп

Параметр

Камера

Мишень

Р =5,9 кГ/см2, P = 5.9 кГ/см

=3.0 r/

Р2Н = 2,7 кГ/см

Т = 27. 0 К, Т = 31. О К

Р вЂ” Р = 0.3 кГ/см й

2; 2

Р = 2.9 кГ/см, ЬР = 3.2 кГ/см дейтерий Д

Водород Н

Целью изобретения является достижение активного регулирования статического и динамического перепада давлений между разграничиваемыми объемами.

Цель достигается благодаря тому, что мембранное устройство, содержащее гибкую мембрану с жестким центром герметично разграничивающее объемы, например, пузырьковой каме- 4О ры и внутренней трекочувствительной мишени, дополнительно содержит кольцеобразный объем (выполняющий функцию гибкого гофра мембраны), гибкие стенки которого выполнены в виде 45 двух полуторов различного диаметра.

Имеется ввод в этот объем для подачи газа под давлением.

На чертеже схематически изображена конструкция устройства. 50

Устройство содержит гибкую стенку

1 полутора диаметром ij1 (со стороны объема камеры), гибкую стенку 2 полутора диаметром d2 (со стороны объема камеры), жесткий центр мембраны 3, корпус 4, кольцеобразный объем 5.

Р вЂ” давление в камере, Р1 - давление в мишени, P вЂ” давление в кольцеобразном объО еме .

Кольцеобразный объем со стенками 40

1 и 2 в целом представляет собой гибкий гофр мембранного устройства.

Пренебрегая собственной жесткостью торообразных гофров устройства, запйшем 65 ведеиной здесь таблице. дается пример теоретического режима, избранно1. Давление перед расширением (верхнее) 2. Давление в конце снижения (нижнее) 3. Температура (статическая) 4. Нижний перепад давлений между камерой и мишенью (при Р =cons t) 5. Перепад давления

1 2 (при Р = const) Такой режим может быть достигнут только способом активного расширения с помощью специального устройства, реализующего заданные условия. го нами для дальнейших эксперимен тов .

ы, pe а( а) 1 < g e(- условие равновесия в (1 статике (межР=7(Р Р, " ) ду циклами

«(г расширения), условие рав =д 2 -gP (-+"}) новесия н

Cl о 4 динамике (в процессе сбро5P"-< (ДР; Р > ) са давления в

0(, 1 0 камере, мишени и изменения давления в кольцеобразном объеме мембранного устройства) .

В исходном положении камера и мишень заполняются водородом и дейтерием, соответственно. Их давления и температуры устанавливаются таким образом, как указано в таблице. Величина изменения давления в мишени

Д Р», согласно равенства "б" находится в функциональной .зависимости от изменения давления в камере ЬР, в кольцеобразном объеме мембранного устройства д Р, и от соотношения квадрата диаметров полуторов.

Действительная картина зависимости. давлений несколько сложнее, но для описания принципа действия устройства, избранная нами вполне удовлетворительная.

Дополненный сброс давления в мишени происходит вследствие дополнительного перемещения мембраны в сторону объема камеры под воздействием давления Po . Из соотношения "б " видно, 794576 что если знак )Р совпадает со знаком о д Р, (а это имеет место когда и в камере, и в кольцевом объеме мембранного устройства происходит одновременно либо сброс, либо повышение давления), то наибольший перепад в мишени Ь Р достигается при л Р = О, т.е. когда изменение давления в кольцевом объеме отсутствует.

В случае же, когда при уменьшении д Р д Р нарастает, перепад давления в мишени дР тем больше, чем больше перепад ЛР в кольцевом объ.вЂ”

О еме. Таким образом, возможна реализация активного регулирования режима давлений в камере и мишени, благодаря связи этих давлений. В промежутках между циклами (в статике) условие равновесия мембраны достигается также в частном случае, когда P о

P = P2. Это обстоятельство весьма важно и удобно в практическом отношении, так как облегчает поиск оптимального режима установки.

Таким образом, достижение требуемого . ДР в объеме мишени, заполненном дейтерием, при заданном А Р для окружающего водорода камеры, сводится к решению чисто конструкторской задачи вЂ” выбору диаметров полуторов, выполняющих в мембранном устройстве роль гибких гофров, и к заданию закона изменения. Р давления в кольцевом объеме, которое в простейшем варианте устройства может быть принято постоянным.

Для иллюстрации приведем пример расчета хода д мембраны для устройства, разработанного в Лаборатории высоких энергий Объединенного института ядерных исследований в г. Дубне.

Общеизвестно, что изменение давления с учетом сжимаемости среды влечет сс>ответствующее изменение объема,д - )р g y

z Ь. Чт где g Ч, вЂ” изменение объема дейтерия в мишени, Р вЂ” изменение давления в мишеХ ни, ЬР М/ дфоп, 3.2. (О (,3 <0

И= F = 3494 «СЛ2СМ

1. 2 мм.

Разработаны и исследованы модели и рабочий образец предложенного устройства, предназначенного для дейтериевой трекочувствительной мишени, размещаемой внутри водородной пузырьковой камеры "Людмила".

Формула изобретения

Мембранное устройство, включающее гибкую мембрану с жестким центром, герметично разграничивающее объемы, например, пузырьковой камеры и внутренней трекочувствительной мишени, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения активного регулирования перепада давлений между разграничиваемыми объемами, оно содержит кольцеобразный объем, гибкие стенки которого выполнены в виде двух полуторов различного диаметра, и имеет ввод в этот объем для подачи газа под давлением.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2460060, кл. G 01 Т 5/ОО, 1977.

2. tO.Ä. Алешин и др. Препринт ИГЭФ, 1975, 9 30 (прототип).

40 ф вЂ” сжимаемость дейтерия;

W вЂ” объем дейтерия в мишени .

9а

Примем значения величин следующими дP вЂ” вЂ” 3.2 кГ/см

5 Wy< = 10 л; 3

Ц = 1.3.10 см /кг при 1

С другой стороны величина хода

Vlq

® м бр 1= .. Ю. где F вЂ” плоМ щадь (эффективная) мембраны со сто роны мишени. В нашем случае F