Устройство для многоканального сканирования ядерной фотоэмульсии

Устройство для многоканального сканирования ядерной фотоэмульсии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОКАНАЛЬНОГО СКАНИРОВАНИЯ ЯДЕРНОЙ ФОТОЭМУЛЬ СИИ, содержащее систему формирования Фурье-образа прямых следов частиц, систему сканирования Фурье-образа прямых следов частиц, светово,цы и блок формирования и записи фотоэлектрических сигналов, отличающееся тем, что, с целью упрощения и удешевления конструкции, система сканирования Фурье-образа прямых следов частиц содержит аксиконные линзы, число которых равно или больше двух, обращенная к дифрагированному свету поверхность каждой аксиконной линзы имеет форму конуса, вторая поверхность каждой аксиконной линзы является сферической, образунвдая каждого конуса перпендикулярна биссектрисе угла захвата дифрагированных лучей по обе стороны от оптической оси устройства, центр кривизны каждой сферической поверхi ности находится в общей точке пересечения оптической оси устройства и (Л медианной плоскости фотоэмульсии, каждая аксиконная линза имеет цилиндрический вырез .для прохода прямого пучка света.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ (ЕСПУБЛИН (19) (11) 3(59 G 01 Т 5 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

/ (21) 3568760/18-25 (22) 30.03.83 (46) 30.10.84. Бюл. 9 40 (72) Л.М.Сороко (71) Объединенный институт ядерных исследований (53) 621.387 ° 424 (088 ° 8) (561 1. Пауэлл С. и др. Исследование элементарных частиц фотографическим методом. М., "Иностранная литература", 1962, с. 49.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 743424, кл. G 01 T 5/10,1978 (прототип ) .. (54 }(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОКАНАЛЬНОГО СКАНИРОВАНИЯ ЯДЕРНОЙ ФОТОЭМУЛЬ- .

СИИ, содержащее систему формирования

Фурье-образа прямых следов частиц, систему сканирования Фурье-образа прямых следов частиц, световоды и блок формирования и записи фотоэлектрических сигналов, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью упрощения и удешевления конструкции, система сканирования Фурье-образа прямых следов частиц содержит аксиконные линзы, число которых равно или больше двух, обращенная к дифрагированному свету поверхность каждой аксиконной линзы имеет форму конуса, вторая поверхность каждой аксиконной линзы является сферической, образующая каждого конуса перпендикулярна биссектрисе угла захвата дифрагированных лучей по обе стороны от оптической оси устройства, центр кривизны каждой сферической поверхности находится в общей точке пересечения оптической оси устройства и медианной плоскости фотоэмульсии, каждая аксиконная линза имеет ци.линдрический вырез,для прохода прямого лучка света. 11?1637

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и физике элементарных частиц и может быть использовано при исследовании свойств короткоживущих элементарных частиц на пучках нейтрино от ускорителя. 5

Известно устройство для сканирования слоя ядерной фотоэмульсии, которое представляет собой оптический микроскоп, снабженный системой перемещения слоя ядерной фотоэмульсии от- 10. носительно освещающего пучка света.

Сканирование в плоскости ядерной фотоэмульсии выполняют при помощи микрометрических винтов привода предметного столика микроскопа, Сканирование по глубине осуществляют при помощи винта наводки фокуса микроскопа (1).

Принцип действия указанного устройства не позволяет осуществить автоматическое сканирование или просмотр ядерной фотоэмульсии с записью данных в блок памяти. Слишком велика трудоемкость операций наводки изображения следа на Фокус разбиения следа частицы на отдельные элементы и поэлементного сканирования каждого следа частицы в ядерной фотоэмульсии. Поэтому наблюдение и сканирование ядерной фотоэмульсии ведут вручную.

ЗО

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути является устройство для многоканального сканирования ядерной фотоэмульсии, содержащее систему формирования Фурье-обра- 3S за прямых следов частиц, систему сканирования Фурье-образа прямых следов частиц, световоды и блок формирования и записи фотоэлектрических сигналов. Система сканирования Фурье- ( образа прямых следов частиц выполне- на в виде аксиконного зеркала, образующая которого является дугой эллипса.

Устройство работает следующим образом, Пучок когерентного света проходит через систему формирования Фурье-о6раза прямых следов частиц и вблизи аксиконного зеркала с асферической поверхностью формирует Фурье-образ прямых следов частиц. Дифрагированный на прямом следе свет преобразуется аксиконным зеркалом в мультиплицированное иэображение. На этом изображении след виден в виде ярксй полости, ориентированной параллельно прямому следу частицы в ядерной фотоэмульсии. Свет полости попадает во входной торец одного из световсдов и далее поступает в блок формирова- 60 ния и записи фотоэлектрических сигналов (2 °

Недостаток устройства состоит в том, что асферическую поверхность аксиконного зеркала очень трудно изготовить, и это препятствует быстрому выпуску серии подобных приборов.

Если же вместо асферической поверхности изготовить аксиконное зеркало со сферической поверхностью и образующей в виде дуги окружности, близкой к дуге эллипса, то ширина яркой полости станет во много раз больше ширины изображения прямого следа, что приведет к ухудшению отношения сигнала к шуму. Если размеры аксиконного зеркала уменьшить, чтобы уменьшить различие между дугами окружности и эллипса, то это также в конечном счете приведет к низкому отношению сигнала к шуму.

Цель изобретения — упрощение и удешевление конструкции аксиконной системы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для многоканального сканирования ядерной фотоэмульсии, содержащем систему формирования Фурье-образа прямых следов частиц, систему сканирования Фурье-образа прямых следов частиц, световоды и блок формирования и записи фотоэлектрических сигналов, система сканирования Фурье-образа прямых следов частиц содержит аксиконные линзы, число которых равно или больше двух, обращенная к.дифрагированному свету поверхность каждой аксиконной линзы имеет форму конуса, вторая поверхность каждой аксиконной линзы является сферической, образующая каждого конуса перпендикулярна биссектрисе угла захвата дифрагированных лучей по обе стороны от оптической оси . устройства, центр кривизны каждой сферической поверхности находится в общей точке пересечения оптической оси устройства и медианной плоскости фотоэмульсии, каждая аксиконная линза имеет цилиндрический выре=- для прохода прямого пучка света, При этом значение радиуса сферической поверхности каждой аксиконной линзы и ее толщина выбраны такими, чтб аксиконные линзы последова.тельно расположены на оптической оси устройства и находятся в оптическом контакте.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит систему 1 формирования Фурье-образа прямых следов частиц, систему 2 из трех аксиконных линз, световоды 3 и блок 4 формирования и записи фотоэлектрических сигналов.

Формирование Фурье-образа прямых следов частиц в системе 1 выполняет сходящийся пучок когерентного света, Система 2 из трех аксиконных линз, выполняющая многоканальное сканирование Фурье-образа прямых следов частиц, преобразует Фурье-образ прямо1121637 го следа в малое пятно света, центр которого лежит на окружности, являющейся геометрическим местом центров входных торцов световодов. Главной особенностью системы 2 иэ трех аксиконных линз является то, что каждая аксиконная линза имеет легко формируемые внешние поверхности: конусную поверхность со стороны дифрагирован-, ного света и общую для левой и правой частей каждой аксиконной линзы 10 сферическую поверхность с общим центром кривизны для левой и правой частей всех трех аксиконных линз.

Общий центр кривизны находится в точке пересечения оптической оси 15 и медианной плоскости фотоэмульсии.

Эти особенности аксиконных линз существенно упрощают и удешевляют конструкцию устройства. Образующая каждого конуса перпендикулярна биссектрисе угла захвата дифрагированных лучей по обе стороны от оптической оси устройства. Это сделано для уменьшения аберраций, которые возрастают в случае, если это условие не выполнить.

Число аксиконных линз равно или ббльше двух, например три. Это сделано с целью уменьшения сферических аббераций в. системе 2 иэ трех аксиконных линз.

Устройство работает следующим образом.

Когда в поле зрения устройства появляется прямой след частицы, то.система 1 формирования Фурье-образа пря-35 . мых следов частиц создает дифракционное изображение вблизи системы 2 аксиконных линз. Световой сигнал, сфокусированный системой аксиконных линз, попадает в один иэ светово- 40 дов 3 и далее идет в блок 4 формиро вания и записи фотоэлектрических сигналов.

Пример 1. Аксиконные линзы изготовлены из стекла ЛК-6, показатель преломления которого для желтой линии натрия равен n = 1,4704. Используем форелулу для плоско-выпуклой линзы где S — расстояние от предмета до линзы;

S — расстояние от линзы до иэоб1 ражения, r — радиус кривизны второй поверхности.

Если S = 10 мм, à -S ) = 18 мм, то радиус кривизны сферической поверхности одной аксиконной линзы равен

r = 3,02 мм. Если число аксиконных лйнэ выбрать равным N, то сферические аберрации уменье1еатся в х = () = 9,2 раз, 1 r

ro. где r — средний радиус кривизны сферических поверхностей в системе из четырех аксиконных линз, равный в среднем 10 мм.

Пример 2. Если n> = 1,5467, стеклО БК-8, то коэффициейт уменьшения сферических аберраций равен х.= () 5 7, о

8 N необходимо выбрать равным 3, I

Таким образом, наибольший эффект уменьшения сферических аберраций дают стекла с низким значением показателя преломления..

В предлагаемом устройстве упрощена и удешевлен ахнология изготовления аксиконной системы, а отношение сигнала к шуму сохранено как в прототипе, несмотря на то, что наружные поверхности аксиконных линз являются сферическими и обладают большими сферическими аберрациями.

При числе аксиконных линз в системе сканирования Фурье-образа прямых следов частиц равно N v 2, уменьшается величина сФерических аберраций примерно в N2 раз.

1121637

Состанител С.Кондратенко

Техред O.Håöå Корректор O.Ë÷ãoíàÿ

Редактор Л.Алексеенко

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектнан, 4

Заказ 7976/36 Тираж 710 Поднисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7(-35, Раушская наб., д, 4/5