Способ выделения электронов по направлению
Патент 494966
Авторы
Классы МПК
Способ выделения электронов по направлению
Иллюстрации
Реферат
щр мт ну зехническая
Ь, оте;<е, МБА
Союз Советских
Социалнстйческих
Республик
ОП ИС
ИЗОБРЕТЕН ИЯ (494966
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.02.74 (21) 1999533/26-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (5I ) М. Кл 2
601 Т5/02
Государствеииых комитет
СССР ио делам изобретений и открытий
Опубликовано 15.04.79. Бюллетень № 14
Дата опубликования описания 16.0 т.79 (53) УДК 621.384 (088.8) (72) Авторы изобретения
Б. У. Родионов и Е. Н, Шувалова
Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-физический институт (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ ПО НАПРАВЛЕНИЮ
Изобретение относится к способам регистрации частиц. Оно позволяет выделить электроны малой энергии (10 — 10т эВ), движущиеся в веществе в определенном направлении. Предлагаемый способ может также применяться для регистрации направления движения или поляризации различных частиц, при взаимодействии которых с веществом или распаде появляются свободные электроны.
Известно, что направление движения электрона в веществе можно определить, измеряя характеристики взаимодействия электрона с веществом. Так, используя направленность черенковского излучения, можно измерять количество фотонов, испускаемых по направлению движения электрона.
Однако чувствительность черенковского способа и точность выделения направления движения электрона малой энергии ограничиваются малым числом фотонов, испущенных в направлении движения, из-за малого пробега и сильного многократного рассеяния электрона. Кроме того, при малых энергиях электрона вообще не выполняется условие возникновения черенковского излучения.
Цель изобретения — увеличение чувствительности способов выделения электронов по направлению их движения в веществе.
Поставленная дель достигается благодаря тому, что в веществе создают электрическое поле, напряженность которого достаточна для компенсации ионизационных потерь. электрона в данном веществе, и определяя характеристику взаимодействия ка ждого электрона с веществом, сравнивают ее с мак« симально возможной характеристикой без поля, а электрон с характеристикой, ее превышающей, выделяют как движущийся пре- . имущественно против электрического поля.
Способ заключается в следующем. Напряженность электрического поля и вещество
15 подбираются такими, чтобы ионизационные потери электрона, движущегося преимущественно против направления электрического поля, компенсировались действием поля.
Тогда электроны, идущие преимущественно против направления поля, будут двигаться
26 с ускорением. В то же время электроны, движущиеся в поотиноположном направлении, будут тормозиться как из-за ионизационных потерь, так и в результате действия щф с ЮФ4ьае
4! И!?()6
Составитель И. Авчиев
Техред О. Луговая Корректор С. Шекмар
Тираж 696 Подписное
Редактор Е. Месронова
Заказ 183T/62
ЦНИИПИ Государствеинога комитета СССР иО делам изобретений и открытий
Н 3035. Москва, Ж-35, Рву шская иаб.. д. 4/5
4Рилиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 электри геского поля. Таким образом, для элс кгронов малой энергии, движущихся преимущественно против поля, количество испускаемых со следа фотонов, пробег, ионизационные потери значительно возрастут, что равносильно увеличению чувствительности способа. Если при отсутствии электрического поля известна максимальная характеристика взаимодействия электронов с ве,гцеством, то при наличии поля максимальная характеристика увеличится за счет электронов, движущихся против поля. Поэтому случай превышения максимально возможной характеристики взаимодействия без поля соответствует регистрации электрона, движущегося преимущественно против поля.
При этом чем больше отличие измеряемой характеристики от максимальной без поля, тем с большей вероятностью можно утверждать, что электрон движется в иаправлении против поля.
Таким образом, увеличение порога дискриминации при определении любой характеристики взаимодействия электрона с веществом повышает точность определения направления его движения, Рассмотрим в качестве примера способ регистрации отдельных электронов определенной направленности в жидком гексане, содержащем бета-активный изотоп. Максимальная энергия электронов при бета-распаде составляет около 1 МэВ. При отсутствии электрического поля измеряется максимальная амплитуда ионизационного импульса, соответствующая максимальной энергии электронов, испускаемых изотопом. Ионизационные потери электрона энергией около
1 МэВ в гексане составляют1,1 МэВ/см, а максимальный пробег — около 6 мм.
Известно, что в жидком гексане.можно обеспечить напряженность электрического поля
2 МВ/см. В однородном электрическом поле напряженностью 2 МВ/см электрон энергией
1 МэВ будет ускоряться при движении преимущественно против поля до тех пор; пока он не испытает рассеяние, при котором проекция вектора напряженности поля на направление его движения будет недостаточна для
- компенсации ионизационных потерь (в данном случае при рассеянии в интервале углов более 60 ). Оценка среднс го пробег0 электрона энергией 1 МэВ с учетом рассеяния в жидком гексане показывает, что срелний пробег в направлении, противоположном полю, превышает максимальный пробег без цоля примерно в десять раз. Следовательно, для электрона энергией I МэВ, движущегося против вектора напряженности поля, в десять раз возрастут количество испускаемых со следа электрона фотонов и его ионизационные потери. Регистрируя ионизационные потери отдельного электрона по амплитуде ионизационного импульса, сравнивают эту амплитуду с максимальной без поля А, .
По наличию амплитуд ионизационных импульсов, превышаюгцих А,, судят о фактах регистрации электронов определенной направленности (в данном случае движущихся против электрического поля). При этом можно использовать и другие быстродействующие и чувствительные способы регистрации характеристики, как черенковский или (при
20 наличии в гексане сцинтиллирующих доба. вок) сцинтилляционный. Очевидно, что десятикратный рост ионизационных потерь и пробега электронов в гексане обеспечит почти десятикратное увеличение чувствительности применяемых способов, что позволит их использовать для выделения отдельных электронов малой энергии по направлению их движения в веществе.
Формула изобретения
Способ выделения электронов по направлению путем определения одной из их характеристик взаимодействия с веществом, например количества испущенных со следа
35 электрона фотонов, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности способа, в веществе создают электрическое поле, напряженность которого достаточна для компенсации ионизационных потерь электрона в данном веществе, определяют характерис40 тику взаимодействия каждого электрона с веществом, сравнивают ее с максимально возможной характеристикой без поля, и электрон с характеристикой, ее превышающей, выделяют как движущийся преимущественно против электрического поля.