Дрейфовая камера

Дрейфовая камера

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

1Щ 400637

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.06.76 (21) 2373511/25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.78. Бюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания 13.04.78 (51) М. Кч H 01J 39/29 государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) 1ДК 621 387 42 (088.8) (72) Авторы изобретения А. А. Борисов, В. Ю. Глебов, P. М. Фахрутдинов и В. И. Полетаев (71) Заявитель (54) ДРЕЙФОВАЯ КАМЕРА

Изобретение относится к технической физике, à именно к проволочным координатнымдстекторам ускоренных элементарных частиц при экспериментальных исследованиях.

Известна дрейфовая камера, представляющая собой заполненную смесью газов определенного состава полость, внутри которой размещена плоская периодическая структура, образованная системой тонких проволок, натянутых одна параллельно другой. Элементарная ячейка этой периодической структуры состоит из сигнального элемента и симметрично расположенных относительно него двух дрейфовых промежутков, ограниченных расположенными по периметру прямоугольного сечения проволоками. На эти проволоки дрейфового промежутка подают распределенный электрический потенциал так, чтобы во внутреннем объеме получить однородное электростатическое поле, направленное к сигнальному элементу (1).

При прохождении заряженных частиц через объем дрейфового промежутка, в газе вдоль траектории частицы образуется цепочка электронов, которая под действием электростатического поля равномерно движется («дпейфует») к сигнальному элементу. В качестве сигнального элемента обычно используют тонкую (диаметром около 20 мк) проволоку; па нее подают положительный потенциал, достаточно высокий, чтобы вблизи проволоки в области высокой напряженности электрического поля под действием механизма ударной понпзацпп происхочило размножение дрейфующих

5 электронов.

Измеряя время между прохождением частицы и появлением электрического сигнала на сигнальном элементе и зная скорость дрейфа электронов в готовой смеси, определяют

10 расстояние от сигнального элемента до места прохождения частицы, т. е. ее координату.

При выса>кпвании электронного облака от размноженных электронов дрейфа на прово;Ioке сигнального элемента появляется электри15 ческий сигнал.

Наиболее близка к изобретению дрсйфовая камера. представляющая собой вытянутый параллелепипед, образованный натянутыми между двумя платамп IIo периметру поперечного прямоугольного сечения тонкими проволоками дрсйфового промежутка; в геометрическом центре сечения натянут сигнальный элемент пз пары близко распело IieIIIIIIx проголок (1 мм), лежащих по обе стороны плоскости продоль25 пой симметрии камеры. Прп прохождении заряжеш.ой частицы в левом дрейфовом промежутке электронное облачко высаживается на левой проволоке сигнального элемента, а при прохождспии ее в правом дрейфовом промсЗз жуткс — на правой, т. е. электрический спг

600637 нал однозначно Определяет координату частицы (2).

Однако в такой дрейфовой камере несмотря на то, что электронный след достаточно строго сохраняет форму траектории частицы на всем пути дрейфа, информация, поступающая с одной проволоки сигнального элемента, не позволяет восстановить трек, а позволяет восстановить всего лишь одну координату. Поэтому приходится набирать пакет из камер, что приводит к увеличению размеров экспериментальной установки. Кроме того, в этой камере на один сигнальный элемент требуется два канала электроники — по одному на каждую из пары проволок. В работе участвует только один канал — либо левый, либо правый, т. е. электроника используется наполовину. При этом значительные силы электростатического отталкивания между близко расположенными проволоками сигнального элемента при увеличении длины камеры (длины проволок) требуют существенного усложнения конструкции сигнального элемента.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а именно обеспечение возможности однозначного определения трека (а пе координаты) частицы, увеличение длины камеры и максимальное эффективное использование каналов электроники.

Указанная цель достигается тем, что сигнальный элемент дрейфовой камеры выполнен многопроволочным, причем несколько сигнальных проволок расположено последовательно по глубине камеры с чередующимся по шагу поперечным смещением относительно плоскости симметрии камеры и вокруг каждой сигнальной проволоки размещены катодные проволоки таким образом, что они образуют вершины равнобедренной трапеции, средняя линия которой находится в плоскости симметрии.

Все проволоки закреплены на двух рамочных каркасах, которые при помощи поперечных распорок прикреплены к внутренним сторонам охватывающего камеру тонкостенного металлического короба прямоугольного сечения, электроизолированного изнутри в областях высоких потенциалов, а торцы короба загерметизированы заглушками.

На фиг. 1 схематично изображена предлагаемая дрейфовая камера, общий вид; на фиг. 2 — то же, поперечное сечение; на фиг.

3 — центральная часть камеры и сигнальный элемент.

В предлагаемой дрейфовой камере по обе стороны многопроволочного сигнального элемента расположены промежутки, ограниченные проволоками 1 по периметру прямоугольного сечения. Сигнальный элемент состоит из нескольких сигнальных тонких проволок 2, подключенных через резисторы 3 к анодной ламели + U От сигнальных проволок 2 имеются выводы к усилителям каналов электроники. В начале и в конце сигнального элемента расположены анодные проволоки 4, также

3О

5О со

О5 пОдключенные к анодной ламели +У„но не имеющие выходов к усилителям. Сигнальные проволоки 2 окружены катодными проволоками 5, образующими вершины равнобедренной трапеции. Все проволоки закреплены на двух прямоугольных рамочных каркасах б из электроизоляционного материала, которые поперечными распорками 7 прикреплены к тонкостенному металлическому коробу 8 прямоугольного сечения, оклеенному изнутри электроизоляционными прокладками 9, защищающими короб в областях высоких потенциалов.

Торцы короба загерметизированы заглушками.

Дрейфовая камера работает следующим образом.

На проволоки 1 дрейфового промежутка подают постоянное напряжение, возрастающее от значения Up на центральных до макс- на крайних проволоках, например, при помощи резисторного делителя напряжения (как показано на фиг. 2 и 3). Катодные проволоки 5 соединяют между собой и с центральными проволоками дрейфового промежутка (на фиг.

3 одинаковыми цифровыми индексами при потенциале U показаны проволоки, соединенные между собой и находящиеся под одинаковым потенциалом) . На анодные проволоки 4 и сигнальные проволоки 2 подают положительный потенциал +U,. В результате внутри дрейфовых промежутков образуются электростатические однородные поля напряженностью Е, направленные к сигнальному элементу дрейфовой камеры, а электростатические силы, действующие на сигнальные проволоки 2, практически уравновешиваются.

При прохождении заряженной частицы через полость дрейфового промежутка по ее траектории образуется цепочка свободных электронов — трек (для примера на фиг. 3 такой трек показан пунктиром). Под действием электростатического поля напряженностью Е цепочка электронов дрейфует с постоянной скоростью справа налево и высаживается участками последовательно на все сигнальные проволоки 2 от нижней до верхней. Так как сигнальные проволоки расположены со смещением, то при любом треке электрические импульсы на них появляются неодновременно, и соответствующая электроника позволяет восстановить трек в виде цифровой информации, пригодной для дальнсйшсй автоматизированной обработки при научных исследованиях.

Преимущества предлагаемой дрейфовой камеры состоят в следующем: а) одна ячейка дрейфовой камеры позволяет однозначно восстановить полную проекцию трека частицы, давая не менее трех координат при использовании всех каналов электроники; б) каждая сигнальная проволока работает и на правый и на левый дрейфовый промежуток; в) как показали экспериментальные исследования, катодные электроды, окружающие

600637 сигнальный электрод, позволяют уравновесить действующие на сигнальный электрод электростатические силы, в результате чего появляется реальная возможность увеличить длину элементарной ячейки дрейфовой камеры до 3 м и более, что очень важно для современных исследовательских установок.

1. Дрейфовая камера, выполненная в виде вытянутого параллелепипеда из тонких проволок, расположенных по периметру поперечного прямоугольного сечения, с сигнальным элементом в плоскости продольной симметрии, отличающаяся тем, что, с целью однозначного определения трека частицы при одновременном увеличении длины камеры, сигнальный элемент камеры выполнен многопроволочным, причем несколько сигнальных проволок расположены последовательно по глубине камеры с чередующимся по шагу попеЬ ас.С

° ° ° ° ° р р o e р р а р р ° ° ° р

М " 4

° р о с е

1

F ., — — -=-. р ° р р а n . n о р р ° ° a ° р р ° ° р ° э о с с с р р

Формула изобретен и я нО,с С

Г р р р р ° р ° ° р р с р р р ным смещением относительно плоскости симметрии, а вокруг каждой сигнальной npo-.îëîêè расположены катодные проволоки так, «о они образуют вершины равнобедренной

5 трапеции, средняя линия которой находится в плоскости симметрии.

2. I

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Материалы международного совещания по методике проволочных камер. Дубна, 2о ОИЯИ Д13 — 164, 1975, с. 38.

2. Walenta А. N. «Nucl Instr and Methods», 111, 1973, 4б7.

800637

+i //з ь в е °

/ U

//;,ч //» о е в ° °" o

"c iy

Коррскторы; A. Степанова и Л. Брахнина

Редактор 3. Старикова

Заказ 363/ !7 Изд. № 341 Тирани 964

1-1ПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К 35, Ра1пнскяи нао., д. 4 5

Подписное

Типографии, Ilf). CHIli нона, 2

Составитель В. Макаров

Тсхрсд Л. Гладкова

/

// О/

//