RU2082989C1

RU2082989C1 - Method for measuring coordinates of particles path

Info

Publication number: RU2082989C1
Authority: RU
Inventors: В.И. Крышкин
Original assignee: Институт физики высоких энергий
Priority date: 1991-12-25
Filing date: 1991-12-25
Publication date: 1997-06-27

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: method can be used while working with high fluxes of particles. Signal wires in N proportional chambers with similar ordinal numbers are integrated in groups. Signal from each group is fed to separate amplifier-former. Voltage across high-voltage electrodes of chambers is set reduced so that summary efficiency of registration by N chambers is equal to 100%. EFFECT: increased summary efficiency of registration. 1 dwg

Description

Изобретение относится к физике высоких энергий и может быть использовано везде, где нужно измерять координаты траектории частицы при большом потоке частиц в секунду на квадратный сантиметр. The invention relates to high energy physics and can be used wherever it is necessary to measure the coordinates of the particle trajectory with a large particle flow per second per square centimeter.

Известны способы измерения координат траектории частиц с помощью пропорциональных камер, содержащих два высоковольтных электрода, отстоящих друг от друга на расстоянии 8-10 мм, между которыми расположен симметрично сигнальный электрод [1] В таких камерах вокруг сигнальной проволоки возникает облако положительных ионов, экранирующих потенциал сигнальной проволоки и, как следствие, снижающих усилие, что ограничивает загрузку камер величиной 10³-3•10³ частиц/с на мм длины сигнальной проволоки. В ряде случаев (как, например, при работе с интенсивным пучками, имеющими диаметр 1-2 мм, а то и менее) этот фактор является сильным ограничением.Known methods for measuring the coordinates of the particle trajectory using proportional chambers containing two high-voltage electrodes spaced from each other at a distance of 8-10 mm, between which there is a symmetrically signal electrode [1] In such chambers, a cloud of positive ions appears around the signal wire, screening the signal potential wires and, as a result, reducing the force, which limits the loading of the chambers to 10 ³ -3 • 10 ³ particles / s per mm of signal wire length. In a number of cases (as, for example, when working with intense beams having a diameter of 1-2 mm, or even less), this factor is a strong limitation.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, обеспечивающий повешение быстродействие пропорциональной камеры за счет уменьшения зазора между анодной и катодной плоскостями и уменьшение расстояния между сигнальными проволоками [2] Однако уменьшение газового зазора приводит к уменьшению числа пар ионов, образованных частицей в камере, что приводит к соответствующему уменьшению амплитуды сигнала, а это требует повышения чувствительности электроники, кроме того, сильно повышаются требования на точность изготовления узлов камеры, что накладывает практические ограничения на расстояние между сигнальными проволоками около 1 мм. Closest to the proposed is a method for hanging the speed of the proportional chamber by reducing the gap between the anode and cathode planes and reducing the distance between the signal wires [2] However, reducing the gas gap leads to a decrease in the number of ion pairs formed by the particle in the chamber, which leads to the corresponding reducing the signal amplitude, and this requires an increase in the sensitivity of the electronics, in addition, the requirements for the accuracy of the manufacture of the camera assemblies are greatly increased, h This imposes practical restrictions on the distance between the signal wires of about 1 mm.

Цель изобретения увеличение быстродействия прибора. The purpose of the invention is the increase in speed of the device.

Цель достигается уменьшением числа пар ионов на сигнальной проволоке или за счет снижения усиления на сигнальной проволоке, понижая напряжение на высоковольтных электродах, или уменьшения газового зазора (тем самым снижая экранировку положительными ионами сигнальной проволоки при больших потоках частиц). Это приводит к уменьшению эффективности регистрации частиц, что приводит к уменьшению эффективности регистрации частиц, что компенсируется не понижением порога усилителя-формирователя (уровень собственных шумов усилителей-формирователей это не позволяет реализовать), а увеличением числа пропорциональных камер. Пропорциональные камеры устанавливаются друг за другом так, что сигнальные проволоки расположены параллельно друг другу во всех камерах, причем проволоки с одинаковыми порядковыми номерами в разных камерах лежат в одной плоскости, параллельной оси падающего пучка, и объединены на один усилитель-формирователь. Эффективность регистрации частицы в одной камере ε устанавливается таким образом, чтобы эффективность регистрации одиночной частицы N камерами определялась следующим выражением:
P=1-(1-ε)^N,
где P требуемая эффективность регистрации частицы всеми камерами.The goal is achieved by reducing the number of ion pairs on the signal wire or by reducing the gain on the signal wire, lowering the voltage on the high-voltage electrodes, or by reducing the gas gap (thereby reducing the screening by positive ions of the signal wire at high particle fluxes). This leads to a decrease in the particle registration efficiency, which leads to a decrease in the particle registration efficiency, which is compensated not by lowering the threshold of the amplifier-former (this is not possible to realize the noise level of the amplifier-former), but by an increase in the number of proportional cameras. Proportional chambers are installed one after another so that the signal wires are parallel to each other in all chambers, with wires with the same serial numbers in different chambers lying in the same plane parallel to the axis of the incident beam and combined into one amplifier-former. The efficiency of registration of a particle in one chamber ε is set so that the efficiency of registration of a single particle by N cameras is determined by the following expression:
P = 1- (1-ε) ^N ,
where P is the required efficiency of particle registration by all cameras.

На чертеже показаны пропорциональные камеры для измерения одной координаты (X или Y). The drawing shows proportional chambers for measuring one coordinate (X or Y).

Каждая камера 1 содержит n сигнальных проволок 2, которые натянуты параллельно друг другу. Одноименные проволоки (с одинаковыми порядковыми номерами от 1 до n) лежат в одной плоскости, параллельной оси падающего пучка, и соединены с усилителями-формирователями 3. Сигналы с усилителей-формирователей соединяются с регистрами и по номеру сработавшего усилителя-формирователя определяется координата траектории частицы. На камерах понижается эффективность регистрации частицы (снижением высоковольтного напряжения или уменьшением газового зазора), до величины, обратно пропорциональной требуемому увеличению быстродействия (положим ε = 20%). Тогда при требуемой эффективности регистрации p 99% легко определить необходимое число камер. Исходя из биномиального распределения срабатываний независимых камер, вероятность того, что не сработает ни одна камера, равна:
P(O)=(1-ε)^N.
Вероятность срабатывания хотя бы одной камеры равна
P(1)=1-P(O)=1-(1-ε)^N.
Таким образом, если требуется эффективность регистрации на уровне 99% число камер будет равно
N=log(1-0,99)/log(1-ε)..Each camera 1 contains n signal wires 2, which are stretched parallel to each other. The wires of the same name (with the same serial numbers from 1 to n) lie in the same plane parallel to the axis of the incident beam and are connected to the shaper amplifiers 3. The signals from the shaper amplifiers are connected to the registers and the coordinate of the particle trajectory is determined by the number of the activated shaper amplifier. On cameras, the efficiency of particle registration decreases (by lowering the high-voltage voltage or by reducing the gas gap) to a value inversely proportional to the required increase in speed (put ε = 20%). Then, with the required recording efficiency p 99%, it is easy to determine the required number of cameras. Based on the binomial distribution of the responses of independent cameras, the probability that not a single camera will work is equal to:
P (O) = (1-ε) ^N.
The probability of triggering at least one camera is
P (1) = 1-P (O) = 1- (1-ε) ^N.
Thus, if a registration efficiency of 99% is required, the number of cameras will be equal to
N = log (1-0.99) / log (1-ε) ..

В данном примере при ε=20% N 20,6, т.е. 21 камера обеспечит эффективность регистрации на уровне 99% при скорости счета частиц в 5 раз выше, чем достижимо на современном уровне. In this example, with ε = 20% N, 20.6, i.e. 21 cameras will ensure registration efficiency at the level of 99% at a particle counting rate 5 times higher than is achievable at the present level.

Claims

A method of measuring the coordinates of the particle trajectory using a proportional camera, which contains n-signal wires connected to the amplifiers-shapers, characterized in that N proportional cameras are used, which are installed so that the signal wires in all cameras are parallel, and the signal wires with the same serial numbers of different cameras are combined into a group, the signal from each group is fed to a separate amplifier-driver, while on the high-voltage electrodes of each camera Lebanon low voltage corresponding to the particle detection efficiency in each chamber is less than unity and the number of cells N is chosen such as to satisfy the equation
P = 1- (1-ε) ^N ,
where P is the required detection efficiency of a single particle by all cameras.