RU2549611C2 - Emission calorimeter - Google Patents
Emission calorimeter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2549611C2 RU2549611C2 RU2013112459/28A RU2013112459A RU2549611C2 RU 2549611 C2 RU2549611 C2 RU 2549611C2 RU 2013112459/28 A RU2013112459/28 A RU 2013112459/28A RU 2013112459 A RU2013112459 A RU 2013112459A RU 2549611 C2 RU2549611 C2 RU 2549611C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- calorimeter
- active elements
- emission
- electrodes
- absorber
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано в ядерной физике и астрофизике.The invention relates to accelerator technology and can be used in nuclear physics and astrophysics.
Известно устройство (К. Клайнкнехт. Детекторы корпускулярных излучений. Издательство ″Мир″, 1990, с.166) для измерения энергии частиц, состоящее из слоев поглотителя и активных элементов (сандвич), установленных перпендикулярно пучку падающих частиц. В качестве активных элементов чаще всего используются сцинтилляторы, свет с которых собирается переизлучающими волокнами и регистрируется фотодетекторами (фотоумножителями). Радиационная стойкость (уменьшение световыхода в е раз) лучших сцинтилляторов не превышает 5 Мрад. Кроме того, длительность импульса с таких детекторов около 70 нс (по основанию), что при больших потоках частиц (как, например, на современных коллайдерах) приводит к недопустимым просчетам. Дополнительная трудность в использовании таких детекторов связана с фотодетекторами. Наиболее распространенными фотодетекторами являются фотоумножители, которые чувствительны к магнитным полям и требуют магнитной экранировки, что очень трудно реализовать при магнитных полях сверхпроводящих магнитов.A device is known (K. Kleinknecht. Particle radiation detectors. Mir Publishing House, 1990, p.166) for measuring particle energy, consisting of layers of an absorber and active elements (sandwich) mounted perpendicular to a beam of incident particles. Scintillators are most often used as active elements, the light from which is collected by re-emitting fibers and detected by photodetectors (photomultipliers). Radiation resistance (reduction of light output by e times) of the best scintillators does not exceed 5 Mrad. In addition, the pulse duration from such detectors is about 70 ns (at the base), which leads to unacceptable miscalculations at high particle fluxes (as, for example, on modern colliders). An additional difficulty in using such detectors is associated with photo detectors. The most common photo detectors are photomultipliers, which are sensitive to magnetic fields and require magnetic shielding, which is very difficult to realize with magnetic fields of superconducting magnets.
С другой стороны, предложено устройство (С. Adloff, D. Attle, J. Blaha et al. arXiv: 3197v2) для измерения энергии частиц, состоящее из микрозазорных газовых камер.On the other hand, a device is proposed (C. Adloff, D. Attle, J. Blaha et al. ArXiv: 3197v2) for measuring particle energy, consisting of micro-gap gas chambers.
У такого устройства имеются следующие недостатки:Such a device has the following disadvantages:
1) сложная конструкция детектора, содержащего много элементов;1) the complex design of the detector containing many elements;
2) длительность сигнала определяется дрейфовым зазором и при минимальном зазоре 3 мм будет равняться около 60 нс (скорость дрейфа в газе около 20 нс/мм);2) the signal duration is determined by the drift gap and with a minimum gap of 3 mm will be about 60 ns (the drift velocity in the gas is about 20 ns / mm);
3) в газовом зазоре реализуются случаи рассеяния электрона газа под большим углом относительно частицы ливня, у такой частицы большой пробег в газе соответствует аномально большому эффективному энерговыделению (″Техасские башни″), что резко ухудшает энергетическое разрешение калориметра.3) in the gas gap, there are cases of electron scattering of a gas at a large angle with respect to a shower particle; for such a particle, a large range in the gas corresponds to an abnormally large effective energy release (“Texas Towers”), which sharply affects the energy resolution of the calorimeter.
Задача, решаемая изобретением - резкое упрощение конструкции активного элемента, уменьшение разрешающего времени (длительности импульса) и подавление ″Техасских башен″.The problem solved by the invention is a sharp simplification of the design of the active element, reducing the resolution time (pulse duration) and suppressing the "Texas Towers".
На чертеже изображено заявляемое устройство. Оно включает поглотитель 1 и активный элемент 2, который состоит из двух электродов, наполненных газом (неон, аргон, гелий и т.д.) при атмосферном давлении и разделенных зазором около 100 мкм, на один из них подается напряжение порядка 50 кВ/см, а с другого электрода снимается сигнал для амплитудного анализа.The drawing shows the inventive device. It includes an absorber 1 and an active element 2, which consists of two electrodes filled with gas (neon, argon, helium, etc.) at atmospheric pressure and separated by a gap of about 100 μm, a voltage of about 50 kV / cm is applied to one of them , and a signal for amplitude analysis is taken from another electrode.
Калориметр работает следующим образом. Частицы ливня, образуемого электронами или адронами, выбивают из материала поглотителя на границе с активным элементом электроны вторичной эмиссии малой энергии (~эВ). Они попадают в газовый объем активного элемента, где в сильном электрическом поле усиливаются в 104-105. Вероятность высокоэнергетичной частицы произвести в этом зазоре ионизацию мала и, кроме того, равномерно распределена по длине зазора, что делает сигнал от этой частицы пренебрежимо малым по сравнению с электроном вторичной эмиссии. Поскольку число электронов вторичной эмиссии пропорционально числу ливневых частиц, то измеряемая амплитуда электронов вторичной ионизации будет пропорциональна энергии налетающей частицы.The calorimeter works as follows. Particles of a shower formed by electrons or hadrons are knocked out of the absorber material at the boundary with the active element, low-energy secondary emission electrons (~ eV). They fall into the gas volume of the active element, where in a strong electric field they amplify in 10 4 -10 5 . The probability of a high-energy particle to produce ionization in this gap is small and, in addition, evenly distributed along the length of the gap, which makes the signal from this particle negligible compared to the secondary emission electron. Since the number of electrons of secondary emission is proportional to the number of storm particles, the measured amplitude of the electrons of secondary ionization will be proportional to the energy of the incident particle.
Преимущества этого метода:Advantages of this method:
- очень простая конструкция активного элемента по сравнению со всеми существующими элементами;- a very simple design of the active element in comparison with all existing elements;
- радиационная стойкость превышает практические требования;- radiation resistance exceeds practical requirements;
- длительность сигнала на уровне наносекунд, а временное разрешение около 100 пс;- the duration of the signal at the level of nanoseconds, and the temporal resolution of about 100 ps;
- сильно подавлен эффект образования ″Техасских башен″;- The effect of the formation of ″ Texas Towers ″ was greatly suppressed;
- амплитудный спектр ионизационных потерь от электрона вторичной эмиссии не будет иметь распределения Ландау, поскольку в данном случае в газовом зазоре не будет происходить больших передач электронам газовых молекул. Таким образом, амплитуда сигнала с такого калориметра пропорциональна числу электронов вторичной ионизации (а не ионизационным потерям ливневых частиц, как в аналоговых калориметрах). И можно ожидать улучшения энергетического разрешения.- the amplitude spectrum of ionization losses from the secondary emission electron will not have a Landau distribution, since in this case large transfers of gas molecules to the electrons will not occur in the gas gap. Thus, the amplitude of the signal from such a calorimeter is proportional to the number of electrons of secondary ionization (and not to the ionization losses of storm particles, as in analog calorimeters). And an improvement in energy resolution can be expected.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013112459/28A RU2549611C2 (en) | 2013-03-19 | 2013-03-19 | Emission calorimeter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013112459/28A RU2549611C2 (en) | 2013-03-19 | 2013-03-19 | Emission calorimeter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013112459A RU2013112459A (en) | 2014-09-27 |
RU2549611C2 true RU2549611C2 (en) | 2015-04-27 |
Family
ID=51656298
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013112459/28A RU2549611C2 (en) | 2013-03-19 | 2013-03-19 | Emission calorimeter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2549611C2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1076774A1 (en) * | 1982-12-08 | 1984-02-29 | Всесоюзный Дважды Ордена Трудового Красного Знамени Теплотехнический Научно-Исследовательский Институт Им.Ф.Э.Дзержинского | Calorimeter for measuring energy characteristics of helio-technological reflectors |
EP1116942A1 (en) * | 2000-01-14 | 2001-07-18 | Seiko Instruments Inc. | Calorimeter and manufacturing method thereof |
RU2206905C2 (en) * | 2001-07-16 | 2003-06-20 | Государственный научный центр РФ "Научно-исследовательский институт атомных реакторов" | Procedure to calibrate calorimetric detector of pile radiation |
RU2282213C2 (en) * | 2004-10-26 | 2006-08-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии | Calorimeter for pulse ionizing radiation |
-
2013
- 2013-03-19 RU RU2013112459/28A patent/RU2549611C2/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1076774A1 (en) * | 1982-12-08 | 1984-02-29 | Всесоюзный Дважды Ордена Трудового Красного Знамени Теплотехнический Научно-Исследовательский Институт Им.Ф.Э.Дзержинского | Calorimeter for measuring energy characteristics of helio-technological reflectors |
EP1116942A1 (en) * | 2000-01-14 | 2001-07-18 | Seiko Instruments Inc. | Calorimeter and manufacturing method thereof |
RU2206905C2 (en) * | 2001-07-16 | 2003-06-20 | Государственный научный центр РФ "Научно-исследовательский институт атомных реакторов" | Procedure to calibrate calorimetric detector of pile radiation |
RU2282213C2 (en) * | 2004-10-26 | 2006-08-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии | Calorimeter for pulse ionizing radiation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013112459A (en) | 2014-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Charpak et al. | Micromegas, a multipurpose gaseous detector | |
Marinelli et al. | Analysis of laser-generated plasma ionizing radiation by synthetic single crystal diamond detectors | |
Croci et al. | nGEM fast neutron detectors for beam diagnostics | |
Girolami et al. | Mosaic diamond detectors for fast neutrons and large ionizing radiation fields | |
Zhang et al. | Detection of x-ray emission in a nanosecond discharge in air at atmospheric pressure | |
Fan et al. | A position resolution MRPC for muon tomography | |
Akimov et al. | Observation of delayed electron emission in a two-phase liquid xenon detector | |
George et al. | Particle tracking with a Timepix based triple GEM detector | |
Aulchenko et al. | Development of the microstrip silicon detector for imaging of fast processes at a synchrotron radiation beam | |
Oreshkin et al. | Bremsstrahlung of fast electrons in long air gaps | |
Fan et al. | Detection of low-energy charged-particle using the ΔE-E telescope at the Back-n white neutron source | |
Houry et al. | DEMIN: A neutron spectrometer, Micromegas-type, for inertial confinement fusion experiments | |
RU2549611C2 (en) | Emission calorimeter | |
Würl et al. | Time-of-flight spectrometry of ultra-short, polyenergetic proton bunches | |
RU2616930C2 (en) | Beam monitor | |
Najafi et al. | CsI–Silicon Particle detector for Heavy ions Orbiting in Storage rings (CsISiPHOS) | |
Berra et al. | LYSO crystal calorimeter readout with silicon photomultipliers | |
Wang et al. | HARPO: beam characterization of a TPC for gamma-ray polarimetry and high angular-resolution astronomy in the MeV-GeV range | |
Wiggins et al. | Optimizing the position resolution of a Z-stack microchannel plate resistive anode detector for low intensity signals | |
Adams et al. | Photon detector system timing performance in the DUNE 35-ton prototype liquid argon time projection chamber | |
Vadas et al. | High-rate axial-field ionization chamber for particle identification of radioactive beams | |
Vereshchagin et al. | Recording the synchrotron radiation by a picosecond streak camera for bunch diagnostics in cyclic accelerators | |
Cutroneo et al. | Proton emission from resonant laser absorption and self-focusing effects from hydrogenated structures | |
Deppner et al. | Performance studies of MRPC prototypes for CBM | |
Woody et al. | A prototype combination TPC Cherenkov detector with GEM readout for tracking and particle identification and its potential use at an electron ion Collider |