SU1583899A1 - Устройство дл поиска следов частиц - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике регистрации ионизирующих излучений с помощью трековых детекторов. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений путем уменьшени  аберраций в мезооптических изображени х пр мых следов частиц. Цель достигаетс  тем, что устройство содержит систему формировани  сход щегос  пучка света, систему поступательно-вращательного перемещени  и контрол  положени   дерной фотоэмульсии, пьезооптическое зеркало с образующей в виде дуги эллипса. Оптический интерфейс с плоскими зеркалами и зеркальной призмой, фотоприемник на основе матрицы прибора с зар довой св зью и блок записи данных. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к экспериментальной физике элементарных частиц и может быть использовано в технике трековых детекторов при исследо- ва,нин свойств элементарных, в частности , короткоживущих частиц.

Цель изобретени  - повышение точ- но|сти измерений путем уменьшени  аб|ерраций в мезооптических изображени х пр мых следов частиц, а также создание условий дл  одновременного наблюдени  левого и правого мезооп- тир4еских изображений пр мого следа частицы.

На фиг. 1 приведено устройство дл  поиска следов частиц; на фиг.2 - .хо|ц лучей в сагиттальном сечении.

Устройство содержит систему 1 фор- миЬовани  сход щегос  пучка света, ме ооптическое зеркало 2 с образующей в виде дуги эллипса, систему 3 поступательного и вращательного перемещени  и контрол  положени   дерной фотоэмульсии, плоские зеркала 4 (три в каждом плече оптического интерфейса ) , зеркальную призму 5, собирающую цилиндрическую линзу 6, матрицу ПЗС 7, блок 8 записи данных. Элементы (4+4+ +6+4+5) в двух плечах образуют оптический интерфейс устройства.

Ядерна  фотоэмульси  просвечиваетс  сход щимс  пучком света, лучи света , дифрагированные на пр мом следе частицы, попадают на мезооптическое зеркало 2 и отражаютс  от него, образу  два мезооптических изображени  в месте расположени  второго фокуса указанного мезооптического зеркала, на своем пути до второго фокуса лучи света испытывают отражение на

СП

оо

00

00

угол 90° в зеркалах 4+4+4 и в зер- i калькой призме 5, л также подвергаютс  фокусировке в собирающей цилиндрической линзе 6. При этом фокусиров- ка идет не в плоскости чертежа, как это показано в правой части фиг.1, а в плоскости, перпендикул рной плоскости указанного чертежа, т.е. вдоль угловой координаты, а не вдоль pa- диальной координаты, как в известном устройстве. Два мезооптических изображени  искомого пр мого следа частицы, левое и правое, формируютс  на одной матрице ПЗС 7, выходные сиг- налы с которой поступают в блок 8 записи данных, куда подают также данные о положении  дерной фотоэмульсии: координаты X,YS а также угол поворота 0w

В устройстве увеличение вдоль радиальной координаты выполн ет само мезооптическое зеркало 2. Это обеспечиваетс  тем, что рассто ние по лучу света от второго фокуса эллипса до мезооптического зеркала по крайней мере в три раза больше рассто ни  по лучу света от первого фокуса (от пр мого следа частицы в  дерной фотоэмульсии ) до мезооптического зерка

ла. Поэтому необходимость в рассеивающей цилиндрической линзе, котора  имелась в известном устройстве, полность отпадает. Тем самым исчезает источник аберрации и услови  дл  их образовани . Последнее следует из того, что крайние лучи света, формирующие мезо оптические изображени  пр мого следа частицы, сход тс  под углом, который по крайней мере в три раз меньше угла захвата каждой половины мезооптического зеркала (27°) и не превышает 9°.

В предлагаемом устройстве матрица ПЗС находитс  на очень большом рассто нии от мезооптического зеркала . Это приводит к тому, что в сигит- тальном сечении возникает размытие мезооптического изображени . Дл  полного устранени  указанного размыти , которое существовало в допусти мой степени в известном устройстве, введена собирающа  цилиндрическа  линза 6.

На фиг.2 показан ход лучей в сагиттальном сечении. Размер пол  зрени  вдоль пр мого следа частицы равен D . Мезооптическое зеркало 2 не вносит изменений в ход лучей света

i JQ jj : 20

25 юеью к о-

- 30

35

40

45

50

55

то

V

в сагиттальном сечении. В отсутствие собирающей цилиндрической линзы 6 раход щиес  в сагиттальном сечении лучи света образуют в плоскости матрицы ПЗС 7 мезооптическое изображение длиной

D,D D(.

L

Собирающа  цилиндрическа  линза 6 уменьшает длину мезооптического изображени  в сагиттальном сечении до размера

V.-.

где d0 - диаметр кроссовера сход щегос  пучка света в месте расположени  ме.зооптическо- го зеркала 2. Так как )/D1- I 1S

-L .Ml г-1 з). D, 13 Если 1Э(), то дл  D, l мм, А 0,5 мкм; мм, мкм.

Таким образом, видно, что собирающа  цилиндрическа  линза 6 уменьшает длину мезооптического изображени  пр мого следа в сагиттальном сечении с мм до мкм, т.е. почти в 70 раз.

Устройство дл  поиска следов частиц преимущественно в  дерной фотоэмульсии содержит систему формирова ни  сход щегос  пучка света, систему поступательно-вращательного перемещени  и контрол  положени   дерной фо- тоэмупьсии, мезооптическое зеркало с образующей в виде дуги эллипса, оптический интерфейс, содержащий плоское зеркало и зеркальную призму, фотоприемник на основе матрицы прибора с зар довой св зью, блок записи данных. При этом второй фокус эллипса , дуга которого  вл етс  образующей мезооптического зеркала, расположен так, что рассто ние по лучу света от второго фокуса указанного эллипса до мезооптического зеркала l в М раз больше рассто ни  по лучу света от первого фокуса указанного эллипса до мезооптического зеркала 11, где МЈ3. Оптический интерфейс содержит два плеча, дл  левого и правого мезооптических изображений искомого пр мого следа (частицы. В каждое плечо оптического интерфейса введена собирающа  цилиндрическа  линза, пр молинейна  образующа  собирающей цилиндрической линзы

перпендикул рна искомому пр мому спссту частицы, фокусное рассто ние f указанной собирающей цилиндрической литы выбрано из услови 

v1,

где 13 - рассто ние по лучу зрени 

от собирающей цилиндрической

линзы цо мезооптического зеркала.

Устройство дл  поиска следов частиц работает следующим образом.

Включают систему 1 формировани  сход щегос  пучка света, систему 3 поступательного и вращательного перемещени  и контрол  положени   дерной фотоэмульсии, матрицу ПЗС 7, и блок 8 записи данных. По заданному углу ориентации искомого пр мого следа частицы устанавливают угол положени   дерной фотоэмульсии 9 так чтобы искомый пр мой след частицы шел перпендикул рно главной плоскост мезооптического зеркала 2 и перпендикул рно пр молинейной образующей собир.ч.цдих цилиндрических линз 6. Б процессе поиска искомых следов частиц заданной ориентации  дерную фотопластинку перемещают вдоль X и Y координат в плоскости  дерной фотоэмульсии . В блок записи данных занос т координаты X и Y  дерной фотоэмульсии в момент времени, когда искомый пр мой след частицы попадает в центр пол  зрени  устройства, угол положени   дерной фотоэмульсии б, а также координаты точек XTV, Yrv в пределах матрицы ПЗС 7, где возникли два мезооптических изображени  найденного пр мого следа частицы. По этим данным можно определить глубину залегани  найденного пр мого следа частицы внутри сло   дерной фотоэмульсии .

Приме р. Мезооптическое зеркало 2 изготавливаетс  из металла методом прецизионного алмазного точени  на программно-управл емом токарном станке. Длина мезооптического зеркала 120 мм, ширина 20 мм, толщи- }ia 25 мм. Рассто ние по лучу света от  дерной фотоэмульсии до мезооптического зеркала 1 65 мм, рассто ние от мезооптического зеркала по лучу света до мезоолтического изображени  мм, мм, фокусное рассто ние собирающей цилиндрической линзы 6 мм, матрица ПЗС 7 имеет

838996

размеры мм. Диаметр пол  зрени  D1 1 мм, размеры мезооптического изображени  пр мого следа частицы: 10 мкм в меридиональном сечении и 30 мкм в сагиттальном сечении.

Преимущество предлагаемого устройства состоит в том, что оно позвол ет сформировать мезооптические

;0 изображени  пр мого следа частицы существенно меньшего размера, чем в известном устройстве, и устранить аберрации, соэдавае.ьые в последнем рассеивающей цилиндрической линзой.

15 Зто приводит к тому, что матрица ПЗС имеет повышенное число степеней свободы и как резутьтсЧ - более высокую разрешающую способность. В предлагаемом устройстве оба мезооптичес20 ких изображени  пр мого следа частицы проецируютс  на одну и ту же матрицу ПЗС, что привод г к повышению разрешени  по глубине, а такчче уменьшает врем  считывани  информации о положении пр мого следа частипы в пространстве.

25

Claims (1)

1. Формула и з о б р с 1 е н и   Устройство дл  поиска следов час

   тиц, преимущественно в  дерной фотоэмульсии , содержащее систему формировани  сход щегос  пучка света,систему поступательно-вращательного перемещени  и контрол  положени   дерной фотоэмульсии, мезооптическое зеркало с образующей в виде дуги эллипса , оптический интерфейс, имеющий плоские зеркала н зеркальную призму, фотоприемник на основе матрицы прнбора с зар довой св зью и блок записи данных, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений путем уменьшени  аберраций в мезооптических изображени х пр мых

   следов частиц, второй фокус эллипса, дуга которого  вл етс  образующей мезооптического зеркала, расположен так, что рассто ние по лучу света от второго фокуса указанного эллипса до мезооптического зеркала 1 в М раз больше рассто ни  по лучу света от первого фокуса указанного эллипса до мезооптического зеркала 11 , где , оптический интерфейс содержит два

   плеча, дл  левого и правого мезооптических изображений искомого пр мого следа частицы, в каждое плечо оптического интерфейса введена собирающа  цилиндрическа  линза, пр молиней

   на  образующа  собирающей цилиндрической линзы перпендикул рна искомому пр мому следу частицы, фокусное рассто ние f указанной собирающей цилиндрической линзы выбрано из услови 

   I(l3+1)(l7-l3) l/f,

   где 1э - рассто ние по лучу зрени 

   от собирающей цили 1дрической линзы до мезооптического зеркала.

   Фиг/

    .Ф.а