SU730111A1 - Устройство дл измерени коррел ций зар женных частиц - Google Patents

Description

времени измерений с периодическим прерыванием дл  смены мишени на пучке.

Ближайшим техническим решением к изобретению  вл етс  устройство дл  измерени  коррел ции зар женных частиц, воз-. никающих в  дерных реакци х, содержащее вакуумную камеру, мишени с держател ми и регистратор зар женных частиц, состо Ший из полупроводниковых детекторов, установленных в горизонтальной плоскости и имеющих возможность радиального и азимутального перемещений относительно центра мишени 12. В центре вакуумной камеры установлен шток, к концу которого крепитс  кассета с трем  мишен ми. Перемеща  шток вверх или вниз, можно установить требуемую мишень на пучке.

В камере имеетс  также п ть детекторов , которые можно установить под различными углами к оси пучка. Два детектора могут перемещатьс  по углу и радиусу з горизонтальной плоскости и управл ютс  дистанционно, а два других, расположенных также в горизонтальной плоскости, закрепл ютс  винтом на нужном рассто нии от центра. П тый детектор служит дл  мониторировани  проход щего пучка.

Недостатком устройства  вл етс  невозможность проведени  измерений трехмерных коррел ций, так как детекторы, включенные на совпадени , располагаютс  в одной плоскости. Ошибка в измерени х сечений  дерных процессов без учета некомпланарности различна дл  разных мишеней и -может достигать нескольких дес ткО;В троцентов дл  легких  дер. Это снижает информативность и точность измерений, провод щихс  на устройстве. Точность измерений относительных сечений ухудшаетс  еще и из-за необходимости мониторировани  пучков частиц, а также из-за изменений режима работы при выключении и включении пучка, св занных со сменой мишени.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в предложенном устройстве мишени установлены друг за другом по оси пучка. Кажда  мишень снабжена дополнительными полупроводниковыми детекторами, размещенными в плоскости, перпендикул рной к оси пучка и имеющими приспособлени  дл  изменени  пол рного угла и рассто ни  до центра мишени.

Детекторы, относ щиес  к каждой мишени и размещенные в горизонтальной и вертикальной плоскост х, объединены в мозаики и установлены на дуговых основани х .

Дл  повышени  надежности и быстроты юстировки мозаик полупроводниковых детекторов относительно центров мишеней, основани  держателей мишеней выполнены так, что  вл ютс  св зывающим элементом

направл ющих дл  перемещени  детекторов в горизонтальной плоскости.

Это позвол ет повысить информативность и точность физических исследований за счет одновременного измерени  сразу на нескольких мишен х на одном и том же пучке без мониторировани  последнего с получением полной пространственной картины коррел ций зар женных частиц.

На фиг. 1 представлено предложенное устройство, общий вид; на фиг. 2 - узел креплени  мишени в держателе; на фиг. 3- спектры угловых коррел ций по пол рному углу ф в плоскости, перпендикул рной пучку .

Устройство содержит мишени 1, установленные по оси пучка, с держател ми 2, проход щими сквозь базовые отверсти  в поворотных рычагах 3 и хвостовиках 4 и закрепленными в опорной плите 5, горизонтальные полупроводниковые мозаики 6 с подвижными стойками 7, вертикальные полупроводниковые мозаики 8 с направл ющими 9, ползун 10 с направл юши ли 11, рычажные пальцы 12, рейку 13, привод И, вакуумное уплотнение приводного валика 15, реечную щестерню 16, отсчетное устройство 17, вакуумную камеру 18 (узлы ввода и вывода пучка зар женных частиц на фиг. 1 не показаны).

Устройство работает следующим образом .

Кажда  мищень представл ет собой тонкую пленку с нанесенными на нее исследуемым веществом общей толщиной 100- 500 .миг/ам (0,1-0,5 .мкм) и  вл етс  источником парных осколков делени . Мищени практически не преп тствуют свободному прохождению первичного пучка частиц и не измен ют заметно его состава и сечени  в пределах длины прибора.

Мишени с помощью держателей 2 юстируютс  по высоте дл  совмещени  их центра с осью пучка и разворачиваютс  в держател х 2 на нужный угол относительно оси пучка.,

Регистраци  парных осколков делени  ведетс  на совпадение горизонтальными, мозаиками б из полупроводниковых детекторов , расположенными в. горизонтальной плоскости, и вертикальными мозаиками 8, расположенными в вертикальных плоскост х , перпендикул рных оси пучка. Мозаики 6 вместе с подвижными стойками 7 имеют возможность радиального установочного перемещени  вдоль верхних направл ющих поворотных рычагов 3 и вместе с рычагами-возможность непрерывного дистанционно управл емого перемещени  (без нарушени  вакуума) вокруг оси держателей 2 и мишеней 1 за счет продольного движени  ползуна 10 с рычажными пальцами 12, вход щими в нижнюю часть прорези рычагов 3. Оптимальный угол поворота рычагов 3±45° от нулевого положени . Движение ползуна

10 осуществл етс  с помощью закрепленной на нем рейки 13, реечной шестерни 16 :и привода 14 с вакуумным уплотнением, приводного валика 15 и отсчетного устройства 17. Концевые выключатели к ползуну 10 (на фиг. не показаны) предохран ют двигатель привода 14 от перегрузки при, крайних положени х ползуна 0. Наличие отсчетных устройств 17 позвол ет вести дистанционный непрерывный отсчет углов поворота рычагов 3 с мозаиками 6, программировать и автоматизировать с помощью ЭВМ процесс физических измерений . Это Значителнно сакращает дорстхз стоющее врем  экаперимента, отовышает вго надежность.

Вертикальные мозаики 8 имеют установочные перемещени  по радиусу вдоль оси хвостовиков 4 и по дугам окружностей, центры которых совпадают с центрами мищеней 1. Соединение полупроводниковых детекторов мозаик 6 и 8 с наружными электронным;и блоками производитс  с .помощью стандартных герметичных разъемов, размещенных на боковой стенке вакуумной камеры 18,

Рассмотренна  система мозаик, расположенных в двух взаимно перпендикул рных плоскост х и имеющих непрерывное и дискретное перемещени , образует сферическую систему координат, удобную дл  замера угловых коррел ций осколков делени .

В насто щее врем  в ЛИЯФ изготовлен и испытан образец предлагаемого прибора угловых, скоростных и энергетических коррел ций на 12 мищеней. Испытани  подтвердили правильность выбранных конструктивных рещений, удобство работы с прибором и его эксплуатационную надежность , что особенно важно в услови х жесткого регламента работы на ускорител х и высокой стоимости 1 ч работы на пучке.

Проведенные эксперименты по делению  дер протонами с энергией 1 ГЭВ с регистрацией осколков в двух перпендикул рных плоскост х продемонстрировали важность учета перпендикул рной Pj составл ющей , по вл ющейс  у дел щегос   дра после акта первичного взаимодействи . Дисперси  этой в,ел,ичи1ны 0pj оказалась почти

равной двоперсил зрп -продольной составл ющей переданного импульса. Как велика .некомпланарна  составл юща  от общего числа событий дл  делени  р да  дер протонами с энергией 1 ГЭВ можно видеть на фиг. 3, где приведены спектры угловых коррел ций по углу 1ф в плоскости, перпендикул рной пучку. Эти данные свидетельствуют, .что пренебрежение некомпланарными событи ми приводит к ошибке в определение сечени  не менее 20% дл  т желых  дер и 40-50% дл   дер среднего атомного номера .

Использование принципа одновременности измерений без мониторировани  привело к лучшей воспроизводимости результатов от сеанса к сеансу с увеличением точности в среднем на 20%.

Предлагаемое устройство позвол ет проводить измерени  пространственных коррел ций любых зар женных частиц, пробег которых укладываетс  в чувствительном слое детектора. Однако преимущества использовани  этого устройства можно продемонстрировать на примере конкретной  дерной реакции, в качестве которой выберем практически важную реакцию  дерного делени . Отличительной чертой этой реакции  вл етс  короткопробел ность (10- 20 .м.км) ее продуктов осколков делени . Поэтому дл  детектировани  одновременно обоих осколков необходимо обеспечить их выход из мищеней, откуда следует строго обусловленна  мала  их толщина (0,1 - 0,5 мкм). Естественно, что мала  толщина мишени предопредел ет малый выход реакции , т. е. малую загрузку в детекторах и измерительной аппаратуре, что влечет за собой длительность периода измерений дл  набора заданной статистики. Если измерени  производ тс  со слабодел щимис  элементами на пучках зар женных частиц, то, как правило, на облучение одной мишени требуетс  несколько дес тков часов ускорительного времени. Сравнение делимости различных элементов производитс  путем последовательного во времени облучени  нескольких мишеней с периодическим выключением и включением пучка частиц и его мониторированием независимым прибором . Как показывает практика, ошибки мониторировани  вли ют на окончательную точность получаемых результатов и в значительной степени возрастают при наличии нестабильности пространственного положени  пучка, особенно св занной с его невоспроизводимостью после выключени . ; Предлагаемое устройство позвол ет ироводить сравнение делимостей (веро тностей  дерных реакций) одновременно дл  нескольких мишеней без мониторировааи  пучка, поскольку все мишени одновременно облучаютс  одним и тем же пучком частиц. При этом облучение происходит без дополнительных прерываний пучка дл  замены мишени.

Обшее количество мишеней, располагающихс  на пути пучка, зависит от его расходимости за счет рассе ни  на мишен х. Мала  толщина примен емых мишеней нри этом оказываетс  положительным фактором , так как обща  толщина вещества, например , дл  20 мишеней составит величину 10 мкм, что заведомо меньше пробегов практически зсех используемы:; в насто щее Брем  дл  ускорени  частиц.

Claims (2)

1. Использование большого количества мишеней на одном и том же пучке помимо : сравнени  сечений  дерных процессов дл  различных  дер может быть применено дл  повышени  общей статистики дл  случа  малых сечений. При этом несколько или все мишени должны быть приготовлены из того материала, сечение на котором (предположительно весьма малое) хот т измерить. Возможный вопрос о вли нии продуктов  дерной реакции с большим выходом от одной мишени на детекторы соседней мишени, например, с малым выходом, довольно просто решаетс  средством современной радиоэлектроники при удалении мишеней друг от друга на рассто ние 3-5 см. При таком удалении мишеней возникающие в них генетически св занные осколки дают временные совпадени  с разрешением пор дка 10 не в детекторах различных плоскостей, только дл  «своих мозаик. А общий выход продуктов реакций от тонких мишеней не может создать трудностей дл  отделени  случайных совпадений, если таковые возникнут . Формула изобретени  1. Устройство дл  измерени  коррел ций зар женных частиц, возникающих в  дерных реакци х, содержащее вакуумную камеру , мишени с держател ми и регистратор зар женных частиц, состо щий из полупроводниковых детекторов, установленных в горизонтальной плоскости и имеющих возможность радиального и азимутальногоперемещений относительно центра мишени, отличаюш,еес  тем, что, с целью повышени  точности измерений, мишени расположены друг за другом по оси пучка, причем кажда  мишень снабжена дополнительными полупроводниковыми детекторами,,, размещенными в плоскости, перпендикул рной к оси пучка, и имеющими приспособлени  дл  измерени  пол рного угла и рассто ни  до центра мищени. 2.Устройство по п. 1, отличающеес   тем, что детекторы, относ щиес  к каждой мишени и размещенные в горизонтальной и вертикальной плоскост х, объединены в мозаики и установлены на дуговых основани х . 3.Устройство по п. 1, отличающеес   тем, что, с целью повышени  надежности и быстроты юстировки мозаик полупроводниковых детекторов относительноцентров мишеней, основани  держателей мишеней выполнены в виде св зывающего элемента направл ющих дл  перемещени  , детекторов в горизонтальной плоскости. Источники информации, прин тые вовнимание при экспертизе; 1.Препринт ФТИ им. А. Ф. Иоффе. Л.,, № 3, 1969, с. 41-44, 1972.
2. 2.Лукащунаса Н. И. ПТЭ, № 3, 1969,., с. 41-44 (прототип).

   и

   1500

   то

   2500

   т

   оо

   I

   1 fS

   та

   504

   W т

   50 J50

   п

   « го 30 о

   го х (, град Фаг.