Камера для регистрации явлений в распадах элементарных частиц

Авторы патента:

Камера имеет жесткую несущую раму 1 и соединенные с нею две параллельно закрепленные рамы 2 и 3, камера ограничена с двух сторон входными окнами 4 и 5, между рамами размещены модули из электродных анодных 6 и катодных 7 стержней, каждый из которых оснащен множеством анодных 8 и катодных 9 проволок. Каждая рама выполнена из четырех (по принципу рамы) частей профилированного металла, в стенку рамы вмонтированы разъемы 10 для камерной электроники, а также - высоковольтные 11 и низковольтные 12 разъемы; в полость камеры введены трубки для подачи и удаления рабочего газа. Анодные стержни 6 имеют намотки из проволоки, в пазах которой по обе стороны стержня проходят анодные проволоки, сдвинутые на половину шага намотки. Регулирование усилий натяжения анодных и катодных проволок осуществляют с помощью винтовых регулируемых узлов. Конструкция камеры позволяет повысить точность и репрезентативность регистрации явлений а распадах элементарных частиц. Ил. - 5.1 з.п.ф.

Предложение относится к процессам изучения редких и тонких явлений в экспериментальной ядерной физике при исследовании регистрируемого потока частиц в условиях специальных камер.

Основное направление развития технических средств для таких исследований сосредоточено на использовании камер для регистрации явлений в распадах элементарных частиц, принципиальная конструкция которых содержит жесткую несущую раму, соединенные с нею с помощью регулируемых винтов две параллельные рамы с заполнением по их внутренним контурам материалом со светопрозрачным свойством, между рамами размещены модули из электродных анодных и катодных стержней, каждый из которых оснащен множеством параллельно ориентированных проволок, соответственно, - анодных и катодных. [Henderson R., A high rate Proportional Chamber, IEEET rans, on Nud. Sci., NS - 34, 1, 1987, p.528; Henderson R., IEEE Trans. On Nucl. Sci., NS - 35, 1, 198, p.477; Гущин Е.Н., Пропорциональные трубки на смеси фреон - 14 - изобутан; ИФВЭ Серпухов, 1989, с.232; Заневский Ю.В., проволочные детекторы элементарных частиц, М, Атомиздат. 1978. С.38-4]. Последнее из указанных технических решений является, по мнению заявителя. Наиболее близким по сущности и достигаемому техническому результату.

Существенными и очевидными недостатками аналогов и прототипа являются: сложность реализации обеспечения точности шага анодных проволок и формируемых из них анодных плоскостей; отсутствие гарантированного зазора между анодными и катодными плоскостями; эти технические недостатки приводят к возрастанию удельной емкости анодных проволок и вызывают необходимость приложения к ним высоких напряжений, что на практике приводит к искровым пробоям, как между анодными и катодными плоскостями, так и между однородными плоскостями - за счет перераспределения потенциалов между ними. Эти недостатки отрицательно проявляются на характере развития электронной лавины. Отражаясь на неточности и недостоверности получаемых характеристик измерений.

Технической задачей и положительным технологическим результатом использования разработанной камеры для регистрации явлений в распадах элементарных частиц является повышение чувствительности, надежности и точности работы в процессе регистрации при значительной интенсивности пучка (более 10⁷ частиц, сек.) при устранении в камере шумовых импульсов, отвечающих токам утечек и предупреждений скопления зарядов между электродами камеры. Кроме того, существенно снижена материало - и трудоемкость изготовления и сборки конструкции камеры.

Указанная задача и результат достигается за счет того, что камера для регистрации явлений в распадах элементарных частиц. содержит жесткую несущую раму, соединенные с нею с помощью регулируемых винтов две параллельные рамы с заполнением по их внутренним контурам материалом со светопрозрачным свойством, между рамами размещены модули из электродных анодных и катодных стержней, каждый из которых оснащен множеством параллельно ориентированных проволок, соответственно, - анодных и катодных, при этом в камере несущая рама выполнена из четырех профилированных частей, концы профилей соединены жестко, в стенку рамы вмонтированы разъемы и трубки для ввода и вывода подаваемого в полость камеры газа, катодные плоскости выполнены из лавсана с углеродным покрытием, на анодных электродных стержнях намотаны спирали из токопроводящих проволок с изоляционным эмалевым покрытием, а между пазами этих проволок, образованных их витками, закреплены параллельно ориентированные проволоки, причем анодные проволоки первой плоскости сдвинуты по шагу относительно второй (следующей) анодной плоскости на диаметр проволоки, намотанной на электродных стержнях.

На фиг.1 показан общий вид камеры с сечением по вертикальной плоскости;

на фиг.2 - конструкция анодных и катодных узлов камеры;

на фиг.3 - детали сборки камеры;

на фиг.4, 5, 6 и 7 - процесс сборки конструкций камеры и камера в сборе.

Камера имеет жесткую несущую раму 1 и соединенные с нею две параллельно закрепленные рамы 2 и 3, камера ограничена с двух сторон входными окнами 4 и 5. Между рамами размещены модули из электродных анодных 6 и катодных 7 стержней, каждый из которых оснащен множеством анодных 8 и катодных 9 проволок, формирующих анодные и катодные плоскости. Каждая рама выполнена из четырех (по принципу рамы) частей профилированного металла, в стенку рамы вмонтированы разъемы 10 для камерной электроники, а также - высоковольтные 11 и низковольтные 12 разъемы; в полость камеры введены трубки 13 и 14 для подачи и удаления рабочего газа. Анодные стержни 6 имеют намотки из проволоки, в пазах, по обе стороны стержня, проходят анодные проволоки, сдвинутые на половину шага намотки. Регулирование усилий натяжения анодных и катодных проволок осуществляют с помощью винтовых регулируемых узлов 15.

Использование в работе камеры для регистрации явлений в распадах элементарных частиц осуществляется следующим образом. После сборки камеры, как это показано на фиг.1, 2, 4-7, и подключения ее разъемов 10, 11 и 12, соответственно, к камерной электронике (обрабатывающая ЭВМ), к высоковольтным и низковольтным источникам; заполнении полости камеры рабочим газом (Не; Аr; Кr) камера готова к приему излучений, направляемых на ее входные окна 4 и 5 (или одновременно - на 4 и 50; поток частиц регистрируется анодными и катодными плоскостями, с ростом интенсивности регистрируемого потока частиц наблюдается резкое увеличение пространственного заряда ионов, приводящее к значительному изменению электрического поля анодной плоскости, пучок мониторируется и дает информацию о направлении и импульсе частиц пучка, при этом в поле плоскостей анод - катод достигается скорость счета 10⁷с^-1 см^-2, регистрируется пучок с высокой плотностью зарядных частиц 10⁷÷10⁸c^-1cм^-2, временное разрешение составляет около 4 нс.

Таким образом, разработанная камера (прибор) обладает высокой эффективностью и точностью мониторинга частиц, организации (ее конструкцией) прорастания сильного неоднородного поля к катоду, при этом вокруг анодных проволок создается область лавинообразования с радиусом до 0,5 мм, что приводит к повышению чувствительности более чем на порядок по сравнению с аналогичными камерами.

Камера для регистрации явлений в распадах элементарных частиц, содержащая жесткую несущую раму, соединенные с ней с помощью регулируемых винтов две параллельные рамы с заполнением по их внутренним контурам материалом со светопрозрачным свойством, между рамами размещены модули из электродных анодных и катодных стержней, каждый из которых оснащен множеством параллельно ориентированных проволок соответственно - анодных и катодных, отличающаяся тем, что несущая рама выполнена из четырех профилированных частей, концы профилей соединены жестко, в стенку рамы вмонтированы разъемы и трубки для ввода и вывода подаваемого в полость камеры газа, катодные плоскости выполнены из лавсана с углеродным покрытием, на анодных электродных стержнях намотаны спирали из токопроводящих проволок с изоляционным эмалевым покрытием, а между пазами этих проволок, образованных их витками, закреплены параллельно ориентированные проволоки, причем анодные проволоки первой плоскости сдвинуты по шагу относительно второй анодной плоскости на диаметр проволоки, намотанной на электродных стержнях.