Способ отбора прохождения двух частиц через детектор

 

Сущность изобретения: в способе отбора прохождения двух частиц через детектор в N пропорциональных камерах сигнальные проволоки объединяют (в каждой камере). Сигнал с каждой камеры подают на усилитель-формирователь. Напряжение на высоковольтных электродах камер устанавливают таким пониженным, что суммарная эффективность регистрации одиночной частицы и двух частиц отличались на заданную величину. 2 ил.

Изобретение относится к физике высоких энергий и может быть использовано везде, где нужно отбирать случаи прохождения через детектор двух частиц.

Известны способы отбора событий прохождения двух частиц через детектор по числу сработавших сцинтилляторов сцинтилляционного годоскопа [1] Однако из-за конечной вероятности одной частице пройти одновременно через два соседних сцинтиллятора отбор двух частиц находится на низком уровне (не лучше 90%). Кроме того, этот способ предполагает достаточно большое пространственное разделение частиц равное ширине сцинтилляционных пластин.

Наиболее близким к изобретению является способ отбора событий прохождения двух частиц через детектор по ионизационным потерям в сцинтилляционном счетчике [2] Однако из-за распределения Ландау амплитуд сигналов отбор двух частиц находится на низком уровне (не лучше 70%).

Сущность изобретения заключается в том, что в N пропорциональных камерах устанавливается пониженное напряжение, соответствующее эффективности регистрации частицы в одной камере меньше единицы, сигналы с проволок в каждой камере объединяются в одну группу, усиливаются и формируются в стандартный сигнал и подаются на вход регистра, с выхода которого отбираются события с числом сработавших камер большим или равным Х, где X а эффективность регистрации одиночной частицы S связана с числом пропорциональных камер N следующим соотношением: S где n₂ N(2 ²).

Предлагаемый способ не имеет ограничения на коэффициент отбора частиц и определяется только числом пропорциональных камер. Для иллюстрации возможности предлагаемого способа положим 0,3 и N 100. Тогда, как легко вычислить, S 0,05. Кроме того, здесь нет ограничения и на пространственное положение траекторий частиц.

На фиг.1 показано устройство для реализации предлагаемого способа.

Устройство состоит из пропорциональных камер 1, усилителей-формирователей 2 и регистра 3. В пропорциональных камерах 1 в каждой камере сигналы с проволок объединяются в одну группу, усиливаются и формируются усилителем-формирователем 2 и поступают на вход регистра 3. Напряжение на высоковольтных электродах пропорциональных камер 1 устанавливается таким образом, чтобы эффективность регистрации одиночной частицы одной пропорциональной камерой была менее 100% Тогда при прохождении через одну камеру двух частиц одновременно эффективность регистрации будет равна 1 Р(0), где Р(0) вероятность того, что камера не сработает ни от одной из двух частиц. Поскольку вероятность того, что камера не сработает от одной частицы равна 1 , а вероятность не срабатывания камеры от двух частиц равна квадрату этой величины, т.е.

Р(0) (1 )², то окончательно имеем: 1 Р(0) 1 (1 )² 2 ².

Для N пропорциональных камер распределение числа сработавших камер подчиняется биномиальному распределению, а среднее число сработавших камер (для биноминального распределения средняя величина равна произведению числа возможных вариантов (в данном случае N) на вероятность одиночного события) для 1 и 2 частиц равно соответственно: n₁ N n N(2 ²).

При больших значениях N (N 10) биноминальное распределение хорошо аппроксимируется распределением Пуассона. Тогда распределение срабатываний N камер для 1 и 2 частиц можно записать в виде P(n₁,N) P(n₂,N)
На фиг.2 показан пример таких распределений со средними значениями n₁ и n₂. Коэффициентом разделения событий с 1 и 2 частицами можно считать отношение заштрихованной части распределения (где невозможно определить, связано ли срабатывание с прохождением 1 частицы или 2) к полному распределению, площадь которого по определению равна 1. Точка пересечения распределений n_x определяется из условия P(n₁,N) P(n₂,N):

Отсюда находим:
n_x=
Подставляя значения n₁ и n₂, имеем:
x n_x=
Таким образом, если отбирать события с числом сработавших камер большим или равным х, то коэффициент разделения частиц (площадь заштрихованной части распределения)
S

Формула изобретения

СПОСОБ ОТБОРА ПРОХОЖДЕНИЯ ДВУХ ЧАСТИЦ ЧЕРЕЗ ДЕТЕКТОР по ионизационным потерям, отличающийся тем, что в N пропорциональных камерах устанавливают пониженное давление, соответствующее эффективности регистрации частицы в одном зазоре , меньше единицы, сигналы с проволок в каждой камере объединяют в одну группу, усиливают и формируют в стандартный сигнал и подают на вход регистра, с выхода которого отбирают событие с числом сработавших камер не менее , где

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2