Физика элементарных частиц и атомного ядра. Том 17 - Боголюбов Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
1. КООРДИНАТНЫЕ ГАЗОНАПОЛНЕННЫЕ ДЕТЕКТОРЫ ДЛЯ ЦИФРОВОЙ РАДИОГРАФИИ В
БИОМЕДИЦИНСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
Из опыта применения координатных газонаполненных детекторов в физике
высоких энергий известны их следующие основные свойства:
детекторы управляемы, что позволяет уменьшать количество фоновых событий;
пригодны для организации предварительного отбора событий;
обладают высоким временным разрешением (малым временем памяти), что
позволяет регистрировать раздельно частицы, отделенные друг от друга на
минимальные отрезки времени;
имеют малое мертвое время, т. е., являясь быстродействующими*
обеспечивают высокую скорость набора информации;
обладают достаточно высоким пространственным разрешением, т. е. хорошей
точностью определения истинных координат точки пересечения частицы с
плоскостью детектора, а также способностью раздельной регистрации
одновременных близких событий;
По способу считывания информации они делятся на детекторы дискретного и
аналогового типа [8, 9]. В первом случае координатная информация
определяется по номеру дискретного элемента детектора, электронное
устройство которого зарегистрировало импульс при прохождении частицы. Во
втором - определение координат происходит в результате проведения одной
из следующих процедур: а) анализа регистрируемых зарядов по сигналам с
нескольких электронных устройств, параллельным образом подключенных к
детектору;
б) измерения задержки появления сигнала относительно момента
прохождения частицы измерением времени дрейфа образованного заряда до
регистрирующего электронного устройства; в) измерения задержки появления
сигнала введением линий задержки между дискретными элементами детектора.
В физике высоких энергий только часть проходящего через детектор
излучения представляет интерес. Применение детекторов в прикладных
исследованиях предполагает равный интерес ко всем случаям регистрации
излучения.
Исследование структуры различных объектов традиционно производится
получением их изображения на фотопленке, детектирующей излучение,
пропускаемое через объекты исследования или испускаемое ими. Электронные
координатные детекторы, например МПК, используемые для подобных целей,
совместно с электронным оборудованием называются электронными аналогами
рентгеновской пленки, а метод - цифровой радиографией. Детектор при этом
можно представить в виде матрицы с прямоугольными ячейками, в количестве
обычно от 64 X 64 до 256 X 256. Информация с них поступает в память
объемом от 4 до 64 К слов соответственно. Линейные1 размеры ячеек (1Х и
?у), определяющие пространственное разрешение системы, обычно 0,5 мм или
более. Выполняется соотношение 1х1у -
МЕТОДИКА ГАЗОНАПОЛНЕННЫХ КООРДИНАТНЫХ ДЕТЕКТОРОВ 1Q33
= "S7JV, где S - чувствительная площадь детектора, а N - объем памяти,
разрядность слов которой (до 20 бит) определяет динамический диапазон
системы. Характеристики системы определяются детектором, методом
считывания информации, регистрирующей электронной аппаратурой, которая
производит предварительный отбор данных и цифровое кодирование
координатной информации. ЭВМ с запоминающими устройствами (буферная
память, магнитная лента, гибкие диски) используется для накопления,
статистического анализа, цифровой обработки и отображения информации. Для
представления данных используются телевизионные дисплейные системы с
числом разрешаемых элементов не менее числа ячеек детектора, обладающие
большим диапазоном черно-белых или цветовых градаций.
Большая интенсивность потока излучения и высокая плотность информации
требуют быстродействия детектора и снимают требование к 100%-ной
эффективности регистрации. Обычно эффективность составляет десятки
процентов, обеспечивается высокая однородность детектора по площади.
Большая угловая расходимость потока излучения предполагает использование
относительно тонких детекторов. Наиболее простой и самый распространенный
метод считывания координатной информации с МПК - при помощи ЛЗ, позволяет
получать высокое разрешение (доли миллиметра) и хорошее быстродействие
(сотни килогерц). Заметим, что считывание информации с двух концов ЛЗ в 2
раза повышает пространственное разрешение, сохраняя значение временного.
Анодные проволоки, как правило, объединены, и сигналы с них используются
для запуска аппаратуры и амплитудного отбора событий. Координатная
информация считывается по двум регистрационным каналам на координату.
Применение детекторов в прикладных исследованиях предполагает, что
работать с ними будут неспециалисты. Следовательно, детекторы должны
обладать высокой стабильностью параметров, иметь малое число
регистрационных каналов, быть предельно простыми в эксплуатации.
Газонаполненные координатные детекторы наиболее полно отвечают этим
требованиям.
2. РЕГИСТРАЦИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ. МЕХАНИЗМ СБОРА ЗАРЯДА
Заряженное излучение. При прохождении заряженных частиц через вещество в
результате электромагнитного взаимодействия их с электронами и атомными
