Физика элементарных частиц и атомного ядра. Том 17 - Боголюбов Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
изготовлении их и приводящие к неоднородности электрического поля,
нестабильность величины и направления поля, а также состава газовой
смеси. К числу внешних факторов, способных вызывать дестабилизацию работы
ДК, относятся атмосферное давление, температура, внешнее магнитное поле.
Изменение состава газа на 1 % приводит, например, к изменению скорости
дрейфа на 0,12 % [66], а изменение напряжения на 1 В - на 0,06 % [64].
Тем не менее при соблюдении определенных условий возможна стабилизация
скорости дрейфа в пределах 0,5 % в течение длительного времени. В
качестве предельной точности системы ДК при этом следует рассматривать
значение а = 100 мкм"
Аллисон и другие показали возможность работы ДК без полеформирующих
электродов [67]. При этом на сигнальные проволоки (аноды) подается
напряжение, катоды, расположенные в конце дрейфовых промежутков,
заземлены. Стенки, ограничивающие чувствительный объем детектора по
толщине, выполнены из хорошего изолятора. Наружная металлизированная
поверхность стенок заземляется. Накопление положительных ионов на
внутренней поверхности стенок приводит к автоматическому формированию
однородного электрического поля. Детекторы отличаются простотой
изготовления [68], могут работать при потоках частиц до 10б с-1 на
проволоку [69]. Возможен высокоэффективный сбор электронов ионизации на
расстоя-
1054 ПЕШЕХОНОВ В. Д.
нии более 1 м даже по искривленным траекториям с помощью пластиковых
трубок при пространственном разрешении около 2 мм [70].
Многоступенчатые лавинные камеры (MCJIK). Работа MCJIK нормального
давления основана на получении дополнительного газового усиления в
сильном однородном электрическом поле промежутка предварительного
усиления (ВС на рис. 21) при наполнении детектора смесью инертного газа с
1-3 % высокомолекулярной добавки. В результате электронных соударений
происходят ионизация и возбуждение атомов основной компоненты газовой
смеси. Возбуждение снимается испусканием фотонов, вызывающих ионизацию
молекул газовой добавки, если энергия фотонов превышает потен-
Таблица 2. Значения потенциала ионизации некоторых органических
соединений, используемых в качестве газовой добавки. Для жидкостей
указано давление насыщенных паров
Вещество Метан (СН4) Изопропиловый спирт (С8Н80) н-Гептан (С7Н16)
Ацетон (С3н60) TEA [(СаН5)з] Ethyl- Ferro- cene ТМАЕ
I, эВ 12,6 10,2 10,1 9,7 7,5 6,0 5,36
рн, мм рт.ст. - 8,5 11,5 67 20 <1 * 0,35*
циал ионизации молекул. В табл. 2 [7, 31, 71, 72] приведены значения I и
давления насыщенных паров рн веществ при температуре 0 или 20 °С
(отмечены *), используемых в качестве газовой добавки. МСЛК состоит из
обычной МПК с рядом дополнительных сеточных электродов В, С, Д, на
которые подаются требуемые электрические потенциалы. При взаимодействии
^-квантов с атомами газа в конверсионном промежутке СД образуются
электроны, дрейфующие в промежуток предварительного усиления. Это
приводит к появлению там заряда q. При движении заряда в сильном
однородном поле происходит изменение тока, определяемое выражением:
dt I '
где I - ширина промежутка. Отсюда следует, что заряд Q, собираемый у
электрода В через время t = 1/W, равен
Q = q (eal - l)/aZ.
Дрейфовый промежуток ВК служит для передачи заряда в чувствительный объем
МПК. Регистрируемый заряд Q* = jGyG^q, где Gy - величина предварительного
усиления промежутка ВС, G2 - газо-
МЕТОДИКА ГАЗОНАПОЛНЕННЫХ КООРДИНАТНЫХ ДЕТЕКТОРОВ 1055
вое усиление МПК. Коэффициент / определяет долю заряда, прошедшего через
электрод В в промежуток ВК. При Ег <С 0,2 Ег, где Е1ъ Ег - напряженность
поля в промежутках ВС и ВК соответственно, величина / ~ЕЪ/Ег [73].
На рис. 22 приведены типичные зависимости Gx от напряженности поля в
предусилительном промежутке. Взаимосвязь между напряженностью поля в нем
и напряжением на МПК показана на рис. 23; зависимости получены при
постоянном значении коэффициента газового усиления детектора М.
Предварительное усиление детектора
Рис. 23. Зависимости, показывающие соотношение напряжения Ua на МПК и
напряженности поля Е в предусилительном промежутке, при которых газовое
усиление детектора постоянно:
кривая 1 -газовая смесь аргона с 1,6% ацетона; 2 - аргона с 3% ацетона.
Амплитуда сигналов на выходе линейного усилителя 200 мВ
Рис. 22. Зависимость коэффициента предварительного усиления от
напряженности поля:
кривая I-аргон с 1,6% ацетона; 2 - аргон с 3% ацетона
достигает 104, что позволяет значительно понижать напряжение на МПК.
Обычно обеспечивается дополнительное усиление до 5-103, при больших
значениях наблюдаются редкие пробои промежутка ВС. Стабильность работы
MCJIK в значительной мере определяется стабильностью парциального
давления р газовой смеси. Так, для смеси аргона с ацетоном М ~ р~10 [74].
Необходима термостабилизация системы газового обеспечения, для MCJIK с
майларовыми входными окнами необходимо стабилизировать скорость протока
газа.
Пространственно-временные характеристики MCJIK нормального давления такие
