Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
Аналогично действует и камера с временной проекцией следа частицы (рис. 8.20,6). Она состоит из двух объемов: большого — дрейфового, в котором частица оставляет след, и меньшего, занимаемого проволочными пропорциональными камерами. Эти объемы разделены сеткой с высокой электрической прозрачностью. После прохождения частицы образуется ионизированный след; электроны под действием электрического поля дрейфуют с постоянной скоростью V в направлении сетки и, пройдя ее, попадают в область пропорциональных камер, где и регистрируются. Поскольку рабочие режимы камеры обеспечивают равномерное движение электронов, то место регистрации (номер анода пропорциональной камеры) и момент их регистрации определяют координаты трека. Задача электронных устройств такой камеры состоит в запоминании информации, получаемой при рассмотренном «временном проецировании» следа. Зная время дрейфа электронов и номера соответственно сработавших пропорциональных камер, нетрудно восстановить проекцию следа частицы в определенной плоскости.
Схемы, применяемые для кодирования информации, получаемой от проволочных дрейфовых камер, состоят обычно из двух частей: аналого-цифровой — для определения одной координаты по времени дрейфа и цифровой — для определения второй координаты по номеру пропорционального счетчика.
Отдельное событие, как правило, регистрируется не во всех пропорциональных счетчиках дрейфовой камеры. Поэтому число -аналого-цифровых схем может быть меньше числа сигнальных проволочек. В схеме, приведенной на рис. 8.21, и рассчитанной на съем информации с восьми сигнальных проволочек, применены че-
380
Рис. 8.21. Схема для кодирования информации, снимаемой С дрейфовой проволочной камеры
тыре аналого-цифровых канала и один кодировщик номера нити. Схема работает следующим образом. Стартовым импульсом, соответствующим моменту регистрации и вырабатываемым, например, сцинтилляционным детектором, запускается коммутатор. При этом открываются все схемы И, и счетчики начинают заполняться импульсами высокочастотного генератора. Как только на выходе схсмы ИЛИ появляется стоповый сигнал с одной из нитей камеры, первый счстчик останавливается. От стопового сигнала срабатывает также кодировщик номера нити. Этим же сигналом коммутатор переводится в такое состояние, что следующим стоповым импульсом останавливается второй счетчик, и т. д. Коды времени дрейфа и коды соответствующих номеров нитей передаются н память ЭВМ. В> рассмотренной схеме с прямым заполнением кодирующих счетчиков необходимы генератор с частотой 500 МГц и очень быстродействующие логические и счетные элементы. Это следует из того, что скорость дрейфа электронов в камере составляет 20 нс/мм и надо обеспечить пространственное разрешение порядка 0,1 мм.
В более медленных схемах измерения времени дрейфа перед кодирующим счетчиком вводят время-аналоговый (ВАП) и амплитудно-цифровой (АЦП) преобразователи или применяют сдвигающие регистры и схемы расширения интервала.
§ 8.4. ПРЯМЫЕ (БЕСФИЛЬМОВЫЕ) СПОСОБЫ СЪЕМА ИНФОРМАЦИИ С ДЕТЕКТОРОВ СЛЕДОВ ЧАСТИЦ
С некоторых детекторов следов частиц — трековых детекторов информацию можно снимать непосредственно во время эксперимента, без промежуточного фотографирования. Это относится к искровым и стриммерным камерам, а таю^е к сцинтилляционной (или твердой) камере. В зависимости от типа детектора применяют акустические либо оптико-электронные методы. Последние основаны на применении телевизионных устройств и усилителей света — электронно-оптических преобразователей.
8.4.1. АКУСТИЧЕСКИЙ СПОСОБ СЪЕМА ИНФОРМАЦИИ С ИСКРОВЫХ КАМЕР
Этот метод основан на том, что при детектировании частицы в момент образования искры возникают достаточно интенсивные звуковые колебания, которые распространяются по всему объему камеры. Улавливая эти колебания при помощи двух микрофонов M1 и M2 (рис. 8.22,а), нетрудно определить расстояние от микрофонов до точки, в которой произошла регистрация. Для этого не^ обходимо измерить только время распространения звука от искры до микрофонов. Действительно, если микрофоны М\ и M2 расположены в плоскости в системе координат XY и расстояния от искры до них соответственно равны Rl и /?2, то время распространения звука при скорости v будет равно
T1 = R1Zv и T2 = RJv1
ФЭУ
*
Искра
--ы—
&
Tro
а/2
I \ M2'
¦ рь
cl/2
CCi
FEH
Ch1
^ ^ ^ ^ ^ ^ Код Tr1
Сч2
вч-
генератор
I' І І Ї
Код Tr2
ФЭУ
M1
M2
ВЧ
Тг1
Тг,
H=-
-T2-
11|L
5)
IL
Рис. 8.22. Кодирование информации искровой камеры с акустическим съемом
(а) и временные диаграммы (б)
382
и координаты искры определяются из выражении
2а ~ У 4 4а2
Двузначность в значении координаты Y можно исключить, совмещая ось абсцисс с краем камеры. Для определения начального момента интервалов Т\ и T2 применяется ФЭУ, практически мгновенно (по сравнению с временем распространения звука) улавливающий свет от искры. Схема кодирования интервалов Ti и T2 и соответствующие временные диаграммы приведены на рис. 8.22, а, б. Схема работает по принципу «заполнения интервалов частотой генератора». В момент регистрации частицы импульс с выхода ФЭУ переводит в состояние 1 триггеры Тг\ и Te2. При этом через схемы совпадений CCi и CC2 на счетчики Сч\ и Ch2 начинают поступать колебания ВЧ-генератора. Звуковые сигналы с микрофоном Mi и M2 возвращают триггеры в состояние 0, и при этом останавливаются счетчики. С выхода счетчиков коды интервалов Ti и T2 передаются в ЭВМ.
