Детекторы корпускулярных излучений - Клайнкнехт К.
ISBN 5-03-001873-5
Скачать (прямая ссылка):
Другим примером цилиндрической дрейфовой камеры является камера детектора ARGUS [79]. В этом случае используется ячейка дрейфа закрытого типа (рис. 3.14), а система из десяти потенциальных проволочек вокруг сигнальной проволочки в каждой ячейке создает почти цилиндрически-симметричное электрическое поле, поэтому поверхности с равным временем дрейфа имеют цилиндри-
3.3. Цилиндрические дрейфовые камеры
87
s s
fr*
Рис. 3.13. Аксиальная проекция трека частицы в дрейфовой камере TASSO; частица родилась в результате в + е ~ -реакции в точке взаимодействия (+) при энергии 30 ГэВ в системе центра масс [43, 44].
•г
W
\
V
*
t
і
I
JL
К
¦??rtff
ч
о -/
•-2
Рис. 3.14. Расположение проволочек, пути дрейфа электронов к центральной анодной проволочке (сплошные линии) и линии равного времени дрейфа (пунктирные линии) в ячейке дрейфовой камеры детектора ARGUS; магнитное поле 0,9 Тл параллельно проволочкам [79]. 1 — сигнальная проволока; 2 — потенциальные проволочки.
88
3. Измерение координаты
ческую форму вокруг сигнальной проволочки. Это облегчает процедуру распознавания трека по отдельным измеренным точкам в последовательных слоях дрейфовой камеры в радиальном направлении. Достигнутое пространственное разрешение составило о = = 190 мкм [79].
Два других типа цилиндрических камер — струйная дрейфовая камера (рис. 3.11, в) и время-проекционная камера (рис. 3.11, г), обсуждаются в следующих разделах.
3.4. Струйная дрейфовая камера
Для этого типа цилиндрической дрейфовой камеры количество измеренных точек вдоль трека в радиальном направлении значительно возрастает (-1 точка на см трека) по сравнению с камерами, рассмотренными в разд. 3.3. Это достигается с помощью геометрии, показанной на рис. 3.11, в: сигнальные проволочки натянуты в аксиальном направлении, формируя ячейку в виде сектора с поперечным электрическим полем. Путь дрейфа электронов в газе в этом случае гораздо больше по сравнению с цилиндрической дрейфовой камерой из разд. 3.3 и может доходить до 10 см.
Первая такая струйная камера была сконструирована для детектора JADE на элекгрон-позитронном накопительном кольце PETRA [22, 88]. Цилиндрический объем камеры разделен на 24 радиальных сегмента с углом раскрытия 15°. В каждом сегменте (рис, 3.15) содержится 64 сигнальных проволочки, которые параллельны магнитному полю. Эти проволочки образуют 4 ячейки по 16 прово-
Рис. 3.15. Поперечное сечение двух радиальных сегментов "М'-камеры детектора JADE [88, 248]. Радиальная длина трех слоев равна 57 см; d— длина пути дрейфа; а — угол Лоренца; / — электроды , формирующие электрическое поле; 2 — эквипотенциальные плоскости
3.4. Струйная дрейфовая камера
89
Расстояние до npoOo/rowou п/гає/Фсти, an
Рис. 3.16. Пути дрейфа электронов (сплошные линии) и поверхности равного времени дрейфа (пунктирные линии) возле анодной проволочки "Jet"камеры [88, 248]. / — проволочная плоскость.
Рис. 3.17. Аксиальная проекция греков отеє -взаимодействия при энергии 30 ГэВ в системе центра масс в "Jet''-камере детектора JADE.
90 3 Измерение Координаты
лочек в каждой. В целом камера содержит 1536 сигнальных проволочек длиной 234 см. Электрическое поле в камере перпендикулярно сигнальным проволочкам, т. е. перпендикулярно направлению магнитного поля.
Поскольку в такой камере путь дрейфа электронов больше по сравнению с традиционными дрейфовыми камерами, то влияние силы Лоренца ex X В становится заметным. Это приводит к отклонению направления дрейфа электронов от направления электрического поля E на угол Лоренца а. При скорости дрейфа vd этот угол равен tga = Ic(E)vd(BZE) [248]. Для камеры JADE при В = 0,45 Тл
и давлении газа 4 атм а = 18,5°. Значение коэффициента к(Е) зависит от состава газовой смеси и электрического поля E [220]. Из-за
действия силы Лоренца поверхности равного времени дрейфа до сигнальной проволочки имеют сложный вид (рис. 3.16). В непосредственной близости от сигнальных проволочек (расстояние <5 мм) поверхности имеют цилиндрическую форму, а на больших расстояниях— искривленную форму (см. рис. 3.16)
На рис. 3.17 показана проекция в плоскости (г, ф) двухструйного события, полученного в результате электрон-позитронной аннигиляции при энергии 35 ГэВ в системе центра масс. До 48 пространственных координат регистрируется вдоль радиального трека. Эта информация может использоваться и для измерения ионизационных потерь, z-координаты треков определяются посредством измерения
заряда, индуцированного на обоих концах сигнальной проволочки. Из соотношения этих зарядов может быть определена z-координата места прохождения частицы с точностью ±1,6 см.
Камеры такого типа использовались в качестве центральных детекторов в спектрометре с аксиальным полем AFS [72] и в детекторе UA-I [23]. Свойства таких трековых детекторов приведены в табл. 20.
3.5. Время-проекционная камера (TPC)
Новый путь использования принципа дрейфовой камеры применительно к центральному трековому детектору был описан Нигре-ном [192, 193]. На рис. 3.18 показан большой цилиндрический объем с радиусом 1 м и длиной 2 м, наполненный смесью аргон— метан при давлении 10 атм. Оба торца цилиндра представляют собой плоскости многопроволочных пропорциональных камер; каждая плоскость разделена на шесть секторов с углом раскрытия 60°. Каждый сектор содержит 186 пропорциональных проволочек для измерения ионизации вдоль трека частицы. Для 15 из этих проволо-
