Детекторы корпускулярных излучений - Клайнкнехт К.
ISBN 5-03-001873-5
Скачать (прямая ссылка):
3.7, Пузырьковые камеры
97
Таблица 10. Рабочие характеристики жидкостей, испошзуемых в пузырьковых камерах
Жидкость Температура, Давление Плотность, Коэффи- Радиационная Длина
К пара. г/см1 циент рас- длина Ao, поглоще-
— кгс/см2 ширения av/у, % CM ния Хадр, CM
4He 3,2 0,4 0,14 0,75 1027
1H 26 4,0 0,06 0,7 1000 887
2D 30 4,5 0,14 0.6 900 403
20Ne 36 7,7 1,02 0,5 27 89
131Xe 252 26 2,3 2,5 3,9
(?зН8 333 0,43 3 ПО 176
CF3Br 303 18 1,50 3 11 73
Af 35 25 1,0 1,0 20 116
следующими обстоятельствами: а) они не могут использоваться на накопительных кольцах; б) при высоких энергиях (> 100 ГэВ) даже самые большие из существующих пузырьковых камер с диаметром
WA 21
Событие
у р — fj.~ О* р
Рис.
[243].
98 3. Измерение коррдинаты
около 5 м не настолько массивны, чтобы вся энергия адронного ливня выделялась в камере; с увеличением первичной энергии часть адронного ливня покидает камеру, чго приводит к неудовлетворительному измерению энергии (см. разд. 6.2); в) идентификация мю-онов при энергиях выше 2 ГэВ требует (для поглощения пионов и других адронов) фильтра толщиной около пяти длин поглощения, т.е. -800 г/см2 или -1 м железа; г) интеграл магнитного поля в самых больших камерах достигает ^BdI ~ 100 кГс-м, что недостаточно для точного измерения импульса при р > 200 ГэВ/с.
Трудность «б» может быть преодолена, если внутрь пузырьковой камеры поместить калориметр (например, на жидком аргоне [126]), а проблема «в» решается, если позади пузырьковой камеры установить электронный «внешний мюонный идентификатор» (EMI), состоящий из железного поглотителя и пропорциональных камер (рис. 3.25).
3.7. Пузырьковые камеры
99
t г 2 4
/
Рис. 3.26. Схема усіройства голографи ческой оптической системы пузырьковой камеры HOBC с XeCl-эксимерным лазером (X = 308 нм) [130]. Sl - 54 —счетчики для выделения пучка 7—лазер; 2 — линзы, 3 — диафрагма; 4 — зеркало; 5 —оптика; 6 — область взаимодействия; 7 — фотокамера.
В дальнейшем будут использоваться именно такие «гибридные системы», состоящие из пузырьковой камеры и электронного детектора, а также маленькие пузырьковые камеры с очень высоким пространственным разрешением в качестве вершинных детекторов в сильных магнитных полях. Лучшее разрешение в этом случае достигается с топографическим считыванием.
Регистрация треков в пузырьковых камерах с использованием голографии основана на развитых ранее принципах [92, 244, 250]. Они позволяют улучшить пространственное разрешение и в то же время получать большую глубину резкости оптического изображения. Эта методика продемонстрирована на рис. 3.26 [130]. Лазер на красителе Coumarin-307, накачиваемый эксимерным (ХеСІ)-лазе-ром, образующим короткие (10 не) импульсы с длиной волны X = 308 нм, дает параллельный луч с X = 514 нм. Этот луч расширяется до размера пузырьковой камеры с помощью двух линз. Свет проникает в пузырьковую камеру через окно, и луч, дифрагированный пузырьками (объектный луч), интерферирует с первоначальным лучом (опорный луч). В результате на пленке (эмульсия Agfa 10Е56 на основе из полиэстера толщиной 170 мкм) образуется голограмма. После проявления изображение восстанавливается путем пропускания через голограмму луча света от того же лазера с той же длиной волны 514 нм. Восстановленное изображение трека в пузырьковой камере затем сканируется. Такая топографическая методика (габоровского^ типа) может быть заменена двухлучевой
100 3. Измерение координаты
Рис. 3.27. Голографическое изображение события в маленькой фреоновой пузырьковой камере BIBC, вызванного т-мезоном с энергией 15 ГэВ. Размер пузырьков 8 мкм [89].
геометрией, когда один луч проходит через камеру, а другой (опорный луч) направляется вокруг нее. Интерференция имеет место позади камеры, где располагается фотопленка.
Важным параметром для получаемого этим методом разрешения является временной интервал между прохождением пучка частиц и вспышкой лазера. Радиус пузырьков г в камере растет со временем согласно соотношению
где А меняется для C2F5Cl от 0,35 см/Vc при 48 0C до 0,023 см/Vc при 65 °С, а для жидкого водорода А - 0,095 см/Vc при 29 °К.
При времени запаздывания лазерного импульса ±3 мкс и рабочей температуре 48 °С радиус пузырьков в C2F5CI достигает 6 мкм. Это было показано экспериментально [130].
Как пример качества такого реконструированного с помощью голографии изображения на рис. 3.27 показан один из первых снимков, полученных на маленькой фреоновой камере (BIBC). В результате взаимодействия пиона с энергией 15 ГэВ с фреоном образовалось 10 треков; размер пузырьков составляет 8 мкм в диаметре [89, 183].
3.8. Стримерные камеры 101
3.8. Стримерные камеры
Эти детекторы представляют собой газонаполненные камеры с двумя плоскими электродами (рис. 3.28). После прохождения заряженной частицы в камере создается электрическое поле с высокой напряженностью (E > 30 кВ/см), перпендикулярное направлению трека. В процессе образования лавин при газовом усилении до —108 образуется свет, который испускается вследствие возбуждения атомов газа. Если импульс высокого напряжения, приложенный к электродам, очень короткий (несколько наносекунд), то разряд, образующийся вдоль линий электрического поля, прерывается и поэтому формируются только короткие разрядные каналы («стримеры»). Их можно сфотографировать и получить изображение трека ионизующей частицы.
