Детекторы корпускулярных излучений - Клайнкнехт К.
ISBN 5-03-001873-5
Скачать (прямая ссылка):
Г г4 ная L, см Zt см точек за, атм нитей ния Z расчет измерение
TASSO [43] 85 330 0,5 15 1 2340 200 3-4 4° стерео 1,7
CELLO [331 53 220 1,3 12 1 6432 170 0,44 Катоды
CLEO [232] 75 190 0,5(U) 17 1 250 5(0,25) 5
MARK II [77] 104 0,4 16 1 200 4 1,9
JADE [88] 57 234 0,45 48 4 1536 180 16 Деление заряда 2,2
AFS [72] 60 128 0,5 42 1 3400 200 17 Деление заряда
UAl [23] 112 250 0,7 -100 1 6100 Дрейф: деление заряда 250 мкм 8—25 мм Деление заряда
TPC [193] 75 100 1,5 186 10 2232 + 12 824 ^200 0,2 Дрейф 1,0
TRIUMF [124] 54 69 0,9 12 1 144 + 630 (600) (0,6) Дрейф
188 7. Измерение импульсов частиц
ведению BL2, в то время как увеличение количества пунктов измерения вдоль следа частицы при заданной длине следа приводит к увеличению разрешения по импульсу как VAf.
Описанные в разд. 3.3 — 3.5 типы дрейфовых камер использовались в качестве центрального детектора. В табл. 20 приведены параметры таких детекторов, использованных до 1982 г. Большая их часть использовалась для регистрации е + е~ -реакций при энергии в системе центра масс Vs до 40 ГЪВ, некоторые — для исследования до-столкновений при Vs ^ 60 ГЪВ и некоторые — для исследования до-столкновений при Vs = 540 ГЪВ (UA 1). Поскольку протон состоит из трех кварков, которые имеют импульс, примерно равный X = 1/5 импульса протона, в протон-(анти)-протонных столкновениях средняя энергия для кварк-(анти)-кварковых рассеяний ^X\Xzs составляет около 100 ГЪВ для последнего из упомянутых экспериментов.
Для будущих детекторов в экспериментах на большом электрон-позитронном накопительном кольце LEP с энергией в системе центра масс вплоть до 200 ГЪВ планируются магниты с гораздо большими значениями величин BL2. Так, коллаборацией ALEPH Г11] создается сверхпроводящий соленоид диаметром 4 м с плотностью магнитного потока 1,5 Тл и величиной BL2 = 6 Тл*м2. По сравнению с ранее достигнутым разрешением по импульсу порядка (ар/Р2) = (1 -г 5)% (ГЪВ/с) ~* такой магнит даст точность измерения координаты ог,<р ~ 150 мкм и при десяти точках измерения разрешение (ар/Р2) ~ 10"3 (ГЪВ/с)"1. Это позволит определить знак заряда частицы с импульсом 300 ГэВ/с с достоверностью 90%. Однако когда вступит в строй в LEP-туннеле до-установка с магнитами 10 Тл и с энергией в системе центра масс 9 ТэВ, то и таких магнитных полей едва ли будет хватать.
Примеры применения детекторов
Из множества различных примеров мы можем привести здесь лишь некоторые, охватывающие область от медицины до космических полетов и физики высоких энергий. В медицине используются радиоактивные нуклиды для определения размеров и функций внутренних органов. При этом активные нуклиды вводятся и концентрируются в определенных областях тела. В геофизике используют естественные или искусственные гамма-излучатели в качестве индикаторов при поиске минералов и нефти. В космосе измерение заряженных частиц и гамма-излучения важно уже потому, что позволяет космонавтам избежать большой дозы облучения. С другой стороны, измерение потоков заряженных частиц или 7- излучения, прилетающих от Солнца или из Галактики, важно для изучения астрофизических процессов. Многие из упомянутых детекторов были изобретены и развиты для экспериментов по атомной и ядерной физике; например, пропорциональные и полупроводниковые счетчики. В физике высоких энергий эти методы были освоены и получили дальнейшее развитие. При этом были созданы новые детекторы, такие как пропорциональные камеры, дрейфовые камеры и черенковские счетчики. Поскольку физика высоких энергий исследует элементарные составляющие материи, она проникает в1 область длин порядка 10"18 м, которые доступны только для высо-коэнергетичных 100 ГэВ) столкновений. Системы детекторов, которые используются в таких исследованиях, имеют большие размеры (>10 м), массу (^2000 т) и весьма сложны (105 каналов с аналоговой информацией). Наивысшая достигнутая в настоящее время энергия в системе центра масс получена в до-столкновениях в CERN (540 ГэВ); в реакции е+е~ эта энергия составляет 40 ГэВ (PETRA в DESY); после завершения строительства накопительных колец LEP в CERN она достигнет 100 ГэВ, а затем будет увеличена 'до 200 ГэВ. Самая высокая энергия протонов в лабораторной системе (700 ГэВ) получена в настоящее время на синхротроне со сверхпроводящими магнитами в лаборатории Fermilab близ Чикаго.
190 8. Примеры применения детекторов
Техника сверхпроводящих магнитов будет также использована на запланированном в DESY сверхпроводящем кольце HERA, где будут сталкиваться протоны с электронами.
8.1. Применение в медицине
Самое известное использование радионуклидов основано на накоплении йода щитовидной железой. С помощью препаратов, содержащих радиоактивный 125I, можно измерять ход процесса обмена веществ, а также размер щитовидной железы по 7-излуче-нию этого изотопа. Детектором в этом случае, как правило, является кристалл NaI(TI), который регистрирует в разных точках щитовидной железы интенсивность 7-излучения. Если измерять интенсивность во многих точках в прямоугольной системе координат, то это будет равносильно сканированию, поэтому прибор называют сканером.
