Теория искры - Лозанский Э.Д.
Скачать (прямая ссылка):
9.4. Стримерные камеры
Наряду с большими достоинствами искровых камер они имеют и ряд недостатков. Одним из главных является наличие выделенного направления в камере — направления приложенного электрического поля Е. Это означает, что наблюдается пространственная неизо-тропность в свойствах камеры, таких, как способность к регистрации частиц, проходящих под разными углами к вектору электрического поля, различие в характере следов частиц и т. п.
Полностью добиться изотропии свойств камеры при наличии выделенного направления нельзя, но существуют некоторые возможности улучшить изотропность этих свойств. Это достигается в современном детекторе частиц—стример ной камере, которая впервые была предложена в работах [9, 10], ив настоящее время получила широкое распространение.
В тот момент, когда электроны, образованные ионизирующей частицей, начинают двигаться в электрическом поле, образуя лавины, изотропность свойств камеры уже нарушается, так как лавина имеет несферическую форму — ее размер вдоль электрического поля больше поперечного размера. Ho эта анизотропия еще очень мала, и ее можно практически свести к нулю, если лавина будет короткой, а также если учесть, что наиболее яркой частью, регистрируемой на фотопленке, является головка лавины. Поэтому регистрация следов частиц на стримерной стадии дает максимальные возможности в изотропии свойств камеры. К сожалению, при этом несколько ухудшаются условия фотографирования слабосветящихся стримеров (в отличие от ярких искр).
* Согласно стримерной теории (см. гл. 6), длина стримера растет экспоненциально со временем, а скорость стримера ~108 см/сек. Поэтому, для того чтобы остановить развитие стримера на длине нескольких миллиметров, необходимо сформировать высоковольтный импульс с погрешностью длительности, не превышающей ~1 нсек. Наиболее удобным для питания камеры небольших размеров является генератор Аркадьева — Маркса совместно со специальным формирующим элементом — обрезающим разрядником [9, 11].
Недостатком стримерной камеры, как мы уже упоминали, является слабая яркость следа, затрудняющая фотографирование. Яркость следа или его изображение усиливают путем увеличения длины стримера [9, 12], напряженности приложенного электрического поля [13, 14] или с помощью электронно-оптического преобразователя (ЭОП) [15]. Усиление яркости с длиной стримера и напряженностью приложенного поля легко объясняется стримерной теорией [16, 17].
260
Действительно, яркость пропорциональна энергии, выделяемой в единице объема при распространении стримера, которая равна Е2/8я. Ho, как показано в гл. 6, E ~ E0 и E ~ а, где а — длина стримера.
Следует отметить, что стримерная камера помимо своей основной функции детектора элементарных частиц является уникальным прибором для исследования непосредственно свойств стримеров. Именно в стримерных камерах были измерены такие важнейшие характеристики стримеров, как скорость, длина, диаметр, яркость и др. Результаты этих измерений в работах [15, 18] подтвердили основные выводы стримерной теории [16, 17].
«Мертвое» время камеры путем введения электроотрицательных добавок может быть сведено до 500 мксек. Наиболее удобным наполнителем для увеличения яркости стримеров, пространственного разрешения и ряда других факторов является гелий-неоновая смесь с небольшой добавкой электроотрицательных примесей.
Отметим также, что хорошо локализованные следы большой яркости можно получить также, используя различные углеводородные добавки к основному рабочему газу, влияющие на конфигурацию видимой части стримеров. Так, в работе [19] показано, что с помощью малых добавок тяжелых углеводородов (~10~4) можно получить в гелиевой стримерной камере стримеры с выделенной ярко светящейся областью «точки» размером порядка 1—2 мм. При использовании примесей для управления видом разряда достигаемый световой выход следов примерно на два порядка выше, чем в обычных стримерных камерах, хотя требования к параметрам высоковольтного напряжения, подаваемого на электроды, значительно снижаются. В работах [19, 20] использовался высоковольтный импульс с передним фронтом ~10 нсек и временем спада —1 мксек. Создание таких импульсов не представляет особых технических трудностей в отличие от импульсов с наносекундными фронтами и длительностями. Подробный обзор современного состояния техники регистрации элементарных частиц с помощью искровых, стримерных и пропорциональных счетчиков содержится в книге Эванса [21].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Christiansen J. Selbstloschende Parallelplatten — Dampfzahler bei Span-nungen unterhalb der Statischen Durchschlagsfeldstorke. — «Z. Angew. Phys.», 1952, Bd 4, S. 326.
2. Bella F., Franzinetti С. Spark counters. — «Nuovo cimento», 1953, v. 10, p. 1461.
3. Keufel J. W. Parallel — Plate Counters and the Measurement of Very Small Time Intervals. —«Phys. Rev.», 1948, v. 73, p. 531.
4. Тяпкин А. А. Годоскопическая система с импульсным питанием счетчиков. — «Приборы и техника эксперимента», 1956, т. 3, с. 51.
5. Cranshaw Т. E., De Bear Г. F. A triggered spark counter. — «Nuovo cimento», 1957, v. 5, p. 1107.
