Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
1 мкс), может работать в пучках высокой интенсивности (~ 10е частиц/с) н способна регистрировать до IO8 частиц в 1 с. По контрастности изображения и разрешающей способности С. к. уступают пузырьковым камерам, однако управляемость позволяет использовать их для исследования процессов, имеющих малые вероятности. Мёртвое время С. к. составляет IO'4 с. Иногда вместо фотографирования применяют съём информации с помощью телекамер нлн приборов с зарядовой связью ШЗС). Использование ПЗС позволяет увеличить быстродействие прибора, а также значительно сокращает время обработки, т. к. информация с ПЗС непосредственно подаётся в ЭВМ.
.Обычно С. к. имеют размеры I X 0,5 X 0,5 м3 (одна из самых больших И. к. имеет длину 8 м). В качестве газа используют He, H8, смеси Ne -f- He, He + CH4, D2 -{- CH4 при давлении р = 1 атм. Импульсные напряжения ~ 20 кВ/см. Прк р = 1 атм С. к. имеют низкое координатное разрешение, связанное со значит, размером стримеров (диаметр ~ 1 мм, длниа ~ 5 мм) к малой их плотностью (~ 10—12 см-1).
Улучшения пространственного разрешения можио достичь, регистрируя не свечение стримера, а рассеяние света на оптич, неоднородностях в стрнмерных каналах прк освещении их лазерным источником. Выделившееся в канале джоулево тепло и расширение стримера со сверхзвуковой скоростью вызывают уменьшение плотности газа в, следовательно, уменьшение показателя преломления в канале. Подсветка стримеров лазером производится после окончания высоковольтного импульса и по истечении времени, в течение к-рого электроны передают свою энергию тяжёлым частицам в стркмерном канале (иоиам, атомам, молекулам). Обычио это время t ~ 5—100 кс для лёгких газов и t ~ 200—500 не — для тяжёлых. Длительность лазерного импульса ~ 1—30 не. Обычио подсветка осуществляется вдоль электрич. поля (полупрозрачные нлн сетчатые электроды), поэтому трек частицы иа фотоплёнке фиксируется в виде последовательности точек. Внеш. подсветка ие только улучшает коордикатное разрешение, между, тренами из-за меньших размеров объектов (видна только сердцевина стримера — керн, с макс, оптнч. неоднородностью), но н увеличивает плотность п стрнмерных изображений (регистрируются каналы со слабым свечением).
Дальнейшее улучшение пространственного раз решения связано с голографич. съёмом информации при освещении С. к, импульсным лазером. При этом возможна более точная локализация трека, т. к. ядро изображении элементов трека в голограмме значительно меньших размеров, чем изображение того же элемента на обычной фотографии (табл.). При обработке
голограммы появляется возможность восстанавливать трёхмерное изображение трека (см. Голография [2}).
Характеристики методов регистрации в стрнмерных камерах
[He (70%) -j- Ne (30%), P = 1 атм.]
Метод регист- рации Размеры стримера, мы
поперёк поля вдоль поля о*, MM б**, MM Л, CM-1
Фотография Голография 6,2 2,5 1,53 0,39 0,240 0,195 0,021 0,011 2,5 8,2
Примечание. *о — среднеквадратичное отклонение центров стримеров от трека; **о — точность локализации трека.
Улучшение координатного разрешения можно достичь в С. к. высокого давлення, т. к. размеры лавины с увеличением р уменьшаются. Диффузия электроиов до подачи импульса, определяющая разброс центров стримеров от трека, также уменьшается с увеличением давления «в 1 Г[/р. В миниатюрных С. к. высокого давлення размером 40 X 40 х 5 мм3, работающей иа смеси Ne (90%) + He (10%) прн р = 20 атм, получёйй стримеры диам. 50 мм, при о « 15 мкм, ширине трека ~ 100 мкм, п = 2—4/мм [3]. Напряжённость электрич. поля в таких С. к. достигает 330 кВ/см. Регистрация Треков обычно ведётся с помощью электронно-опти-ческих преобразователей, световой сигнал с к-рого через волоконный световод попадает иа фотоплёнку. Благодаря малым размерам камеры и небольшому изображению на фотоплёнке достигается повышенная разрешающая способность.
Недостаток С. к. высокого давления с высоким разрешением — малая глубина резкости. Для обычной оптич. системы глубина резкости D и разрешение R связаны соотношением R = 0,61/XD, где X — длкна световой волиы. Прн разрешения объектов размером
20 Мкм D = 2 мм. Для голографич. съёма информации глубина голографирования D да Ik (d/tyV 12, где d — диаметр объекта, /к — длина когерентности. Для лазерного излучения Ik может составлять несколько CM. При d — 20 мкм К = 0,5 мкм, /к — 1 см, D = 1,3 и. Т. о., голографич. съём информации увеличивает глубину резкости, а также позволяет увеличить загрузку С. к. в 10—100 раз за счёт равномерного распределения частиц по глубиие камеры. Для С. к. высокого давления (13 атм) диаметром 50 мм н толщиной 23 мм, работающей на смеси He (90%) + CH1 (10%), было получено разрешение 25 мкм, что соответствует диаметру стримера [4].
JIum.: I) Chikovani G. E., Roinishvili V. N., Mikhailov V. A., Operation mechanism of the track spark chamber, «Nucl. Instr. and Meth.», 1964, v. 29, p. 261; 2) Вартке E., Иванов И. Д., Применение голографии в трековых детекторах высокого пространственного разрешения, «ЭЧАЯ», 1986, т. 17, в. 3, с. 54(І; 3) Dine М. и др,, Search for shortlived particles using a high-resolutlon streamer chamber, «FNAL proposal», 1970, № 490; Sandweiss J., The resolution streamer chamber, «Physics Today», 1978, october issue, p. 40; 4) Eckardt V., Wenig S., Development of a smalle nighpreeeure Btreamerchamber for charm-lifetime measurements, «Nicl. Inetr. and Meth.». 1983, v. 213, p. 217; 5> Eckardt V. et ai., A holographic nigh pressure etreamer chamber, «Nucl. Instr. and Meth.». 1984, v. 225, p. 651. С. В. Головкин.
