Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Чтобы счетчик работал уверенно, т. е. отсутствовали ложные разряды, необходимы тщательная очистка поверхности и краев электродов и их эквидистантная установка.
Управляемый искровой счетчик. Качественно новые возможности искровых счетчиков выявились после применения импульсного питания. Структурная схема включения счетчика дана на рис. 8.12. Высокое напряжение подается на электроды только в том случае, когда нужная частица прошла через запускающие счетчики.
і Сигнал подачи импульсного напряжения может поступить и не от запускающих счетчиков, а от любого генератора сигнала, например от импульсного ускорителя частиц. В такой схеме включения искровой детектор уже не является счетчиком всех проходящих
AU, кб
Рис. 8.11. Зависимость эффективности искрового счетчика от перенапряжения
279- частиц, как обычный плоскопараллельный искровой счетчик с постоянным питанием. С его помощью по месту возникновения искры можно определить место прохождения заранее выделенной частицы.
Кроме импульсов высокого напряжения на электроды счетчика поДается небольшое постоянное напряжение, которое необходимо для создания в газовом промежутке «очищающего» поля, убирающего ионы и электроны, оставшиеся после разряда. Если эти ионы и электроны не удалить, то при подаче следующего импульса на электроды пробой может возникнуть совсем не в месте прохождения заряженной частицы. Через некоторое время тм, называемое мертвым временем, когда из межэлектродного промежутка будут убраны все
/
/
Рис. 8.12. Структурная схема искрового счетчика
с импульсным питанием: 1 — искровой счетчик; 2 — счетчики управления, 3 — схема совпадений; 4 — источник импульсного напряжения, запускаемый схемой совпадений; 5 — траектория частицы
ионы и электроны, счетчик возвратится в начальное состояние и место пробоя вновь будет определяться местом прохождения заряженной частицы. Характерное значение тм —• несколько миллисекунд. Управляемый счетчик в сущности является уже простейшей искровой камерой, позволяющей локализовать место и определить время прохождения заряженной частицы. Рассмотрим его работу и введем некоторые понятия, используемые при характеристике свойств искровых камер.
Для того чтобы счетчиком управляли те частицы, которые уже прошли через его чувствительный объем, необходимо наличие «памяти». Временем памяти тп называют время, в течение которого в искровом промежутке сохраняются электроны, способные инициировать разряд. Численно оно равно такому времени задержки поступления высоковольтного импульса на электроды счетчика по отношению к моменту пролета между электродами заряженной частицы, при котором вероятность вызвать разряд в 2 раза меньше, чем при подаче импульса без задержки. Время памяти в основном определяет и разрешающее время счетчика, которое равно сумме тп + тимп, где тимп — длительность импульса высокого напряжения на электродах. Время памяти зависит в основном ог
280- вида газа и значения очищающего напряжения. Величина тп может меняться от долей микросекунды до сотен микросекунд.
Хорошие временные характеристики счетчика или камеры получаются тогда, когда тд близко к времени задержки высоковольтного импульса т3. При тп <С т3 мала эффективность регистрации, при больших T11 детектор будет обладать плохой разрешающей способностью во времени, одновременно будет регистрироваться много следов, обусловленных разновременными событиями, и интерпретация снимков будет затруднена.
Важная характеристика управляемого искрового счетчика — эффективность регистрации проходящих через газовый промежуток заряженных частиц, которая равна отношению числа зарегистрированных частиц к числу частиц, прошедших через счетчик. Для многоэлектродной камеры можно говорить об эффективности отдельного разрядного промежутка. В отличие от неуправляемого искрового счетчика, эффективность которого зависит только от параметров газа, размеров искрового промежутка и перенапряжения, эффективность управляемого счетчика — функция времени памяти и времени задержки высоковольтного импульса питания.
Сделаем оценку эффективности управляемого счетчика (или разрядного промежутка в искровой камере). Допустим, что разряд возникает каждый раз, когда к моменту появления высоковольтного импульса на электродах счетчика в межэлектродном промежутке есть хотя бы один свободный заряд, способный вызвать лавину. После своего образования ионы и электроны в межэлектродном промежутке дрейфуют к электродам под действием очищающего электрического поля, проходя к моменту появления высоковольтного импульса расстояние I = wt, где t — время пребывания иона или электрона в очищающем поле до возникновения пробоя; w — скорость дрейфа иона или электрона в электрическом поле. Время t складывается из времени задержки T3 и времени нарастания амплитуды импульса питания до значений, достаточных для развития стримера. Обычно значение t близко к т3, и в последующей оценке будем полагать t = т3.
Электроны могут вызвать пробой, если они были образованы заряженной частицей в зоне с линейным размером d — /кр, где d — межэлектродное расстояние, так как в этом случае за время дрейфа они не успеют попасть на электрод. В этом приближении эффективность регистрации заряженной частицы в счетчике
