Детекторы корпускулярных излучений - Клайнкнехт К.
ISBN 5-03-001873-5
Скачать (прямая ссылка):
196 8. Примеры применения детекторов
О fOO 200 300 Ш M
Амплитуда импі/лоса (каналы)
Рис. 8.5. Энергетический спектр 7-излучения, испускаемого с поверхности Луны, измеренный детектором, изображенным на рис. 8.4 [239]. 400 каналов соответствуют энергии 7 МэВ.
явилось дополнением к масс-спектрометрическому и химическому анализам образцов Луны, доставленных на Землю.
Дальнейшим развитием в этой области явилось открытие вспышек 7-излучения, в которых наблюдался быстрый' рост интенсивности 7-излучения (в 10—100 раз) в области энергий 0,2—1 МэВ в течение 0,1 —100 с. Еще не выяснено, находятся ли источники 7-вспышек за пределами нашей Галактики или внутри нее и каков механизм этого явления.
Исследование доли тяжелых ядер в космических лучах и их энергетического спектра служит еще одним примером использования сложных детекторов в физике космических лучей. Такого типа эксперимент был спроектирован и осуществлен группой из Чикаго [181, 234]. На рис. 8.6 показана схема этого телескопа для исследования космического излучения. Он состоит из двух полусферических газовых черенковских счетчиков, между которыми расположены шесть детекторов переходного излучения. Цель этого эксперимента состояла в том, чтобы измерить энергетический спектр ядер от лития до железа (3 < Z ^ 26) в области энергий от нескольких сотен гигаэлектронвольт на нуклон до нескольких тераэлектронвольт на нуклон. Этой области соответствуют значения лоренц-фактора у между 500 и 5000. Детектор переходного излучения, созданный для этого диапазона значений лоренц-фактора у- имел в качестве радиа-
8.3. Применение в космических исследованиях
197
Рис. 8.6. Телескоп для измерения энергетического спектра ядер космического излучения [234] 7 — газовый черенковский счетчик С 2; 2 — сцинтиллятор T 2; 3 — детекторы переходного излучения; 4 — сцинтиллятор Tl; 5 — газовый черенковский счетчик Cl; 6— ФЭУ; 7 —1 радиаторы; 8 — пропорциональные камеры.
тора слои из тонкого (диаметром от 2 до 6 мкм) пластикового волокна, которое выпускается промышленностью в качестве тепло-изолятора. Выход переходного излучения в зависимости от у, измеренный в шести камерах, заполненных смесью 25% Xe + 15% СНз + 60% Не и расположенных позади волоконного радиатора
толщиной 20 см, показан на рис. 8.7. Видно сильное увеличение сигнала при 7 = 500 для электронов. С помощью этой калибровочной кривой каждой падающей частице с высокой энергией можно сопоставить определенное значение у, а поскольку масса известна, можно определить энергию. В области малых энергий (~100 Гэв/нуклон) упомянутые выше газовые черенковские счетчики могут помочь при идентификации различных ядер по их массе.
ю fOf Ю2 Ю3 fos го*
7
Рис. 8.7. Амплитуды импульсов от детекторов переходного излучения с пеной или с волокном в качестве радиаторов в зависимости от лоренц-фактора частицы 7 = Е/тс2 [234]. / — электрон; 2 — х-мезон; 5 —протон; 4 — электрон.
198 8. Примеры применения детекторов
8.4. Аппаратура для исследований в области атомной физики
Вероятность ионизации внутренних оболочек атома в результате столкновений ионов с атомами может быть измерена по регистрации образующегося рентгеновского излучения с помощью полупроводниковых Ge(Li)- или Si(Li)^eTeKTOpOB. Чтобы точно изучить механизм такой реакции, необходима информация о зависимости
Рис. 8.8. Пропорциональная камера низкого давления для измерения рассеянных ионов в ион-атомных столкновениях [231]. 1 — вход газа; 2 —катодные плоскости; S _ анодные плоскости; 4 — выход газа; 5 — входное окно.
5
Рис. 8.9. Эксперимент для измерения совпадения между рассеянным ионом и рентгеновским квантом, который излучается атомом, возбужденным в результате ион-атомного столкновения. / — коллиматоры; 2 — майларовое окно; 3 — адсорбер; 4 — 8і(Ьі)-детектор; 5 — мишень; 6 — чашка Фарадея; 7 — пропорциональная камера низкого давления; 8 — полупроводниковый счетчик. Рентгеновские кванты регистрируются детектором Si(Li) [232].
8.5. Применение в эксперименте с тяжелыми ионами
199
поперечного сечения от угла рассеяния в иона и от параметра удара Ъ. Для измерения угла рассеяния можно использовать пропорциональную камеру [231]. Однако вследствие малых скоростей падающих частиц удельные потери энергии тяжелых ионов настолько велики, что камера должна использоваться при давлениях существенно ниже нормального и входное окно в камеру должно быть очень тонким (Hostaphan толщиной примерно 2,5 мкм). Используе-мая камера показана на рис. 8.8. Анодные плоскости имеют по 96 вольфрамовых нитей (диаметром 20 мкм) на расстоянии 2 мм друг от друга; зазор между анодом и катодом составляет 5 мм. Камера, использовавшаяся для регистрации ионов Si, Cu, Ag с энергией 20 — 30 МэВ, заполнялась изобутаном под давлением 13 — 22 мбар, и была достигнута эффективность регистрации 99%. Временное разрешение камеры составило 10 не. В эксперименте камера использовалась в режиме совпадения с полупроводниковым 8і(ІЛ)-детекто-ром. Геометрия установки изображена на рис. 8.9 [232, 233]. Таким
