Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
РЕНТГЕНОЭМУЛЬСИОННАЯ КАМЕРА — коорди-
натний детектор частиц высоких энергий, позволяющий определить энергию частицы («?> 1—2 ТэВ) и параметры её траектории, используя образование в плотной среде электронно-фотонных каскадов. Последние развиваются в результате процессов тормозного излучения и образования электрон- позитронных пар (см.
Электронно-фотонные ливни).
Электронно-фотонные каскады регистрируются по суммарному фотогр. действию пучка каскадных электронов на реитг, плёнку, помещённую на нек-рой глубине t в плотном поглотителе (обычно Pb илн Fe). При достаточно большой энергии первичной частицы /0 и достаточной степени развития каскада число каскадных электронов N на глубине t бывает столь велико (рік:. 1), что вызванное ими скрытое изображение после проявления даёт пятно потемпения,
Рис. 1. Каскадные кривые; зависимость числа частиц JV (сплошные линии, левая шкала) и интегрального потемнения Dr (ШТрИХОВые ЛИНИИ, правая шкала) в круге радиуса R = !SO мкм от глубины t в свинцовом поглотителе для разных значений энергии 7-кванта ^y-
видимое невооруж. глазом. Размеры пятна определяют п пространственную разрешающую способность Р. к. для регистрации отд. частиц, к-рая в ср. ~100 мкм. Видимое пятно потемнения позволяет ие только легко обнаружить место прохождения частнцы, во и определить S0 фотометрированием, т. к. степень его потемнения зависит от числа каскадных электронов, а следовательно н от величины S0.
Количественной мерой потемнения при фотометри-рованни служит величина D — IgI0II, где I0 и I — ин-
тенсивности светового пучка, проходящего через диафрагму фотометра без пятиа потемнения и с ним. Существует неск. методов определения энергии S0 по фото-метрнч. измерениям. Наиб, широко используется интегральное потемнеине DR(S0,t) на глубине t, измеренное с помощью круговой диафрагмы радиуса R (иногда применяются диафрагмы с прямоуг. щелью). Связь между Dr и S0 определяется свойствами эмульсии, к-рые характеризуются кривой почернения D(n) — зависимостью потемнения малого элемента площади от плотности п электронов, прошедших через этот элемент, и пространственным распределением плотности электронов n(S0, г, г, ф) в каскаде иа глубине t (г — расстояние от оси каскада, ср — азимутальный угол в плоскости, перпендикулярной оси каскада). Интегральное потемнение Dr при вертикальном паде-нии равно:
2я R
?r(A,,0=—lg{~7 $ $ехР{—іІпЮ?>НЛ>.*,г.ф))}Х о о
Xrdrdtp^.
(*)
Для определения <Г0 эксперим. значения Dr сопоставляются с вычисленными по ф-ле (*), в к-рой n{S0, t%r, ф) рассчитывается теоретически, а кривая почернения аппроксимируется ф-цией D(n) = Dmslkc [I — ехр(— rcs)), где s — эфф. площадь зерна эмульсии, Dmakc — макс. потемнение, до к-рого может быть засвечена плёнка (при бесконечно большой экспозиции). Т. к. с ростом п прн переходе к области насыщения погрешность определения и, а следовательно, и S0 резко возрастают, для расширения диапазона измеряемых энергий иногда используют одновременно реитг. плёнки двух типов — большой (7) и малой (2) чувствительиости (рис. 2).
Рис. 2. Кривые почернения дл я рентгеновских плёнок РТ-6М (верхняя кривая) и РТ-СШ (нижняя).
В случае S0 ^ 10 ТэВ при вычислении п(«Г„,*,г,ф) следует учитывать влияние многократного рассеяния на сеченпя осн. процессов (тормозное излучение, образование электрои-позитроииых пар), ответственных за развитие каскада в области больших энергий (эффект Ландау — Померанчука — M и г д а л а). Использование реитг. плёнок для количественных измерений требует введения поправок, учитывающих конструкцию реальных Р. к., слоистость поглотителей, воздушный зазор между Pb и фотоэмульсией и др. Точность определения энергии частиц Р. к. ~15—50%.
Р. к. помимо энергии частицы позволяет определить угол падения каскада. Рентг. пленка покрыта о двух сторон слоями эмульсий, разделёнными расстоянием 200—250 мкм, поэтому угол падения можно определить по относит, смещению пятеи в эмульсионных слоях. Возможно н использование двух разл. плёнок, разделённых иек-рым промежутком с точным фиксированием их взаимного расположения. Точность пзмерения зенитного угла ~3° и азимутального <р-~15°.
Наряду о интегральным потемнением Dr для определения используют сканирование области потемнения фотометрич. ячейкой малого размера с последующей обработкой сканограммы на ЭВМ.
381
РЕНТГЕНОЭМУЛЬСИОННАЯ
РЕОЛОГИЯ
Метод Р. к. позволяет создавать детекторы большой светосилы с высокими пространственным и угловым разрешениями, площадью в сотни и тысячи м8 и временем непрерывного набора статистики ~1—2 года. Р. к. применяют в экспериментах с космическими лучами, где интенсивность первичных частнц мала и быстро спадает с энергией.
Р. к. можио разделить на 3 типа: Р. к. для регистрации у-квантов, электронов и позитронов; Р. к. для регистрации адронов; Р. к. для мюонов. Р. к. 1-го типа (т. н. Г-блок) представляют собой свинцовые фильтры, под к-рымн помещаются один или иеск. слоёв реитг. плёнки. Толщины фильтров подбираются так, чтобы слои плёнки находились вблизи максимума каскадных кривых для изучаемого диапазона энергии (рис. 1).
