Искроваякамера
Искровая камера является управляемым трековым детектором, который запускается внешними счётчиками. Искровая камера представляет собой систему последовательных искровых счётчиков. Она состоит из серии параллельных металлических пластин, пространство между которыми заполнено инертным газом. Расстояние между пластинами ≈1 см. Внешние
управляющие счётчики фиксируют факт прохождения заряженной частицы через искровую камеру и инициируют подачу на её пластины короткого (10–100 нс) высоковольтного импульса чередующейся полярности так, что между двумя соседними пластинами появляется разность потенциалов ≈ 10 кВ. В
местах прохождения частицы между пластинами возникают искровые разряды, направленные вдоль поля (перпендикулярно пластинам). Совокупность этих последовательных разрядов формирует трек частицы. Трек может быть зафиксирован либо оптическими методами (например, сфотографирован), либо электронными. В этом последнем случае пластины заменяются металлическими нитями, образующими координатную сетку. Импульсы тока, возникающие в нитях при появлении искр, регистрируются электромагнитными методами, например, с помощью ферритовых колец, нанизанных на каждую нить, и анализируются ЭВМ. Пространственное разрешение обычной искровой камеры ≈ 0.3 мм. Частота
срабатывания 10-100 Гц. Искровые камеры могут иметь длину несколько метров.
Г. Чарпак
Georges Charpak
р. 1924
Нобелевская премия по физике
1992 г. – Г. Чарпак
За открытие и создание детекторов частиц, в частности многопроволочной пропорциональной камеры.
Типичные пространственные и временные характеристики трековых и координатных детекторов
|
Пространственное |
Временное |
|
Мертвое |
|||||||
Тип детектора |
разрешение, мм |
разрешение, |
|
время, сек |
|||||||
|
|
|
|
|
сек |
|
|
|
|
||
Эмульсии |
10−3 |
|
|
− |
|
|
|
|
− |
||
Камера Вильсона |
0.3 |
|
0.1 |
|
|
0.01 |
|||||
Диффузионная |
0.5 |
|
|
1 |
|
|
|
|
− |
||
камера |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пузырьковая |
0.1 |
|
10−3 |
|
|
0.1 |
|||||
камера |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Искровая камера |
0.1 |
− |
0.3 |
|
|
−6 |
|
|
|
−8 |
|
Стримерная камера |
|
|
10 |
|
|
|
10 |
||||
0.2-0.3 |
2 10−6 |
|
|
0.1 |
|||||||
Пропорциональная |
|
|
|
|
|
9 |
|
8 |
|
|
|
камера |
0.05−0.3 |
|
|
|
|
|
−7 |
||||
|
10 |
− |
− |
10 |
− |
|
|
||||
Дрейфовая камера |
|
|
|
|
|
|
|
2 10 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кремниевые |
0.1−0.2 |
2 10−9 |
|
|
10−7 |
||||||
микрострипы |
0.01−0.02 |
|
10−8 |
|
|
10−8 |
|||||
Пространственное разрешение — точность локализации места прохождения частицы в детекторе.
Временное разрешение — минимальный интервал времени между прохождениями двух частиц, которые регистрируются как отдельные события.
Мёртвое время — интервал времени после регистрации частицы, в течение которого детектор остается нечувствительным к регистрации следующей частицы.
Эффективность регистрации — вероятность регистрации частицы при попадании её в рабочий объем детектора.
Калориметры
Калориметры предназначены главным образом для измерения полной энергии высокоэнергичных (в том числе и нейтральных) частиц. Детекторы с газовой и жидкой рабочей средой не удобны для этой цели, так как имеют низкую плотность. Однородные твёрдотельные детекторы (сцинтилляторы, полупроводники и др.) также невозможно изготовить таких размеров, чтобы обеспечить полное поглощение энергии релятивистских и слабоионизующих частиц. Проблема решается использованием «сэндвичей», состоящих из чередующихся слоёв поглощающих и детектирующих сред. В качестве поглотителей могут быть взяты такие плотные и сильно поглощающие материалы как железо и свинец. В качестве детекторов — твёрдые сцинтилляторы или свинцовые стёкла, эффективно генерирующие черенковское излучение. Частица, попадая в такой твёрдотельный сэндвич, создаёт быстро размножающийся по мере продвижения вглубь калориметра каскад (ливень) вторичных частиц. Энергия первичной частицы трансформируется в энергии частиц каскада, а также в возбуждение и ионизацию среды. Если обеспечить размеры калориметра достаточные для остановки и поглощения всех вторичных частиц, то задача будет решена сбором и суммированием всех сигналов с детектирующих слоёв.