Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен из пропорциональной камеры Multiwire )
Перейти к навигации Перейти к поиску
"Multiwire" перенаправляется сюда. Для получения информации о способах электрического подключения см. Печатная плата § Многопроволочные платы .

Провод камеры или многожильный пропорциональная камера представляет собой тип пропорционального счетчика , который обнаруживает заряженные частицы и фотоны и может дать информацию о местоположении на их траектории, [1] путем отслеживания трасс газовой ионизации. [2]

Описание [ править ]

Проволочная камера с проводами (W) и катодными (-) пластинами (P). Частицы, пролетающие через T, ионизируют атомы газа и освобождают заряд, который собирает усилитель (A) (импульс на выходе).

Многопроволочная камера использует массив проводов под высоким напряжением ( анод ), которые проходят через камеру с проводящими стенками, удерживаемыми под потенциалом земли ( катод ). В качестве альтернативы, провода могут иметь потенциал земли, а катод - под высоким отрицательным напряжением; Важно то, что однородное электрическое поле притягивает лишние электроны или отрицательные ионы к анодным проводам с небольшим боковым перемещением.

Камера заполнена тщательно подобранным газом, например смесью аргона и метана, так что любая ионизирующая частица, проходящая через трубку, ионизирует окружающие газовые атомы. Образовавшиеся ионы и электроны ускоряются электрическим полем в камере, вызывая локальный каскад ионизации, известный как лавины Таунсенда . Он собирается на ближайшем проводе и дает заряд, пропорциональный эффекту ионизации обнаруженной частицы. Вычисляя импульсы от всех проводов, можно найти траекторию частицы.

Доработками этой базовой конструкции являются тонкий зазор, резистивная пластина и дрейфовые камеры. Дрейфовая камера также подразделяется на области специального использования в конструкциях камер, известных как временная проекция , микрополосковый газ и те типы детекторов, в которых используется кремний. [3] [4]

Развитие [ править ]

В 1968 году Жорж Чарпак , работая в Европейской организации ядерных исследований ( ЦЕРН ), изобрел и разработал многопроволочную пропорциональную камеру (MWPC). Это изобретение привело к тому, что он получил Нобелевскую премию по физике в 1992 году. Камера была усовершенствована по сравнению с предыдущей пузырьковой камерой по скорости обнаружения только одной или двух частиц в секунду до 1000 обнаружений частиц в секунду. MWPC генерировал электронные сигналы от обнаружения частиц, позволяя ученым исследовать данные с помощью компьютеров. [5] [6] [7] Многопроволочная камера является развитием искровой камеры . [8]

Заправочные газы [ править ]

В типичном эксперименте камера содержит смесь этих газов: [2]

Камера также может быть заполнена:

Эквипотенциальная линия и линия поля в MWPC

Используйте [ редактировать ]

В экспериментах по физике высоких энергий он используется для наблюдения за траекторией частицы. Долгое время для этой цели использовались пузырьковые камеры , но с улучшением электроники стало желательно иметь детектор с быстрым электронным считыванием. (В пузырьковых камерах были сделаны фотографические снимки, а полученные отпечатанные фотографии были затем исследованы.) Проволочная камера представляет собой камеру с множеством параллельных проводов, расположенных в виде сетки и находящихся под высоким напряжением, при этом металлический корпус находится под потенциалом земли. Как и в счетчике Гейгера , частица оставляет след из ионов и электронов, который дрейфует к корпусу или ближайшему к нему месту.провод соответственно. Отметив провода, на которых был импульс тока, можно увидеть путь частицы.

Камера имеет очень хорошее относительное временное разрешение, хорошую точность позиционирования и самозапускающийся режим (Ferbel 1977). [12]

Разработка камеры позволила ученым изучить траектории частиц с гораздо большей точностью, а также впервые наблюдать и изучать более редкие взаимодействия, которые происходят при взаимодействии частиц.

Камеры дрейфа [ править ]

Визуализация интерьера дрейфовой камеры
Дрифт-камера в Музее искусств и ремесел в Париже

Если также точно измерить синхронизацию импульсов тока проводов и учесть, что ионам требуется некоторое время, чтобы дрейфовать к ближайшему проводу, можно сделать вывод о расстоянии, на котором частица прошла через провод. Это значительно увеличивает точность реконструкции пути и называется дрейфовой камерой .

Дрейфовая камера функционирует, уравновешивая потерю энергии частицами, вызванную ударами частиц газа, с накоплением энергии, создаваемой электрическими полями высокой энергии, используемыми для ускорения частиц. [13] Конструкция аналогична камере Mw, но вместо этого с проводами центрального слоя, расположенными на большем расстоянии друг от друга. [8] Обнаружение заряженных частиц внутри камеры возможно за счет ионизации частиц газа из-за движения заряженной частицы. [14]

Детектор Fermilab CDF II содержит дрейфовую камеру, называемую Central Outer Tracker . [15] Камера содержит аргон и этан, а также провода, разделенные зазором 3,56 мм. [16]

Если используются две дрейфовые камеры с проводами одной перпендикулярно проводам другой, причем обе перпендикулярны направлению луча, достигается более точное определение положения. Если дополнительный простой детектор (например, тот, который используется в счетчике вето) используется для обнаружения частицы с плохим или нулевым позиционным разрешением на фиксированном расстоянии до или после проводов, можно выполнить трехмерную реконструкцию и определить скорость частиц вычитается из разницы во времени прохождения частицы в разных частях детектора. Эта установка дает нам детектор, называемый камерой временной проекции (TPC).

Для измерения скорости электронов в газе ( скорости дрейфа ) существуют специальные камеры дрейфа, камеры дрейфа скорости, которые измеряют время дрейфа для известного места ионизации.

См. Также [ править ]

  • Детектор газовой ионизации
  • Детектор газообразных микрорельефов
  • Детектор частиц

Ссылки [ править ]

  1. ↑ F. Sauli (1977), - Принципы работы многопроволочных пропорциональных и дрейфовых камер Проверено 25февраля2012 г.
  2. ^ a b W.Frass. Физика - C4: Основной вариант физики элементарных частиц - Детекторы частиц . Оксфордский университет. п. 11 . Проверено 25 февраля 2012 .был расположен через доктора CN Booth PHY304 Физика элементарных частиц Шеффилдского университета
  3. ↑ I. Kisel - [1] Проверено 28 февраля 2012 г.
  4. ^ Университет Манчестера - HEP - 101 Проверено 2012-02-28
  5. ^ Компьютеры в физике, сентябрь / октябрь 1992 - Школа польского языка для иностранных студентов - Университет Адама Мицкевича в Познани - Европейская организация ядерных исследований Архивировано 14 февраля 2012 г. на Wayback Machine Получено 25 февраля 2012 г.
  6. ↑ Х. Джонстон - Physics world Проверено 25 февраля 2012 г.
  7. ^ "Вехи: экспериментальное оборудование ЦЕРН, 1968" . Сеть глобальной истории IEEE . IEEE . Проверено 4 августа 2011 года .- Достижения Министерства энергетики США по исследованиям и разработкам, получено 23 февраля 2012 г.
  8. ^ а б Физика . Гилфорд: Университет Суррея . Проверено 28 февраля 2012 .
  9. ^ SEDerenzo - Национальная ускорительная лаборатория SLAC, Стэнфордский университет (Управление науки Министерства энергетики США) ; Мюллер, Ричард; Деренцо, Стивен; Смаджа, Жерар; Смит, Деннис; Смитс, Роберт; Заклад, Хаим; Альварес, Луис (1971). «Пропорциональный счетчик с жидким наполнением» . Phys. Rev. Lett . 27 (8): 532–535. Bibcode : 1971PhRvL..27..532M . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.27.532 . ОСТИ 942298 . 
  10. ^ Degrange, B .; Guillon, J .; Моро, Ф .; Nguyen-Khac, U .; De La Taille, C .; Tisserant, S .; Вердери, М. (1992). «Низкоэнергетическая калориметрия в многопроволочной камере, заполненной тетраметилсиланом». Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях Секция A: Ускорители, спектрометры, детекторы и связанное с ними оборудование . 311 (3): 539. Bibcode : 1992NIMPA.311..539D . DOI : 10.1016 / 0168-9002 (92) 90652-K .
  11. ^ Schotanus P; Ван Эйк CWE; Холландер RW; CWE Ван Эйк (1988). «Обнаружение сцинтилляционного света LaF 3 : Nd 3+ в фоточувствительной многопроволочной камере». Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях Секция A: ускорители, спектрометры, детекторы и связанное с ними оборудование . 272 (3): 913–916. Bibcode : 1988NIMPA.272..913S . DOI : 10.1016 / 0168-9002 (88) 90780-2 .; > Г. Чарпак Исследование детекторов изображения частиц с.537 World Scientific, 1995 г. Дата обращения 28 февраля 2012 г.
  12. ^ Т. Фербель - (отчет ЦЕРН 1977 г.)>
  13. ^ FE Close; М. Мартен; К. Саттон (11 ноября 2004 г.). Одиссея частиц: путешествие в самую суть дела . Издательство Оксфордского университета . Bibcode : 2002pojh.book ..... C . ISBN 978-0-19-860943-8. Проверено 12 февраля 2012 .
  14. ^ В. Блюм; В. Риглер; Л. Роланди (4 октября 2008 г.). Обнаружение частиц с помощью дрейфовых камер . Springer. ISBN 9783540766841. Проверено 28 февраля 2012 .
  15. ^ Котвал, Ашутош V; Герберих, Хизер К; Хейс, Кристофер (2003). «Идентификация космических лучей по времени попадания в дрейфовую камеру». Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях Секция A: ускорители, спектрометры, детекторы и связанное с ними оборудование . 506 (1–2): 110–118. Bibcode : 2003NIMPA.506..110K . DOI : 10.1016 / S0168-9002 (03) 01371-8 .
  16. ↑ Fermilab - глоссарий - фото - JL Lee Проверено 12 февраля 2012 г.

Внешние ссылки [ править ]

  • hypermail_ архив ссылок на дрифт-камеры CLAS
  • Лекция Гейдельберга об исследованиях ионизационных камер