Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Методы измерения потоков электронов высоких энергий в космических лучах 9
1.1. Особенности экспериментальной методики 9
1.2. Эксперименты,использующие электронные методы 11
1.3. Разностный метод идентификации электронов . 26
1.4. Эксперименты, использующие визуальные методы 29
ГЛАВА II. Детектор рентгеновского переходного излучения 37
2.1. Расчет параметров детектора 37
2.2. Конструкция и характеристики детекторов 52
2.3. Временное согласование детекторов 59
2.4. Калибровка детектора на ускорителях электронов 64
Выводы к главе II 68
ГЛАВА III. Прибор для измерения спектра электронов космических лучей высоких энергий 70
3.1. Назначение и конструкция детекторов 70
3.2. Логическая схема спектрометра 76
3.3. Настройка детекторов спектрометра 86
3.3.1. Сцинтилляционно-черенковские телескопы . 86
3.3.2. Ливневой калориметр 92
3.3.3. Пропорциональные счетчики детекторов РПИ 99
3.4. Геометрический фактор спектрометра 101
3.5. Энергетическое разрешение калориметра . 105
3.6. Спектр электронов на уровне моря ИЗ
Выводы к главе III 117
ГЛАВА ІV. Автоматизированная обработка экспериментальной информации 119
4.1. Условия проведения эксперимента 119
4.2. Структура пакета подпрограмм для автоматизированной обработки данных 120
4.3. Дешифровка показаний телеметрии 124
4.3.1. Оценка достоверности информации . 126
4.4. Определение координат ИСЗ 134
4.5. Расчет геомагнитных параметров 136
4.6. Подпрограммы вторичной обработки 140
4.7. Использование пакета 140
Выводы к главе IV 141
ГЛАВА V. Экспериментальные результаты 142
5.1. Фон спектрометра 142
5.2. Стабильность прибора 147
5.3. Использование детекторов РП для идентификации электронов . 148
5.4, Вторичные электроны 165
5.5. Спектр первичных электронов 170
Выводы к главе V 182
Заключение 185
Литература 188
- Эксперименты,использующие электронные методы
- Калибровка детектора на ускорителях электронов
- Сцинтилляционно-черенковские телескопы
- Структура пакета подпрограмм для автоматизированной обработки данных
Введение к работе
Потоки электронов высоких ( ?? 100 МэВ) энергий в космическом пространстве и верхней атмосфере Земли интенсивно изучаются уже более 20 лет. Результаты исследований в этой области представляют интерес для астрофизики, физики межпланетного пространства, геофизики. Несмотря на большое число проведенных экспериментов, полученные к настоящему времени данные нельзя признать вполне удовлетворительными ни с точки зрения полноты, ни с точки зрения точности. Такое положение обусловлено тем, что еще полностью не преодолены трудности, связанные с надежной сепарацией электронов от протонной компоненты космических лучей. В результате в ряде экспериментов среди событий, идентифицируемых как электроны, оказываются события, имитируемые протонами и другими компонентами фона. Это находит свое отражение в противоречиях между результатами различных экспериментов.
Целью диссертации явилось экспериментальное изучение возможности применения для идентификации электронов космических лучей принципиально новой методики, основанной на эффекте переходного излучения в рентгеновском диапазоне частот, и проведение измерений с использованием новых детекторов.
Основу работы составляет выполненный на борту искусственного спутника Земли эксперимент со спектрометром электронов высоких энергий, в состав которого, наряду с традиционными, включены детекторы рентгеновского переходного излучения (РПЙ).
Эксперимент был предложен профессором Н.Л.Григоровым, являвшимся на начальном этапе работы ее организатором.
Актуальность работы. Б настоящее время ведутся поиски модели Галактики, в рамках которой удалось бы наилучшим образом согласовать между собой результаты различных наблюдений. Такая модель позволила бы выяснить ряд вопросов, связанных с происхождением космических лучей. Одним из наиболее важных наблюдений для этой цели является измерение спектра галактических электронов вблизи Земли. Однако, различия в полученных к настоящему времени результатах измерений этого спектра выходят за пределы экспериментальных ошибок, даже при невысокой точности измерений.
Необходимость улучшения экспериментальных методов в рассматриваемой области исследований ставит задачу разработки новых типов детекторов для идентификации электронов.
Для исследования потоков вторичных электронов измерения с использованием новой методики представляют интерес как способ независимой проверки результатов, полученных ранее. В частности, при планировании данного эксперимента ставилась задача - проверить наличие в районе экватора под радиационными поясами значительных потоков электронов с энергиями более 100 МэВ.
Естественно, что детекторы переходного излучения могут быть использованы и в других экспериментах по исследованию космических лучей. В этой связи опыт использования детекторов РПИ в аппаратуре, установленной на борту ИСЗ, должен представлять определенный интерес.
Новизна работы. На ИСЗ выполнен эксперимент с использованием детекторов РПИ. Комбинация детекторов спектрометра отличается от той, что применялась для измерения спектра электронов в эксперименте на шарах-зондах, в котором также применялись
- б -
детекторы РПИ.
Непосредственно в реальных экспериментальных условиях получены данные об эффективности детекторов РПЙ, При этом экспериментальные характеристики детекторов совпали с расчетными.
С помощью прибора, содержащего детекторы РПЩна ИСЗ проведено измерение потоков первичных и вторичных электронов. Экспериментально доказано отсутствие в регистрируемом потоке электронов имитаций,обусловленных протонами. Измерена восточно-западная асимметрия потоков электронов, измерен поток вторичных позитронов с энергией более 3,5 ГэВ.
Автор защищает;
Выполненную работу по созданию спектрометра для измерения на ИСЗ потоков электронов высокой энергии, в котором для идентификации электронов использованы детекторы РПИ.
Результаты эксперимента на борту ИСЗ "йнтеркосмос-17"
с указанным спектрометром, свидетельствующие об эффективности использования детекторов РПИ для идентификации электронов в космических лучах.
3. Результаты измерений с помощью указанного прибора:
а) спектра первичных электронов в диапазоне 3,5tI00 ГэВ;
б) спектра вторичных электронов в районе экватора в диа
пазоне 0,11*3,5 ГэВ;
в) восточно-западной асимметрии вторичных электронов с
энергией более ПО МэВ;
г) потока вторичных позитронов с энергией более 3,5 ГэВ.
4. Созданный пакет подпрограмм для автоматизированной об
работки на ЭВМ научной информации с низколетящих спутников.
Научная и практическая значимость работы. В результате эксперимента получены данные, свидетельствующие о том, что де-
текторы ШИ позволяют с высокой эффективностью селектировать электроны из других составляющих космических лучей. Количественное совпадение измеренной в эксперименте величины эффекта РПЙ с расчетной подтверждает адекватность использованной комбинации детекторов экспериментальной задаче и перспективность использования эффекта РПИ для исследования космических лучей.
Применение в данном эксперименте двух методов идентификации электронов подтвердило правильность результатов, полученных ранее с использованием "разностного метода", и позволило однозначно установить факт наличия вторичных электронов высоких энергий в районе экватора.
Более точное измерение спектра вторичных электронов и определение величины потока вторичных позитронов с энергией более 3,5 ГэВ является важным для определения фоновых условий для астрофизических измерений. Данные о потоках вторичных электронов могут оказаться полезными при изучении потоков альбедных электронов от других планет. Некоторые результаты настоящих измерений используются при стандартизации радиационных условий в околоземном космическом пространстве.
Отсутствие восточно-западной асимметрии для вторичных электронов при значительной асимметрии потоков протонов может быть использовано для контроля за правильностью работы приборов, измеряющих поток электронов.
В работе проведен анализ ранее выполненных экспериментов по измерению спектра первичных электронов и выявлены возможные методические погрешности экспериментов, что позволяет определить требования, которым должна удовлетворять экспериментальная аппаратура.
Результаты измерения спектра первичных электронов совмест-
но с результатами проведенного анализа позволили сделать вывод о том, что показатель дифференциального спектра первичных электронов в диапазоне энергий 3*100 ГэВ не превышает 3, что является важным свидетельством в пользу диффузионной модели распространения электронов в Галактике с квазисферическим гало.
Разработан пакет подпрограмм для автоматизированной обработки научной информации с низколетящих спутников. Использование этого пакета позволило свести к минимуму непроизводительную ручную обработку. Пакет полностью или частично внедрен в ряде организаций нашей страны и за рубежом, где используется для обработки информации также и других спутников.
Апробация работы и публикации. Основные материалы диссертации докладывались и обсуждались на семинарах по космофизике в НИИЯФ МГУ, МИФИ, ФИАН, ИЗМИРАН, на Общемосковском семинаре по космическим лучам в ФИАН, на Всесоюзных конференциях по космическим лучам в Ереване (1979 г.) и Самарканде (1981 г.), на Ш Международном семинаре социалистических стран "Научное космическое приборостроение" в Одессе (1982 г,), П Симпозиуме по переходному излучению частиц высоких энергий в Ереване (1983г.).
Результаты представлены и опубликованы в трудах Международных конференций по космическим лучам в Киото (1979 г.) и Париже (1981 г.), ХХШ сессии КОСПАР в Будапеште (1980 г.), ^седьмой,конференции физиков ЧССР в Праге (1981 г.)/и~ряйв"ота^ утей_в_советских и зарубежных научных^отйалахР
Структура и объем диссертации. Диссертация содержит введение, пять глав и заключение. Полный объем работы 198 стр., включая 19 таблиц, 37 рисунков и список цитируемой литературы из 107 наименований.
Эксперименты,использующие электронные методы
Вследствие трудностей, связанных с использованием визуальных методов, вполне конкурентоспособными, а, возможно, и более перспективными оказываются электронные метода эксперимента, несмотря на то, что пока с их помощью удается обеспечить лишь статистическую идентификацию событий.
При использовании электронных методов в качестве элек-троноподобных отбираются события, которые входят в прибор как одиночная однозарядная релятивистская частица (ООРЧ), генерирующая затем при взаимодействии с веществом вторичные частицы. ООРЧ отбираются по величине амплитуды в сцинтилляционных и черенковских счетчиках. Применение черенковских счетчиков позволяет частично подавить фон протонов (с энергиями до 0,5 ГэВ при использовании твердотельных радиаторов и до 20 ГэВ - при использовании газообразных). Кроме того, черенковские счетчики могут быть сделаны направленными, что позволяет более четко фиксировать апертуру прибора. С этой же целью используются времяпролетные устройства. Трековые детекторы, такие как проволочные искровые камеры и годоско-пы гейгеровских счетчиков, позволяют выделить единичный трек, многонитевые пропорциональные счетчики, дополнительно к этому измеряющие ионизацию, способны выделять ООРЧ.
Отбор ООРЧ может быть затруднен тем, что вторичные частицы, сопровождащие первичный электрон ( б -электроны, тормозное излучение, альбедо из калориметра), регистрируются детекторами, предназначенными для выделения ООРЧ. При жестких критериях отбора ООРЧ, таких как требование минимальной ионизации 1тт или наличие единичного трека, возможно снижение эффективности регистрации ООРЧ.
Специфика электронных методов не позволяет получить столь детальной картины взаимодействия, какую обеспечивают визуальные методы. Для идентификации используются различие в профилях электромагнитного и ядерного каскадов. Для измерения профиля каскада используется ливневый калориметр, представляющий собой поглотители из вещества с малой радиационной единицей длины, перемежающиеся пластинами сцинтил-ляторов. Профиль каскада характеризуется набором из N. (по числу сцинтилляторов в калориметре) значений энерговыделений в сцинтилляторах, расположенных на разных глубинах. Идентификация события основана на сравнении измеренного профиля со средними профилями для различных энергий электронов, определяемыми расчетом или калибровкой.
Мерой соответствия среднего и измеренного профилей является величина, обычно обозначаемая й и определяемая ана z логично величине у, с N - I степенями свободы. Чем меньше величина., тем ближе измеренный профиль к среднему. Энергия электрона Ее и соответотвукщий ей средний профиль варьируются до достижения минимального значения &nim при энергии Еном. Последний параметр называется "условной" энергией, так как он имеет различный смысл для протонов и электронов. Для электрона величина Еном является наилучшей оценкой его энергии. Оценка энергии по сумме энерговыделений в калориметре оказывается очень близкой к величине Е ном и почти не уступает ей в точности /I/.
Определение среднего профиля электромагнитного каскада и флуктуации числа вторичных частиц в настоящее время не вызывает серьезных затруднений, и расчетные значения этих параметров хорошо совпадают с экспериментальными данными, имеющимися до энергий 300 ГэВ /2,3/.
Отличие распределения числа вторичных частиц от нормального при среднем числе вторичных частиц П 40 /I/ и наличие аятикорреляции в числе частиц одного каскада для глубин, отличающихся примерно на 3 рад.ед. /4/, не позволяет считать распределение параметров J и II тождественным, что подтверждается экспериментами на ускорителях /5/. Таким образом, параметр & можно рассматривать лишь как величину, позволяющую с какой-то точностью оценить близость двух каскадных профилей. Существенным недостатком рассмотренного метода является то, что для Ее 10 ГэВ, когда число вторичных частиц мало и относительные флуктуации велики, наблюдается сильная корреляция профиля электромагнитного каскада с профилем для 00FI, которые теряют энергию в калориметре только на ионизацию, что значительно снижает надежность идентификации электронов таких энергий.
Еще одной характеристикой электромагнитного каскада является глубина первого взаимодействия (начальная глубина каскада t0 ). Этот параметр, в отличие от параметра CL , имеет наглядный физический смысл и является энергетически независимым вследствие постоянства радиационной единицы длины для электронов с Ее 10 ТэВ. Начальная точка каскадов для 95$ электронов находится в пределах 3 рад.ед., в то время как для протонов вероятность иметь начальную точку каскада на этой глубине составляет 10$. Начальная точка каскада может быть непосредственно измерена или найдена варьированием глубины начальной точки среднего профиля электромагнитного каскада, то есть параллельным сдвигом среднего профиля по глубине до получения минимального значения & /6/.
Калибровка детектора на ускорителях электронов
Вследствие трудностей, связанных с использованием визуальных методов, вполне конкурентоспособными, а, возможно, и более перспективными оказываются электронные метода эксперимента, несмотря на то, что пока с их помощью удается обеспечить лишь статистическую идентификацию событий.
При использовании электронных методов в качестве элек-троноподобных отбираются события, которые входят в прибор как одиночная однозарядная релятивистская частица (ООРЧ), генерирующая затем при взаимодействии с веществом вторичные частицы. ООРЧ отбираются по величине амплитуды в сцинтилляционных и черенковских счетчиках. Применение черенковских счетчиков позволяет частично подавить фон протонов (с энергиями до 0,5 ГэВ при использовании твердотельных радиаторов и до 20 ГэВ - при использовании газообразных). Кроме того, черенковские счетчики могут быть сделаны направленными, что позволяет более четко фиксировать апертуру прибора. С этой же целью используются времяпролетные устройства. Трековые детекторы, такие как проволочные искровые камеры и годоско-пы гейгеровских счетчиков, позволяют выделить единичный трек, многонитевые пропорциональные счетчики, дополнительно к этому измеряющие ионизацию, способны выделять ООРЧ.
Отбор ООРЧ может быть затруднен тем, что вторичные частицы, сопровождащие первичный электрон ( б -электроны, тормозное излучение, альбедо из калориметра), регистрируются детекторами, предназначенными для выделения ООРЧ. При жестких критериях отбора ООРЧ, таких как требование минимальной ионизации 1тт или наличие единичного трека, возможно снижение эффективности регистрации ООРЧ.
Специфика электронных методов не позволяет получить столь детальной картины взаимодействия, какую обеспечивают визуальные методы. Для идентификации используются различие в профилях электромагнитного и ядерного каскадов. Для измерения профиля каскада используется ливневый калориметр, представляющий собой поглотители из вещества с малой радиационной единицей длины, перемежающиеся пластинами сцинтил-ляторов. Профиль каскада характеризуется набором из N. (по числу сцинтилляторов в калориметре) значений энерговыделений в сцинтилляторах, расположенных на разных глубинах. Идентификация события основана на сравнении измеренного профиля со средними профилями для различных энергий электронов, определяемыми расчетом или калибровкой.
Мерой соответствия среднего и измеренного профилей является величина, обычно обозначаемая й и определяемая ана z логично величине у, с N - I степенями свободы. Чем меньше величина., тем ближе измеренный профиль к среднему. Энергия электрона Ее и соответотвукщий ей средний профиль варьируются до достижения минимального значения &nim при энергии Еном. Последний параметр называется "условной" энергией, так как он имеет различный смысл для протонов и электронов. Для электрона величина Еном является наилучшей оценкой его энергии. Оценка энергии по сумме энерговыделений в калориметре оказывается очень близкой к величине Е ном и почти не уступает ей в точности /I/.
Определение среднего профиля электромагнитного каскада и флуктуации числа вторичных частиц в настоящее время не вызывает серьезных затруднений, и расчетные значения этих параметров хорошо совпадают с экспериментальными данными, имеющимися до энергий 300 ГэВ /2,3/.
Отличие распределения числа вторичных частиц от нормального при среднем числе вторичных частиц П 40 /I/ и наличие аятикорреляции в числе частиц одного каскада для глубин, отличающихся примерно на 3 рад.ед. /4/, не позволяет считать распределение параметров J и II тождественным, что подтверждается экспериментами на ускорителях /5/. Таким образом, параметр & можно рассматривать лишь как величину, позволяющую с какой-то точностью оценить близость двух каскадных профилей. Существенным недостатком рассмотренного метода является то, что для Ее 10 ГэВ, когда число вторичных частиц мало и относительные флуктуации велики, наблюдается сильная корреляция профиля электромагнитного каскада с профилем для 00FI, которые теряют энергию в калориметре только на ионизацию, что значительно снижает надежность идентификации электронов таких энергий.
Еще одной характеристикой электромагнитного каскада является глубина первого взаимодействия (начальная глубина каскада t0 ). Этот параметр, в отличие от параметра CL , имеет наглядный физический смысл и является энергетически независимым вследствие постоянства радиационной единицы длины для электронов с Ее 10 ТэВ. Начальная точка каскадов для 95$ электронов находится в пределах 3 рад.ед., в то время как для протонов вероятность иметь начальную точку каскада на этой глубине составляет 10$. Начальная точка каскада может быть непосредственно измерена или найдена варьированием глубины начальной точки среднего профиля электромагнитного каскада, то есть параллельным сдвигом среднего профиля по глубине до получения минимального значения & /6/.
Сцинтилляционно-черенковские телескопы
Пропорциональный счетчик обладает хорошим разрешением для рентгеновских квантов и позволяет создать детектор большой площади. Поглощение квантов происходит в основном за счет фотоэффекта, и в качестве рабочего вещества детектора используется газ с большим атомным номером. При этом необходимо выбрать оптимальную толщину рабочего объема счетчика, обеспечивающую достаточно полное поглощение квантов РПИ при малой величине ионизации от заряженной частицы.
Оптимальные параметры пропорционального счетчика для радиатора с указанными выше характеристиками определены в работе /44/. Для детектирования РПИ используется пропорциональный счетчик толщиной 1,5 см, заполненный ксеноном до давления I атм (толщина вещества рабочего объема 8,2 мг/сиг). Энерговыделение от протона в счетчике, соответствующее минимальной ионизации ( \ « 3), составляет 1,2 МэВ см2/г. Для у 2 I02, где достигается плато логарифмического роста ионизации, энерговыделение составляет 10,8 х 1,5 = 16,2 кэВ /45/. Необходимо отметить, что в /44/ величина ионизационных потерь заряженных частиц занижена в 1,5 раза, что привело к преувеличенной оценке относительного вклада РПИ в суммарное энерговыделение.
На рис.8 показана энергетическая зависимость интенсивности РПИ, вышедшего из радиатора и поглощенного в объеме счетчика, с учетом ослабления излучения входным окном счетчика (бериллий толщиной 250 мкм). Как видно из рисунка, практически все излучение сосредоточено в интервале 3-30 кэВ. Для всех энергий электронов максимумы распределений соответствуют квантам с энергией 7 8 кэВ. Средние суммарные энерговыделения в счетчике для электронов с энергиями 0.5; 1.5; 5 ГэВ составляют 20.5; 30.4 и 35.4 кэВ, соответственно.
В конструкции детекторов учтен целый ряд жестких требований, связанных с установкой прибора на борту ИСЗ. К ним относятся ограниченные вес и габариты, а также повышенная прочность, необходимая для перенесения нагрузок на активном участке траектории. Это значительно сузило выбор средств, которые могли быть применены для получения необходимых параметров детектора, что в ряде случаев не позволяло получить для отдельных параметров детектора их оптимальных значений.
Радиатор РПИ представляет собой алюминиевый каркас, в котором закреплено 100 пленок из полиэтилентерфталата (ТУ6--05-1597-72) толщиной ЮчЗ мкм. При небольшом собственном весе каркас обладает необходимой прочностью и обеспечивает равномерное натяжение пленок при постоянном расстоянии между ними в 750 мкм;
Поскольку величина эффекта РПИ невелика, то для исключения возможности имитации энерговыделения квантов переходного излучения вторичными частицами, генерируемыми в окружающем веществе, детектор ИШ содержит еще один пропорциональный счетчик, предназначенный для выделения случаев прохождения ООРЧ через детектор. Этот счетчик расположен непосредственно под счетчиком, регистрирующим суммарную ионизацию, и отделен от него слоем вещества, поглощающим кванты РПИ.
Из-за ограниченного веса и габаритов спектрометра, в детекторах РПИ могли быть использованы только отпаянные счетчики, хотя при наличии тонких входных окон для таких счетчиков гораздо труднее получить высокое разрешение и стабильность по сравнению с проточными пропорциональными счетчиками.
Для спектрометра СЭЗ-10 разработаны и изготовлены счетчики оригинальной конструкции /46/. Корпусы счетчиков изготовлены ия алюминия. Оба пропорциональных счетчика находятся в одном корпусе. Верхний счетчик имеет входное окно из бериллия толщиной 250 мкм. Нижний счетчик отделен от верхнего металлическими стенками, суммарная толщина которых составляет 3 мм. В остальном конструкция обоих счетчиков одинакова.
В каждом счетчике имеется от 6 до 12 (в зависимости от площади счетчика) анодов из вольфрамовой проволоки диаметром 20 мкм. Аноды каждого счетчика объединены электрически и включены на общую нагрузку. Для обеспечения равномерности газового усиления по объему счетчика проволока предварительно просматривалась и механически очищалась под микроскопом, и для анодов отбирались участки с отклонением толщины от номинала не более 5$. Аноды расположены на расстоянии 15 мм и отделены друг от друга стенками толщиной I мм. Нити закреплены в изоляторах из фторопласта на пружинных держателях, обеспечивающих их постоянное натяжение. Первоначальная сила натяжения нитей составляла 30 г.
Подобная конструкция счетчика позволяет обеспечить однородность газового усиления по рабочей поверхности и обладает необходимой прочностью. Для спектрометра изготовлено три счетчика, отличающихся размерами рабочих поверхностей. Площадь входных окон составляет 88x63, 180x162 и 245x184 мьг.
При подготовке счетчиков к работе большое внимание было обращено на очистку их внутреннего объема. Внутренняя поверхность счетчика шлифовалась, после чего несколько раз промывалась растворителями: бензином, ацетоном, фреоном-НЗ и спиртом. Таким же образом промывались и аноды счетчика.
Для склейки деталей счетчика использовался клей К-400 /47/. Собранный счетчик откачивался в течение нескольких суток при температуре около 80 С и давлении «10 мм рт.ст. до остаточного давления 2 10 мм рт.ст. Затем счетчик наполнял-v ся ксеноном и выдерживался так в течение суток, после чего вновь откачивался, наполнялся рабочей смесью до давления 720 мм рт.ст. и отпаивался. Внутреннее давление счетчика приблизительно равно давлению в гермоотсеке спутника, вследствие чего нагрузки на конструкцию счетчика снижаются. Испытания показали, что счетчик данной конструкции выдерживает требуемые механические нагрузки.
Пробойное напряжение счетчика при составе рабочей смеси из 95$ ксенона и Ъ% метана находится в пределах от 1950 до 2000 В.
Структура пакета подпрограмм для автоматизированной обработки данных
Управляющим для последнего является сигнал длительностью I мкс с выхода интегрального дискриминатора сигналов исследуемого пропорционального счетчика. На выход линейного пропускателя попадает только та часть треугольного сигнала, которая по времени совпадает с управляющим сигналом. Таким образом, линейный пропускатель в данной схеме выполняет сразу две функции: во-первых, формируется сигнал с амплитудой, пропорциональной интервалу времени от момента прохождения частицы через счетчик до срабатывания интегрального дискриминатора; во-вторых, этот импульс сформирован по длительности и фронтам, что необходимо для построения распределения с помощью амплитудного анализатора АИ-І28.
Величина порога дискриминатора определяет измеряемую характеристику. При величине порога менее 5% среднего энерговыделения в счетчике от минимального ионизирующей частицы измеряется интервал до момента достижения первыми электронами области ударной ионизации, то есть время задержки импульса. На рис.136 представлено распределение этих интервалов. Распределение остается неизменным при изменении уровня дискриминации от 0,05 до 0,5 кэВ. Для более чем 90% событий задержка импульса не превышает 0,8 мкс. Такая величина согласуется с данными из работы /49/.
Если установить порог дискриминатора приблизительно равным среднему энерговыделению в счетчике от минимально ионизирующей частицы, то измеряется задержка между моментом прохождения частицы через счетчик и моментом достижения импульсом максимальной амплитуды. Эта задержка определяется временем, за которое области ударной ионизации достигают наиболее удаленные от анода электроны трека. Поскольку счетчик имеет прямоугольное сечение, то максимальная дадержка между временем прохождения частицы через счетчик и временем достижения импульсом максимальной амплитуды не более чем в 2 раза превышает максимальную задержку дотачала сигнала и должна слабо зависеть от расстояния между анодом и треком частицы. (Более подробно см. V48/).
Таким образом, для амплитудного анализа сигналов от данных пропорциональных счетчиков необходиио выбирать часть импульса, отставшую примерно на 2 мкс от момента прохождения ООРЧ через счетчик. Это делается с помощью линейного пропус-кателя, управляющий сигнал на который подается с требуемой задержкой, аналогично схеме на рис.13а.
На рис.14 приведено снятое таким образом амплитудное распределение от мюонов космических лучей. При отсутствии задержки форма распределения перестает быть колоколообразной, и средняя амплитуда распределения снижается.
На рис.14 также показано расчетное амплитудное распределение в пропорциональном счетчике для Ее = 5 ГэВ при наличии радиатора ИЩ. Для получения электронного распределения было взято экспериментальное мюоняое распределение, и среднему значению распределения приписана величина среднего энерговыделения от электронов в пропорциональном счетчике, равная 16,2 кэВ. В соответствии с этим изменялся и масштаб горизонтальной шкалы энерговыделений. Исходя из полученного таким образом распределения ионизационных потерь и рассчитанного ранее распределения энерговыделений от квантов РПИ, получено распределение суммарных энерговыделений в пропорциональном счетчике. .Детектор РПИ, состоящий из одного радиатора и пропорционального счетчика, калибровался на пучке электронов с энергией 0,52 ГэВ синхротрона ФИАН СССР и пучках частиц с импульсами 1,6 и 5 ГэВ/с синхрофазотрона ИФВЭ АН СССР /50/.
Использованный в детекторе РПИ пропорциональный счетчик является достаточно медленным устройством (так, длительность сигнала на аноде составляет несколько десятков микросекунд) и имеет практически нулевой порог чувствительности. Кроме того, счетчик имеет большую рабочую поверхность. По этой причине при наличии мониторного сигнала к амплитуде сигнала в пропорциональном счетчике, обусловленной прохождением электрона, добавляется составляющая, обусловленная частицами, не регистрируемыми мониторами. В результате полученное на ускорителе распределение ионизационных потерь оказалось заметно сдвинутым в сторону больших энерговыделений по сравнению с тем, которэе следовало ожидать из расчета и результатов калибровок на рентгеновских источниках и мюонах космических лучей. Поэтому количественное сравнение результатов, полученных на ускорителе, с теоретическими расчетами оказалось невозможным. По результатам измерений можно лишь сделать вывод о способности детектора данной конструкции регистрировать переходное излучение от электронов с энергиями в несколько ГэВ.
Для каждой энергии электронов с помощью многоканального анализатора снималось два распределения амплитуд сигналов в пропорциональном счетчике: первое - с радиатором РПИ, второе - с имитатором, представляющим собой слой майлара, толщина которого равна суммарной толщине фольг в радиаторе.
В эксперименте на синхротроне ФЖН СССР в качестве мо-ниторных детекторов использовались три сцинтилляционных счетчика. Счетчики располагались впереди и позади детекторов РПИ. На рис.15 показаны полученные распределения. Как видно из рисунка, распределение с радиатором незначительно сдвинуто в сторону больших энерговыделений по отношению к распределению с имитатором. Выраженные в числах каналов средние значения составляют 5,40+0,05 - для распределения с радиатором и 5,12+0,05 - для распределения с имитатором.
