Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. ОБНАРУЖЕНИЕ НОВОГО РЕЗЕИМА РАБОТЫ ПРОВОЛОЧНОЙ КАМЕРЫ 19
1.1. Наблюдение нового сильноточного режима работы проволочной камеры 19
1.2. Основные характеристики сильноточного режима 27
1.3. Обоснование принципиальной новизны сильноточного режима 36
1.4. Область применения и достоинства сильноточного режима 39
1.5. Самогасящийся стримерный (СГС) механизм сильноточного режима 41
ГЛАВА II. ВЛИЯНИЕ ГАЗОВОГО НАПОЛНЕНИЯ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ СГС РЕЖИМА РАБОТЫ ПРОВОЛОЧНОЙ КАМЕРЫ 44
2.1. Газовая смесь: аргон + метан + метилаль 44
2.1.1. Амплитудные и временные характеристики 44
2.1.2. Влияние метилаля на стабильность СГС режима ... 50
2.1.3. Переход в режим Гейгера-Мюллера 50
2.2. Другие газовые смеси 56
2.3. Выводы 63
ГЛАВА III ОСОБЕННОСТИ БОЛЬШИХ ПРОВОЛОЧНЫХ КАМЕР 64
3.1. О точности пространственного расположения и натяжении проволочных электродов title2 64
3.1.1. Электростатическое поле в камере 65
3.1.2. Расчет допустимых неточностей пространственного расположения проволочных электродов 67
3.1.3. Расчет натяжения проволочных электродов 70
3.2. Особенности конструкции и технологии изготовления больших проволочных камер 74
3.3. Влияние радиационной загрузки на работу
проволочной камеры 86
ГЛАВА ІV. СИСТЕМА ТРЕХМЕТРОВЫХ ДРЕЙФОВЫХ КАМЕР РАБОТАЮЩИХ В СГС РЕЖИМЕ 93
4.1. Механическая конструкция дрейфовых камер размером 3x0,8 м 95
4.2. Электронная аппаратура дрейфовых камер в эксперименте по исследованию релятивистских позитрониев 102
4.3. Характеристики дрейфовых камер 108
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА 117
- Наблюдение нового сильноточного режима работы проволочной камеры
- Газовая смесь: аргон + метан + метилаль
- О точности пространственного расположения и натяжении проволочных электродов
- Механическая конструкция дрейфовых камер размером 3x0,8 м
Наблюдение нового сильноточного режима работы проволочной камеры
Во Введении было отмечено, что авторами работы был получен режим аномально больших сигналов в многопроволочной камере с толстыми анодными проволоками ( den, = 100 мкм). Камера продувалась газовой смесью из аргона и изобутана в соотношении (90 / 10). При некотором, характерном для условий опыта напряжении, наряду с импульсами пропорционального режима наблюдались довольно короткие импульсы (200 не на полувысоте) большой амплитуды ( А = 400 мкА). Импульсы имели форму близкую к треугольной и малый амплитудный разброс. При увеличении напряжения на камере амплитуда больших импульсов изменялась незначительно, но их доля увеличивалась,и при некотором напряжении все импульсы переходили в режим больших сигналов.
Так как большие импульсы имели амплитуду, характерную для гейгеровского режима, но малую длительность, то авторы сделали предположение, что они наблюдают гейгеровский разряд, развивающийся на ограниченном участке анодной проволоки. Для проверки этого предположения было проведено фотографирование разряда в камере. На представленной в фотографии светится участок анодной проволоки длиной I см, причем свечение уменьшается к краям этого участка от центра, на который направлялся коллимированный ( I мм) пучок /-квантов. Кроме фотографирования было проведено также измерение наведенного сигнала от разряда на дополнительный электрод, окружающий проволоку. Положительный наведенный сигнал наблюдался только в том случае, когда этот электрод находился от точки коллимации на расстоянии меньше чем I см. На основании этих опытов был сделан вывод, что наблюдается "псевд о гейгеровский" режим работы камеры. По падению эффективности камеры при увеличении загрузки было определено мертвое время анодной проволоки в "псевд о гейгеровском" режиме. Эти измерения проводились с газовой смесью 70$ аргона + 28$ изобутан + 2$ метилаль, которая обеспечивает более широкое плато счетной характернетики,чем газовая смесь 90$ аргон + 10$ изобутан.
Оказалось, что мертвое время, локализованное на I см анодной проволоки, равно 330 мкс. Исходя из этой величины, был сделан вывод, что "псевд о гейгеровский" режим может применяться в камерах большого размера в экспериментах с низкой загрузкой. /тя/ Следуя работе , мы также провели исследование работы многопроволочной камеры с толстой анодной проволокой . Цель исследования состояла в том, чтобы получить устойчивый режим боль-Ля/ ших сигналов с лучшей, чем в загрузочной способностью. Была надежда, что этого можно добиться соответствующим подбором газового наполнения и геометрических параметров камеры.
Экспериментальная установка состояла из многопроволочной ка-меры размером 160 х 160 мм и телескопа из двух спинтилляционных счетчиков. Использовался радиоактивный 6 -источник 9 jSV Камера имела следующие параметры (см. рис.1): а Сбериллиевая бронза) = 50 мкм, а — 10 мм, (бериллиевая бронза) = 100 мкм, $tc - 2 мм, U = 9 мм.
Газовая смесь: аргон + метан + метилаль
Амплитудные и временные характеристики.
На рис. 12 представлены зависимости средней амплитуды импульсов тока с камеры при различных пропорциях аргона и метана в газовой смеси и постоянной концентрации метилаяя (17$). Эти зависимости были определены по дискриминационным кривым аналогично тому как описано в Главе I. По поводу зависшлостеи на рис.12 необходимо сделать следующее пояснение. Так авторы работ обнаружили, что в амплитудных характеристиках наблюдается не один пик СГС режима, а два, или даже несколько близких пиков, которые на дискриминационных кривых отчетливо не наблюдаются. Поэтому в данной главе, как и в Главе I приводится средняя амплитуда импульсов СГС режима.
Положение стрелок на рис.12 соответствует переходным напряжениям Un , при которых половина сигналов принадлежит СГС режиму, а половина - пропорциональному. Как видно из рисунка, измерение концентрации метана приводит к смещению амплитудных характеристик по нарпяжению, слабо влияя на их наклон и соотношение амплитуд в пропорциональном и стримерном режимах.
Были получены также и зарядовые характеристики. Для этого постоянная времени интегрирования цепи для измерения дискриминационных кривых была увеличена с 5 не до 3 мкс. Зарядовые характеристики внешне мало отличаются от представленных на рис. 12. Некоторые их численные параметры приведены в таблице I.
Зарядовые характеристики, измеренные при различном количестве метилаяя в газовой смеси, приведены на рис. ІЗ. В отличие от метана увеличение количества метилаяя практически не оказывает влияния на амплитуду сигнала в пропорциональном режиме, но существенно уменьшает ее в СГС режиме.
Кроме амплитудных характеристик исследовались также форма и длительность импульсов и мертвая зона. Форма импульсов с камеры изучалась по осциллографу, а величина мертвой зоны - по снижению эффективности при увеличении плотности загрузки анодной проволоки J -частицами. На рис. 14 представлены зависимости длительности импульсов на полувысоте ( ti/z ) и мертвой зоны (С ) от концентрации метана и метилаяя в газовой смеси. Из рисунка видно, что и метан и метилаль довольно сильно влияют на величину мертвой зоны. Однако на длительность импульсов их действие различно. Если увеличение количества метана значительно сокращает длительность импульса, то метилаль практически не оказывает на нее никакого влияния.
О точности пространственного расположения и натяжении проволочных электродов
Вопрос о необходимой точности пространственного расположения и о величине натяжения проволочных электродов имеет исключительно важное значение. От этого существенно зависит конструїщия камеры и допуски на точность ее изготовления. Этот вопрос рассматривался в работах / 4- /, Но не в полном объеме. Учитывая важность проблемы, мы в работе более полно исследовали влияние возможных неточностей расположения электродов на работоспособность многопроволочной камеры. Имея в виду дальнейшее приложение, будем рассматривать камеру, схема расположения электродов которой изображена на рис. I. Схемы электродов, изображенные на рис. 2, могут быть рассмотрены аналогично.
Все формулы данного раздела будут приведены без вывода, чтобы не приводить стандартных 44 , но довольно громоздких выкладок.
Была выбрана следующая система координат: начало находится посередине одной из анодных проволок; ось х лежит в плоскости анодных проволок; ось у направлена перпендикулярно этой плоскости; ось " совпадает с анодной проволокой.
Электростатическое поле в камере.
Картина поля в камере была найдена методом изображений с использованием теории комплексного потенциала /44/. При выводе формул нами был сделан ряд следующих предположений: анодные проволоки - бесконечно тонкие; катодные электроды - сплошные. Согласно методу изображений плоскости анодных и катодных электродов заменялись системой зарядов, полученных последовательным зеркальным отображением анодных проволок относительно катодных плоскостей, и поле в камере определялось суммой полей от полученной системы зарядов.
Механическая конструкция дрейфовых камер размером 3x0,8 м
Конструкция пакета из четырех плоскостей ДК изображена на рис. 33. Гибкий пакет рамок (I), на которых распаяны плоскости проволочных электродов и закреплены лавсановые окна, растягивается внутри внешней формы (2) регулируемыми тягами (3) и (4). Тяги (3) выполнены в виде пружины. Первоначально контроль за растяжением пакета производился по частоте собственных колебаний контрольных проволок (10), аналогично работе Л Существенно более простой способ контроля заключается в прямом измерении расстояния между осями шпилек, за которые пакет растягивается. Простая измерительная штанга с микрометром позволяет измерить расстояние с точностью - 0,01 мм, в то время как необходимая точность измерения составляет і 0,1 мм, что обеспечивает точность натяжения проволок і Ъ%. Оставшаяся после растяжения неплоскостность пакета устраняется с помощью навесных упругих элементов (5) с отжимными винтами (аналогично рис. 27). Первоначально для контроля плоскостности использовались две пары контрольных горизонтальных проволок (7), аналогично работе /VJX/. Однако при эксплуатации камер обнаружилось, что контрольные проволоки иногда "прилипают" к анодным проволокам. Поэтому контрольные проволоки были удалены, и в дальнейшем выпрямление пакета производилось по измерениям снаружи неплоскостности средней рамки в пакете. Сечение гибкого пакета рамок показано на рис. 34. Пакет содержит 13 рамок, на четыре из которых намотаны анодные плоскости (X и Y ), а шесть - катодные плоскости (К). Анодные плоскости намотаны проволокой из бериллиевой бронзы диаметром оіщ. - 50 мкм. Шаг намотки анодных проволок $л = 10 мм. Катодные плоскости намотаны проволокой из бронзы диаметром dK = 100 мкм с шагом SK = 2 мм. Расстояние от анодной до катодной плоскости L = 8 мм. Две внешние рамки пакета используются для крепления лавсановых окон ( А ). Для того, чтобы не накапливался электростатический заряд, внутренняя поверхность лавсановых окон покрыта антистатиком "JIAHA-I".
В качестве материала для рамок (I) был выбран листовой прокат толщиной 4 мм из аллюминиевого сплава марки АМГ-6, который легко обрабатывается и св:аривается. Это позволило сделать рамки сварными из полос, а не вырезать их из целого листа, как было сделано при изготовлении прототипа, что существенно сократило расход материала. На рамки анодных и катодных плоскостей эпоксидной смолой K-II5 наклеены полосы стеклотекстолита (2) толщиной 2 їж с печатными электродами. (Печатные электроды были изготовлены фотоспосо-бом с использованием фоторезиста марки ФПП. Размер негатива до I м. В отличие от прототипа, обратная сторона рамок была оклеена вместо лавсана тонким (0,1 мм) стеклотекстолитом, который хорошо
