Пузырьковая камера — SU 741213 (original) (raw)
Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ нц 741213(22) Заявлено 0802.78 (21) 2577514/18-25с присоединением заявки Но(51)М. Нл.2 С 01 Т 5/06 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Ленинградский институт ядерной физики им. В .П . КонстантиноваАН СССР(54) ПУЗЫРЬКОВАЯ КАМЕРА Изобретение относится к ядерной физике и к физике элементарных частиц и может быть использовано для исследования в прикладных областях ядерной дефектоскопии, атомном машиностроении и ускорительной технике.Известно устройство для изучения распределения ядерных частиц по сечению потока, состоящее иэ набора полос пластического сцинтиллятора. Каждая пластинка соединяется со своим фотоумножителем с помощью пластического световода. Электронное логическое устройство сортирует импульсы бт каждого сцинтиллятора и позволяет устанавливать место попаданиячастицы 1 . Однако это устройство громоздко, 20 отпадает низкой чувствительностью (10 з - 1041/с) и плохим пространствен ным разрешением (несколько миллиметров),известно также устройство, в кото ром для регистрации изображения пучка быстрых нейтральных частиц (нейтронов) испольэуют сендвичи иэ нескольких пленок из нитрата целлюлозы со специальными наполнителями 2. Однако данное устройство мало- чувствительно, так как требует многочасового облучения (16 ч) для регистрации потока нейтронов 10 нейтронов/см с.Кроме того, процедура очувствления пленок путем протравливания в щелочи и изучения результатов с помощью микроскопа достаточно сложна.Наиболее близким техническим решением является пузырьковая камера, содержащая корпус с двумя прозрачными окнами, ограничивающий рабочий объем камеры, системы освещения и щэгистрации следов частиц, и систему расширения ее рабочего объема. Рабочий объем имеет форму цилиндра, высота которого близка по величине диаметру камеры 3, Однако стекла и стенки камеры значительной толщины (несколько см) и такой пузырьковой камерой трудно регкстрировать широкие потоки частиц, так как толстые стенки и окна вызывают искажения пучка частиц. Кроме того, измерение пространственного положения следа частиц в объеме камеры требует достаточно сложной обработки информации с использованием ЭВМ, полученной в виде стереофотографий, что неоПредложенная установка являетсявысокоэффективным профилометром,пригодным для точной настройки магнитных трактов заряженных частиц принаучных исследованиях и существеннорасширяет возможности экспериментатора при точных исследованиях в потоках частиц разного сорта и разнойинтенсивности,бО Для заряженных частиц предложенное4. устройство, как всякая пузырьковаякамера, обладает 100 эффективностью,Весьма высока ее эффективноСть прирегистрации нейтронов и- квантов,65 Это происходит за счет выбора соот-. позволяет видеть положение пучка частиц непосредственно в процессе эксперимента.Цель изобретения - повышение точности, эффективности и оперативности при регистрации числа частиц, прошедших черезкамеру.Поставленная цель достигается тем, что в пузырьковой камере, содержащей корпус с прозрачными окнами, ограничивающий рабочий объем камеры, и системы освещения и регистрации следов частиц, согласно изобретению, рабочий объем камеры выполнен в виде плоского слоя толщиной 1 - 10 мм, причем на одном из упомянутых окон закреплен фланец с цилиндром, находящимся под давлением, равным рабочему давлению камеры, снабженным двумя окнами, одно из которых, предназначенное для ввода частиц в камеру, расположено на торце цилиндра и закрыто тонкой диафрагмой, а другое, предназначенное для освещения рабочего объема камеры, размещено на боковой стороне цилиндра и закрыто прозрачным материалом, а внутри цилиндра под углом 45 к его оси установлено зеркало для освещения на просвет рабочего объема камеры.Использование тонкого и широкого чувствительного объема камеры в сочетании с направлением регистрируемого пучка частиц перпендикулярно чувствительному слою позволяет регистрировать только двухмерную картину, т. е, проекции следов на плоскость переднего стекла, Эти проекции имеют вид точек. Таким образом, получена возможность регистрировать положение следов частиц в пространстве .с высокой точностью, минуя операцию математической обработки.Использование герметического цилиндра с фланцами для уплотнения стекла позволяет снизить нагрузку на стекло путем подачи в цилиндр давления, равного рабочему давлению в камере, Это позволяет уменьшить толщину стекла и тем самым уменьшить количество материала, находящегося на пути частиц перед входом в камеру.На чертеже схематически изображена конструкция пузырьковой камеры дляизучения распределения интенсивностив пучке быстрых ядерных частиц,Схема камеры состоит из корпуса 1,герметически закрытого двумя прозрачными окнами 2, 3, между которымирасгрложен рабочий объем камеры, который заполняется рабочей жидкостью.Состав рабочей жидкости меняется взависимости от сорта регистрируемыхчастиц. Количество рабочей жидкостив камере ограничено снизу диафрагмойРасширение выполняется через отверстие 5 рабочего объема б через расширительный механизм 7 обычной конструкции. Поток частиц проходит в камеру через цилиндр 8 после тогокак он прошел через тонкую диафрагму 9 и плоское тонкое зеркало 10.На боковой стенке цилиндра имеетсяпатрубок с фланцем, в котором укреп 5 лено пРозРачное окно 11. Перед камерой устанавливается детектор 12, регистрирующий двухмерное распределение точек - следов по тонкому чувствительному слою пузырьковой камеры. Вкачестве детектора используется телевизионная система - стандартнаяпромышленная телевизионная установкасерии ПТУ, либо одноканальное фотографирующее устройство.При регистрации потока частиц камера устанавливается в зоне радиациитаким образом, что входное окно 9располагается поперек потока налетающих частиц. Расширение камерысинхронизуется с работой осветитель 20 ного устройства, Свет от осветителяпроходит через прозрачное окно 11,отражается от зеркала 10 и освещаетрабочий объем б, в котором оставилисвои следы частицы потока, прошедшиечерез диафрагму 9, зеркало 10 и тонкое стекло 3, закрывающее рабочийобъем камеры, Детектор 12 регистрирует двухмерное распределение следов, которые имеют со стороны детектора вид точек,Внутренний объем цилиндра находится под давлением, равным верхнему рабочему давлению в пузырьковой,камере, для того, чтобы разгрузить35 и предохранить от разрушения давлением в камере тонкого окна 3, В этихусловиях толщина окна 3 определяетсяперепадом давления в камере, которое происходит на время ее расшире 4 О ния. Это позволяет в несколько разуменьшить толщину окна 3 по сравнению с толщиной окна 2,Наполнение камеры меняется приизменении сорта частиц в исследуемомпотоке, При изучении потоков нейтронов это должно быть водородосодержащее вещество (пропан, метан). Дляисследования потоков- квантов ирентгеновских лучей используетсянаполнение тяжелыми жидкостями (фрео 50 ны) .74121320 Формула изобретения Тираж 649 одпис н ПИ Заказ 3324/ оектная,УжгорОЕФилиал ППППатент ветствующего задаче наполнения рабочего объема камеры.Использование предложенной установки позволяет регистрировать положение следов частиц при использовании когерентного монохроматического 5 осветителя (лазера) с точностью до десятка микрон. "Использование видеоканала для передачи изображения пучка в камере, из эоны радиации в рабочие помещения з процессе эксперимента позволит с высокой эффективностью вести целый ряд экспериментов в области радиационной физики, ядерной физики и физики твердого тела с минимальными потерями дорогого рабочего времени крупных ядерных установок - реакторов и ускорителей. Пузырьковая камера, содержащая корпус с прозрачными окнами, ограничивающий рабочий объем камеры, системы освещения и регистрации сле дов частиц, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что , с целью повышения точности, эффективности и оперативности при регистрации числа частиц, прошедших через камеру, рабочий объем камеры выполнен в виде слоя толщиной 1 - 10 мм, причем на одном изупомянутых окон закреплен фланецс цилиндром, находящимся под давлением, равным рабочему давлению камеры, снабженным двумя окнами, одноиз которых, предназначенное дляввода частиц в камеру, расположенона торце цилиндра и закрыто тонкойдиафрагмой, а другое, предназначенное для освещения рабочего объемакамеры, размещено на боковой стороне цилиндра и закрыто прозрачнымматериалом, а внутри цилиндра подуглом 45 к его оси установленозеркало для освещения на просветрабочего объема камеры. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Акимов Ю,К. Сцинтилляционныеметоды регистрации частиц большихэнергий, М., МГУ, 1963, с. 148.2. Патент США Р 3787696,кл. 250 - 473, опублик. 1974.3 Александров Ю А и др Пузырьковые камеры, М., Атомиздат, 1963,с. 134 - 136 (прототип),