Проволочная камера

Пропорциональная камера или многопроводная пропорциональная камера -это тип пропорционального счетчика , который обнаруживает заряженные частицы и фотоны и может дать позиционную информацию об их траектории, ^{[ 1 ]} отслеживая следы газообразной ионизации. ^{[ 2 ]} Техника была улучшением по сравнению с методом обнаружения частиц пузырьковой камеры , в котором использовались фотографии фотографической, поскольку он позволял высокоскоростной электронике отслеживать путь частиц.

Описание

Многопроводная камера использует массив проводов на положительном напряжении постоянного тока ( анод ), которая проходит через камеру с проводящими стенами, удерживаемыми при более низком потенциале ( катод ). Камера заполнена газом, такой как смеси аргона/метана, так что любая ионизирующая частица, которая проходит через трубку, будет ионизировать окружающие газообразные атомы и производить ионные пары, состоящие из положительных ионов и электронов. Они ускоряются электрическим полем через камеру, предотвращая рекомбинацию; Электроны ускоряются до анода, а положительные ионы в катоде. В аноде происходит явление, известное как Лавина Таунсенда . Это приводит к измеримому потоку тока для каждого исходного ионизирующего события, которое пропорционально энергии ионизации, нанесенной обнаруженной частицей. По отдельному измерению тока импульсов от каждого провода, траекторию частиц можно найти. Адаптация этого основного дизайна - тонкий зазор, резистивные плиты и дрейфующие камеры. Дрифтная камера также может быть разделена на диапазоны конкретного использования в камерных конструкциях, известных как Проекция времени , микрополосковой газ и те типы детекторов, которые используют кремний. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

Разработка

В 1968 году Жорж Чарпак , в то время как в Европейской организации по ядерным исследованиям ( CERN ) изобрел и разработал многопрофильную пропорциональную камеру ( MWPC ). Это изобретение привело к тому, что он выиграл Нобелевскую премию за физику в 1992 году. Камера была развитием более ранней скорости пузырьковой камеры обнаружения только одной или двух частиц каждую секунду до 1000 обнаружения частиц каждую секунду. MWPC производил электронные сигналы из обнаружения частиц, что позволило ученым изучать данные через компьютеры. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}^{[ 7 ]} Многопроводная камера-это разработка камеры Spark . ^{[ 8 ]}

Заполнить газы

В типичном эксперименте в камере содержится смесь этих газов: ^{[ 2 ]}

Аргон (о ⁠ 2 / 3 ⁠ )
isobutane (прямо под ⁠ 1 / 3 ⁠ )
Фреон (0,5%)

Камера также может быть заполнена:

жидкий ксенон ; ^{[ 9 ]}
жидкий тетраметилсилан ; ^{[ 10 ]} или
Тетракис (диметиламино) этилен (TMAE) пара. ^{[ 11 ]}

Использовать

Для экспериментов с высокоэнергетической физикой он используется для наблюдения за путем частицы. В течение долгого времени пузырьковые камеры для этой цели использовались , но с улучшением электроники стало желательно иметь детектор с быстрым электронным считыванием. (В пузырьковых камерах были сделаны фотографические воздействия, а затем были рассмотрены результирующие фотографии .) Как и в счетчике Гейгера , частица оставляет след ионов и электронов, которые дрейфуют к корпусу или ближайшему проволоку соответственно. Отметив провода, у которых был импульс тока, можно увидеть путь частицы.

В камере очень хорошее относительное разрешение времени, хорошую точность позиционирования и самостоятельную работу (Ferbel 1977). ^{[ 12 ]}

Развитие камеры позволило ученым изучить траектории частиц с значительной точностью, а также впервые наблюдать и изучать более редкие взаимодействия, которые происходят посредством взаимодействия частиц.

Дрифтовые камеры

Если кто -то также точно измеряет время текущих импульсов проводов и учитывает, что ионам требуется некоторое время, чтобы дрейфовать до ближайшего провода, можно сделать вывод на расстояние, на котором частица проходила провод. Это значительно повышает точность реконструкции пути и известно как дрейфующая камера .

Дрейфующая камера функционирует, сбалансируя потерю энергии от частиц, вызванных ударами с частицами газа, с аккрецией энергии, созданной с помощью высокоэнергетических электрических полей, используемых, чтобы вызвать ускорение частиц. ^{[ 13 ]} Дизайн похож на многопроводную пропорциональную камеру, но с большим расстоянием между проводами центрального слоя. ^{[ 8 ]} Обнаружение заряженных частиц в камере возможна благодаря ионизированию газовых частиц из -за движения заряженной частицы. ^{[ 14 ]}

Детектор Fermilab CDF II содержит дрейфующую камеру, называемую центральным внешним трекером . ^{[ 15 ]} В камере содержится газ аргона и этана, а провода, разделенные 3,56 млн. Пробелов. ^{[ 16 ]}

Если две дрейфующие камеры используются с проводами одного ортогонального к проводам другого, обе ортогональные направления луча получается более точное обнаружение положения. Если дополнительный простой детектор (например, тот, который используется в счетчике вето), используется для обнаружения с плохим или нулевым позиционным разрешением, частица на фиксированном расстоянии до или после проводов может быть сделана трехмерная реконструкция и скорость частицы, выведенной из разницы во время прохождения частицы в различных частях детектора. Эта настройка дает нам детектор под названием « Проекционная камера времени» ( TPC ).

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

Вырезанный, показывающий внутреннюю часть дрейфующей камеры
Дрифт -камера в музее искусств и ремесел в Париже

Смотрите также

Ссылки

^ F. Sauli (1977),- Принципы работы пропорциональных и дрейфовых камер с несколькими пропорциональными камерами , полученными в 2012-02-25
^ Jump up to: ^а ^{беременный} W.frass. Физика - C4: Физика частиц Основной вариант - детекторы частиц . Оксфордский университет. п. 11 Получено 2012-02-25 . был расположен через Dr. CN Booth Phy304 Физика частиц Шеффилдского университета
^ I. Kisel - [1] ^{[ мертвая ссылка ]}Получено 2012-02-28
^ Университет Манчестера - HEP - 101 ^{[ мертвая ссылка ]}Получено 2012-02-28
^ Компьютеры в области физики, сентябрь/октябрь 1992 г. - Польская языковая школа для иностранных студентов-Университет Адама Миккевича в Познани - Европейская организация по ядерным исследованиям, архивировавшей 2012-02-14 на машине Wayback , полученной 2012-02-25
^ H. Johnston- Мир физики , полученный 2012-02-25
^ «Вехи: экспериментальная инструментация CERN, 1968» . IEEE Global History Network . IEEE . Получено 4 августа 2011 года . -Достижения Министерства энергетических исследований и разработок США Получено получено 2012-02-23
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Физика . Гилдфорд: Университет Суррея . Получено 2012-02-28 .
^ Sederenzo - Национальная лаборатория ускорителя SLAC, Стэнфордский университет (Управление по энергетике США) ; Мюллер, Ричард; Деренцо, Стивен; Смаджа, Джерард; Смит, Деннис; Смитс, Роберт; Заклад, Хаим; Альварес, Луис (1971). «Заполненный жидкостью пропорциональный счетчик» . Письма о физическом обзоре . 27 (8): 532–535. Bibcode : 1971phrvl..27..532m . doi : 10.1103/physrevlett.27.532 . Ости 942298 . S2CID 54908183 .
^ Degrange, B.; Гильон, Дж.; Moreau, F.; Nguyen-Khac, U.; De la Taille, C.; Tisserant, S.; Вердери, М. (1992). «Калориметрия с низкой энергией в мультипроводной камере, заполненной тетраметилсиланом». Ядерные инструменты и методы в разделе исследований физики A. 311 (3): 539. Bibcode : 1992nimpa.311..539d . doi : 10.1016/0168-9002 (92) 90652-K .
^ Schotanus p; Van eijk cwe; Голландер RW; CWE VAN EIJK (1988). "Обнаружение трусливого ₃ : ND ³⁺ Сцинтилляционный свет в фоточувствительной многоводовой камере ". Ядерные инструменты и методы в области физических исследований A. 272 ( 3): 913–916. BIBCODE : 1988NIMP.272..913S . DOI : 10.1016/0168-9002 (88) 90780-2. .
^ Т. Фербель. CERN Report, 1977,>
^ Fe закрытие; М. Мартен; C. Саттон (11 ноября 2004 г.). Одиссея частицы: путешествие к центру вопроса . Издательство Оксфордского университета . Bibcode : 2002pojh.book ..... c . ISBN 978-0-19-860943-8 Полем Получено 2012-02-12 .
^ W. Blum; У. Риглер; Л. Роланди (4 октября 2008 г.). Обнаружение частиц с дрейфовыми камерами . Спрингер. ISBN 9783540766841 Полем Получено 2012-02-28 .
^ Kotwal, Ashutosh V; Герберх, Хизер К; Хейс, Кристофер (2003). «Идентификация космических лучей с использованием времени дрейфовой камеры». Ядерные инструменты и методы в разделе исследований физики A. 506 (1–2): 110–118. Bibcode : 2003nimpa.506..110K . doi : 10.1016/s0168-9002 (03) 01371-8 .
^ Fermilab - Глоссарий - Фото - JL Lee Получено 2012-02-12

Внешние ссылки

Хейдельбергская лекция по исследованиям ионизации ионизации

[1] F. Sauli (1977),- Принципы работы пропорциональных и дрейфовых камер с несколькими пропорциональными камерами , полученными в 2012-02-25

[W.Frass-2] Jump up to: ^а ^{беременный} W.frass. Физика - C4: Физика частиц Основной вариант - детекторы частиц . Оксфордский университет. п. 11 Получено 2012-02-25 . был расположен через Dr. CN Booth Phy304 Физика частиц Шеффилдского университета

[3] I. Kisel - [1] ^{[ мертвая ссылка ]}Получено 2012-02-28

[4] Университет Манчестера - HEP - 101 ^{[ мертвая ссылка ]}Получено 2012-02-28

[5] Компьютеры в области физики, сентябрь/октябрь 1992 г. - Польская языковая школа для иностранных студентов-Университет Адама Миккевича в Познани - Европейская организация по ядерным исследованиям, архивировавшей 2012-02-14 на машине Wayback , полученной 2012-02-25

[6] H. Johnston- Мир физики , полученный 2012-02-25

[7] «Вехи: экспериментальная инструментация CERN, 1968» . IEEE Global History Network . IEEE . Получено 4 августа 2011 года . -Достижения Министерства энергетических исследований и разработок США Получено получено 2012-02-23

[ph.surrey-8] Jump up to: ^а ^{беременный} Физика . Гилдфорд: Университет Суррея . Получено 2012-02-28 .

[9] Sederenzo - Национальная лаборатория ускорителя SLAC, Стэнфордский университет (Управление по энергетике США) ; Мюллер, Ричард; Деренцо, Стивен; Смаджа, Джерард; Смит, Деннис; Смитс, Роберт; Заклад, Хаим; Альварес, Луис (1971). «Заполненный жидкостью пропорциональный счетчик» . Письма о физическом обзоре . 27 (8): 532–535. Bibcode : 1971phrvl..27..532m . doi : 10.1103/physrevlett.27.532 . Ости 942298 . S2CID 54908183 .

[10] Degrange, B.; Гильон, Дж.; Moreau, F.; Nguyen-Khac, U.; De la Taille, C.; Tisserant, S.; Вердери, М. (1992). «Калориметрия с низкой энергией в мультипроводной камере, заполненной тетраметилсиланом». Ядерные инструменты и методы в разделе исследований физики A. 311 (3): 539. Bibcode : 1992nimpa.311..539d . doi : 10.1016/0168-9002 (92) 90652-K .

[11] Schotanus p; Van eijk cwe; Голландер RW; CWE VAN EIJK (1988). "Обнаружение трусливого ₃ : ND ³⁺ Сцинтилляционный свет в фоточувствительной многоводовой камере ". Ядерные инструменты и методы в области физических исследований A. 272 ( 3): 913–916. BIBCODE : 1988NIMP.272..913S . DOI : 10.1016/0168-9002 (88) 90780-2. .

[12] Т. Фербель. CERN Report, 1977,>

[13] Fe закрытие; М. Мартен; C. Саттон (11 ноября 2004 г.). Одиссея частицы: путешествие к центру вопроса . Издательство Оксфордского университета . Bibcode : 2002pojh.book ..... c . ISBN 978-0-19-860943-8 Полем Получено 2012-02-12 .

[14] W. Blum; У. Риглер; Л. Роланди (4 октября 2008 г.). Обнаружение частиц с дрейфовыми камерами . Спрингер. ISBN 9783540766841 Полем Получено 2012-02-28 .

[15] Kotwal, Ashutosh V; Герберх, Хизер К; Хейс, Кристофер (2003). «Идентификация космических лучей с использованием времени дрейфовой камеры». Ядерные инструменты и методы в разделе исследований физики A. 506 (1–2): 110–118. Bibcode : 2003nimpa.506..110K . doi : 10.1016/s0168-9002 (03) 01371-8 .

[16] Fermilab - Глоссарий - Фото - JL Lee Получено 2012-02-12

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]