|
|
результате ионизации атомов газа, в электрич, поле И. к. ускоряются при движении к аноду. Набрав достаточную энергию и сталкиваясь с атомами газа, они возбуждают и ионизуют атомы, освобождая новые электроны. Процесс газового усиления приводит к образованию алсктрошкьфотонных лавин. Когда н головке лавины созда╦тся концентрация ~108 электронов, образуется стример≈сгусток плазмы, распространяющийся вдоль электрич. поля в обоих направлениях. В результате вдоль трека частицы возникает цепочка искровых разрядов (либо локально светящиеся области газа). Цепочка искр воспроизводит траекторию частицы. История И. к. начинается с 1949, когда Дж. У. Койф-фел (.Т. W. Keuffel) впервые наблюдал искровой разряд между параллельными пластинами, вызванный прохождением частицы. В 1957 Т. Краншоу (Т. Е. Cranshow) и И. де Вир (I. F, de Beer) применили подачу высоковольтного напряжения на И. к. в форме импульса тотчас после прохождения частицы. Применение И. к. в физике элементарных частиц высоких энергий началось после работы С. Фукуи (S. Fukui) и С. Миямото (S, Miy-amoto) {1959}, к-рыс использовали для наполнения И. к. инертные газы Не, Ne, Аг. Их отличит, характеристика ≈ отсутствие у атомов электронного сродства. В результате этого время образования искры сильно укорачивается, уменьшаются врем, флуктуации, что приводит к существенному улучшению эффективности (вероятности регистрации частицы) И. к. Обычно применяются Ne или NeH-He (70/30), к-рые медленно продуваются через объ╦м И. к.
Электроды И, к. обычно плоские (площадь пластин от десятков см2 до неск. м2), но могут всполья он аться камеры со сферич. и цилиндрич. геометрией. Большое распространение получили т. н. проволочные И. к,, электроды к-рых состоят из множества параллельных проволочек. В экспериментах на ускорителях применяются И* к. с площадью электродов в неск. м2, состоящих из тысяч проволочек, натянутых на расстояний неск. мм друг от друга. Электрич. сигналы, возникающие на проволочных электродах, используются для получения (съ╦ма) информации о координате частицы.
В улкоэазорных И. к. (ширина зазора 1≈2 см) искра появляется в месте прохождения яаряж. частицы, но следует по направлению внеш. электрич. поля, т. е. перпендикулярно электродам. В эксперименте одновременно применяют много И, к. (стопка) и траектории частиц прослеживаются по картине искр в этих камерах.
В широкозазорных И. к. (ширина зазора 10 см) искра следует вдоль траектории (трека) частицы; соседние лавины, образующиеся вдол ь ионизованного следа (трека), сливаются вместе и образуют плазм, канал, по к-рому протекает искровой ток. Широкозазорные И. к. регистрируют частицу в виде светящегося трека, следующего в пространстве по направлению траектории заряж. частицы, в т. ч, и при наличии магн. поля, до тех пор, пока угол между направлениями электрич. поля Л и траекторией частицы 0^45≈50°.
При больших углах наступает т. н. проекционный режим, когда вместо одного трека образуется много сла-босветящихсн искр вдоль направления поля (перпендикулярно электродам). Широкозазорные И. к. регистрируют десятки одноврем. треков в камере с эффективностью ~100%, Угл. точность следования искры вдоль
траектории частиц ~1 мрад. Для регистрации треков при и>50° (вплоть до 90", см. рис.) используют стри-мерный режим, лри к-ром развитие стримера начинается с каждого первичного электрона и обрывается на длине неск. мм (см. Стример пая камера).
Высоковольтное напряжение пода╦тся на И. к. с помощью триггерного устройства, срабатывающего по сигналу телескопа сч╦тчиков. Основой высоковольтного контура для уакозазорыих камер является ╦мкость с накопленной энергией, передаваемой в заданный момеат на И. к. В JNe рабочее напряженно ≈-10 кВ, Для питания широкозазорных камер используются многоступенчатые импульсные генераторы типа Аркадьева≈Маркса, т. к. на камеру с зазором 20≈30 см используется напряженно ~2(Ю≈300 кВ. Импульс необходимо подавать как можно быстрее после момента прохождения частицы, чтобы электроны ионизации, созданные вдоль трека в каморе, не прилипли к ;)Л.-от-рицат. атомам и но отошли за счет диффуапи далеко от трека. Обычно задержка -≈100 не, длительность импульса десятки не. Для очистки объ╦ма уако:за:юршлх И. к. от зарядов, созданных предыдущими частицами, на камеру подается пост, напряжение (200 В), при »том достигается «время памяти» т~1 мкс. В шнрокоаа;юр-ных И. к. такое малое т достигается с помощью малых добавок эл.-отрицат. гааов.
Существует неск, способов съ╦ма информации с И. к. Фотографии, метод. Использовался при исследовании космич. лучей и в ранних экспериментах на ускорителях. Неудобства метода ≈ в его медленности (ограниченной механич. свойствами фотоаппарата) и отсутствии быстрой информации в «реальном времени». А к у с т и ч. метод. Локализация искры определяется интервалом времени между образованием искры и приходом звуковых сигналов к микрофонам, расположенным в разл. частях камеры. Недостаток ≈ сложность регистрации неск. одновреы. событий. В и-д иконный метод. Состоит в регистрации oii-тич. сигнала от И. к. При этом производится «оцифровывание» адресов искры с помощью видикона. Недостаток ≈ низкая чувствительность видиконов {ниже, чем у фотопл╦нки). Все 3 метода используются в магн. поле.
Для проволочных И. к. используются след, способы съ╦ма информации. Метод ф е р р и т о в ы х к о-л е ц, к-рые нанизываются на каждую нить И. к. Лри прохождении импульса тока через нить е╦ кольцо меняет одно намагнич. состояние на другое. Через кольца продеты считывающие проволоки, связанные с ЭВМ. Ограничений по числу одновременно регистрируемых искр нет. Один искровой промежуток в проволочной И. К. да╦т лишь одну координату. Для регистрации второй координаты применяется второй промежуток, но перев╦рнутый на 90°, М а г и н т о -с т р и к ц. метод. Электроды И. к. изготавливаются из ферромагн. проволок, изменяющих размеры при намагничивании (Ni и др.). На конец каждой проволочки надето считывающее кольцо. Искра производит локальную деформацию, распространяющуюся вдоль нити. Время задержки между прохождением искры и регистрацией кольцом сигнала от не╦ да╦т координату. Метод распределения тока. На противоположных концах каждой нити измеряется токовый Сигнал от одной и той же искры. Если нить однородна, сигналы делятся в отношении сопротивлений соответствующих участков нити. Отношение сигналов определяет координату искры. Осн. преимущество этого метода ≈ быстрое считывание (через 200 не после события).
Основные характеристики И. к.: координатная точность 0,3≈1 мм; время памяти 0,5≈1 мкс; частота срабатывания 10≈100 Гц; И. к. регистрирует многочастичные события (до сотен частиц).
И. к. просты в изготовлении и эксплуатации даже при очень больших размерах. Они удачно сочетают свойства таких трековых детекторои, как пузырьковая
3
8
а х
и
X
217
