|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Черенковский счетчик | Черенковский счетчик (далее Ч) прибор для регистрации заряженных частиц и g-квантов, в котором используется Черенкова-Вавилова излучение. Если заряженная частица движется в среде со скоростью u, превышающей фазовую скорость света для данной среды (c/n, n - показатель преломления среды, с - скорость света в вакууме), то частица испускает черенковское излучение. Последнее происходит в определенном направлении, причем угол J между направлением излучения и траекторией частицы связан с u и n соотношением:
cos J = c/ un = 1/bn (b = u/c). (1)
Интенсивность черенковского излучения на 1 см пути в интервале длин волн от l1 до l2 выражается соотношением:
 . (2)
Здесь Z - заряд частицы (в единицах заряда электрона).
В отличие от сцинтилляционного счетчика, где регистрируются частицы с любой скоростью, а излучение изотропно и запаздывает во времени, в Ч свет излучается только частицами, скорости которых u ³ c/n (b ³ 1/n), причем излучение происходит одновременно с их прохождением и под углом J к траектории частицы. С ростом скорости частицы (надпороговой) растут угол J и интенсивность излучения. Для предельных скоростей, близких к скорости света ((1¾b) << 1), угол J достигнет предельного значения:
Jмакс = arccos (1/n). (3)
Количество света, излучаемое в Ч, как правило, составляет неск. % от светового сигнала сцинтилляционного счетчика.
Основные элементы Ч: радиатор (вещество, в котором u > с/n), оптическая система, фокусирующая свет, и один или несколько фотоэлектронных умножителей (ФЭУ), преобразующих световой сигнал в электрический (см. рис.). Радиаторы изготавливают из твердых, жидких и газообразных веществ. Они должны быть прозрачны к черенковскому излучению и иметь низкий уровень сцинтилляции, создающих фоновые сигналы. Стандартные материалы радиаторов: органическое стекло (n = 1,5), стекло (n = 1,5), вода (n = 1,33).
Ч получили широкое применение в экспериментах на ускорителях заряженных частиц, т.к. они позволяют выделять частицы, скорость которых заключена в определенном интервале. С ростом энергии ускорителей и, следовательно, с ростом энергии частиц особенно широкое применение получили газовые Ч, обладающие способностью выделять частицы ультрарелятивистских энергий, для которых (1- b) << 1. Угол излучения J в газе очень мал, мала и интенсивность излучения на единицу пути. Чтобы получить вспышку света, достаточную для регистрации, приходится увеличивать длину газовых Ч до 10 м и более. В газовых Ч можно плавно менять показатель преломления, изменяя давление рабочего газа.
Ч существуют 3 типов: пороговые, дифференциальные и счетчики полного поглощения. Основными характеристиками первых 2 типов Ч являются эффективность регистрации и разрешающая способность по скорости частиц, т. е. способность счетчика разделять две частицы, двигающиеся с близкими скоростями. Пороговый Ч должен регистрировать все частицы со скоростями, большими некоторой (пороговой), поэтому оптическая система такого Ч (комбинация линз и зеркал) должна собрать, по возможности, весь излученный свет на катод ФЭУ.
Дифференциальные Ч регистрируют частицы, движущиеся в некотором интервале скоростей от u1 до u2. В традиционных дифференциальных Ч это достигается выделением оптической системой света, излучаемого в интервале соответствующих углов от J1 до J2. Линза или сферическое зеркало, помещенное на пути черенкового света, фокусирует свет, излученный под углом J, в кольцо с радиусом
R = fJ, (4)
где f ¾ фокусное расстояние линзы или зеркала. Если в фокусе системы поместить щелевую кольцевую диафрагму, а за диафрагмой один или несколько ФЭУ, то в такой системе свет будет зарегистрирован только для частиц, излучающих свет в определенном интервале углов. В дифференциальных Ч с прецизионной оптической системой можно выделить частицы, скорость которых отличается всего на 10¾6 от скорости др. частиц. Такие Ч требуют особого контроля давления газа и формирования параллельного пучка частиц.
Ч полного поглощения предназначены для регистрации и спектрометрии электронов и g-квантов. В отличие от рассмотренных Ч, где частица теряла в радиаторе ничтожно малую долю энергии, Ч полного поглощения содержит блок радиаторов большой толщины, в котором электрон или g-квант образует электронно-фотонную лавину и теряет всю или большую часть своей энергии. Как правило, радиаторы в этом случае изготавливают из стекла с большим содержанием В радиаторе из такого стекла, например толщиной 40 см, может практически полностью тормозиться электрон с энергией до 10 Гэв. Количество света, излучаемого в Ч полного поглощения, пропорционально энергии первичного электрона или g-кванта. Разрешающая способность DE Ч полного поглощения (по энергии) зависит от энергии и для самых чувствительных ФЭУ может быть выражена формулой:
 %
где E - энергия электрона в Гэв.
Лит.: Джелли Дж., Черенковское излучение и его применения, пер. с англ., М., 1960; Зрелов В. П., Излучение Вавилова-Черенкова и его применение в физике высоких энергий, ч. 1¾2, М., 1968.
В. С. Кафтанов.
|
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
