Материал: l_02
Искровая
Искровая
камера
камера
Искровая
камера
является
управляемым
трековым
детектором
,
который
запускается
внешними
счётчиками
.
Искровая
камера
представляет
собой
систему
последовательных
искровых
счётчиков
.
Она
состоит
из
серии
параллельных
металлических
пластин
,
пространство
между
которыми
заполнено
инертным
газом
.
Расстояние
между
пластинами
1
≈
см
.
Внешние
управляющие
счётчики
фиксируют
факт
прохождения
заряженной
частицы
через
искровую
камеру
и
инициируют
подачу
на
её
пластины
короткого
(10–100
нс
)
высоковольтного
импульса
чередующейся
полярности
так
,
что
между
двумя
соседними
пластинами
появляется
разность
потенциалов
≈
10
кВ
.
В
местах
прохождения
частицы
между
пластинами
возникают
искровые
разряды
,
направленные
вдоль
поля
(
перпендикулярно
пластинам
).
Совокупность
этих
последовательных
разрядов
формирует
трек
частицы
.
Трек
может
быть
зафиксирован
либо
оптическими
методами
(
например
,
сфотографирован
),
либо
электронными
.
В
этом
последнем
случае
пластины
заменяются
металлическими
нитями
,
образующими
координатную
сетку
.
Импульсы
тока
,
возникающие
в
нитях
при
появлении
искр
,
регистрируются
электромагнитными
методами
,
например
,
с
помощью
ферритовых
колец
,
нанизанных
на
каждую
нить
,
и
анализируются
ЭВМ
.
Пространственное
разрешение
обычной
искровой
камеры
≈
0.3
мм
.
Частота
срабатывания
10-100
Гц
.
Искровые
камеры
могут
иметь
длину
несколько
метров
.
Г
Г
.
.
Чарпак
Чарпак
Georges
Charpak
р
. 1924
Нобелевская
премия
по
физике
1992
г
.
–
Г
.
Чарпак
За
открытие
и
создание
детекторов
частиц
,
в
частности
многопроволочной
пропорциональной
камеры
.
Типичные
Типичные
пространственные
пространственные
и
и
временные
временные
характеристики
характеристики
трековых
трековых
и
и
координатных
координатных
детекторов
детекторов
Тип
детектора
Пространственное
разрешение
,
мм
Временное
разрешение
,
сек
Мертвое
время
,
сек
Эмульсии
Камера
Вильсона
Диффузионная
камера
Пузырьковая
камера
Искровая
камера
Стримерная
камера
Пропорциональная
камера
Дрейфовая
камера
Кремниевые
микрострипы
10
−
3
0.3
0.5
0.1
0.1
−
0.3
0.2-0.3
0.05
−
0.3
0.1
−
0.2
0.01
−
0.02
−
0.1
1
10
−
3
10
−
6
2
⋅
10
−
6
10
−
9
−
10
−
8
2
⋅
10
−
9
10
−
8
−
0.01
−
0.1
10
−
8
0.1
2
⋅
10
−
7
10
−
7
10
−
8
Пространственное
разрешение
—
точность
локализации
места
прохождения
частицы
в
детекторе
.
Временное
разрешение
—
минимальный
интервал
времени
между
прохождениями
двух
частиц
,
которые
регистрируются
как
отдельные
события
.
Мёртвое
время
—
интервал
времени
после
регистрации
частицы
,
в
течение
которого
детектор
остается
нечувствительным
к
регистрации
следующей
частицы
.
Эффективность
регистрации
—
вероятность
регистрации
частицы
при
попадании
её
в
рабочий
объем
детектора
.
Калориметры
Калориметры
Калориметры
предназначены
главным
образом
для
измерения
полной
энергии
высокоэнергичных
(
в
том
числе
и
нейтральных
)
частиц
.
Детекторы
с
газовой
и
жидкой
рабочей
средой
не
удобны
для
этой
цели
,
так
как
имеют
низкую
плотность
.
Однородные
твёрдотельные
детекторы
(
сцинтилляторы
,
полупроводники
и
др
.)
также
невозможно
изготовить
таких
размеров
,
чтобы
обеспечить
полное
поглощение
энергии
релятивистских
и
слабоионизующих
частиц
.
Проблема
решается
использованием
«
сэндвичей
»,
состоящих
из
чередующихся
слоёв
поглощающих
и
детектирующих
сред
.
В
качестве
поглотителей
могут
быть
взяты
такие
плотные
и
сильно
поглощающие
материалы
как
железо
и
свинец
.
В
качестве
детекторов
—
твёрдые
сцинтилляторы
или
свинцовые
стёкла
,
эффективно
генерирующие
черенковское
излучение
.
Частица
,
попадая
в
такой
твёрдотельный
сэндвич
,
создаёт
быстро
размножающийся
по
мере
продвижения
вглубь
калориметра
каскад
(
ливень
)
вторичных
частиц
.
Энергия
первичной
частицы
трансформируется
в
энергии
частиц
каскада
,
а
также
в
возбуждение
и
ионизацию
среды
.
Если
обеспечить
размеры
калориметра
достаточные
для
остановки
и
поглощения
всех
вторичных
частиц
,
то
задача
будет
решена
сбором
и
суммированием
всех
сигналов
с
детектирующих
слоёв
.
Калориметры
Калориметры
Калориметры
делятся
на
два
класса
–
электромагнитные
и
адронные
.
Электромагнитные
калориметры
служат
для
измерения
энергии
электронов
,
позитронов
и
фотонов
с
энергией
больше
100
МэВ
(
они
пригодны
и
для
регистрации
мюонов
).
Каскад
вторичных
частиц
развивается
за
счёт
генерации
тормозного
излучения
и
рождения
электрон
-
позитронных
пар
.
Толщина
электромагнитного
калориметра
—
десятки
сантиметров
.
В
адронных
калориметрах
первичный
адрон
производит
главным
образом
вторичные
адроны
в
реакциях
неупругого
взаимодействия
.
Адронные
ливни
имеют
б
ò
льшие
размеры
,
чем
электромагнитные
(
соответственно
толщина
адронного
калориметра
может
достигать
нескольких
метров
),
и
подвержены
значительно
б
ò
льшим
флуктуациям
в
числе
и
типе
вторичных
частиц
.
Кроме
того
,
лишь
небольшая
доля
энергии
первичного
адрона
остаётся
в
детектирующем
материале
калориметра
.
В
этой
связи
энергетическое
разрешение
адронных
калориметров
в
десятки
раз
хуже
электромагнитных
.
Энергетическое
разрешение
калориметров
Δ
Е
/
Е
пропорционально
1
Е
,
т
.
е
.
улучшается
с
ростом
энергии
.
При
энергии
частицы
100
ГэВ
оно
составляет
доли
процента
для
электромагнитного
калориметра
и
проценты
для
адронного
.
Временн
ò
е
разрешение
калориметра
определяется
«
быстродействием
»
его
детектирующей
среды
.