 |
 |
|
 |
|
|
ЧЕРЕНКОВСКИЙ СЧЁТЧИК |
| Большая советская энциклопедия (БЭС) |
прибор для регистрации заряженных частиц и -квантов, в котором используется Черенкова-Вавилова излучение. Если заряженная частица движется в среде со скоростью , 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 определённом направлении, причём угол между направлением излучения и траекторией частицы связан с и n соотношением:
cos = c/ n = 1/n ( = /c). (1)
Интенсивность N черенковского излучения на 1 см пути в интервале длин волн от 1 до 2 выражается соотношением:
0112846078.tif
. (2)
Здесь Z — заряд частицы (в единицах заряда электрона).
В отличие от сцинтилляционного счётчика (См. Сцинтилляционный счётчик), где регистрируются частицы с любой скоростью, а излучение изотропно и запаздывает во времени, в Ч. с. свет излучается только частицами, скорости которых c/n ( 1/n), причём излучение происходит одновременно с их прохождением и под углом к траектории частицы. С ростом скорости частицы (надпороговой) растут угол и интенсивность излучения. Для предельных скоростей, близких к скорости света [(1) << 1], угол достигнет предельного значения:
макс = arccos (1/n). (3)
Количество света, излучаемое в Ч. с., как правило, составляет неск. % от светового сигнала сцинтилляционного счётчика.
Основные элементы Ч. с.: радиатор (вещество, в котором > с/n), оптическая система, фокусирующая свет, и один или несколько фотоэлектронных умножителей (См. Фотоэлектронный умножитель) (ФЭУ), преобразующих световой сигнал в электрический (см. рис.). Радиаторы изготавливают из твёрдых, 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), свинцовое стекло (n = 1,5), вода (n = 1,33).
Ч. с. получили широкое применение в экспериментах на ускорителях заряженных частиц (См. Ускорители заряженных частиц), т.к. они позволяют выделять частицы, скорость которых заключена в определённом интервале. С ростом энергии ускорителей и, следовательно, с ростом энергии частиц особенно широкое применение получили газовые Ч. с., обладающие способностью выделять частицы ультрарелятивистских энергий, для которых (1— ) << 1. Угол излучения в газе очень мал, мала и интенсивность излучения на единицу пути. Чтобы получить вспышку света, достаточную для регистрации, приходится увеличивать длину газовых Ч. с. до 10 м и более. В газовых Ч. с. можно плавно менять показатель преломления, изменяя давление рабочего газа.
Ч. с. существуют 3 типов: пороговые, дифференциальные и счётчики полного поглощения. Основными характеристиками первых 2 типов Ч. с. являются эффективность регистрации и разрешающая способность по скорости частиц, т. е. способность счётчика разделять две частицы, двигающиеся с близкими скоростями. Пороговый Ч. с. должен регистрировать все частицы со скоростями, большими некоторой (пороговой), поэтому оптическая система такого Ч. с. (комбинация линз и зеркал) должна собрать, по возможности, весь излученный свет на катод ФЭУ.
Дифференциальные Ч. с. регистрируют частицы, движущиеся в некотором интервале скоростей от 1 до 2. В традиционных дифференциальных Ч. с. это достигается выделением оптической системой света, излучаемого в интервале соответствующих углов от 1 до 2. Линза или сферическое зеркало, помещенное на пути черенкового света, фокусирует свет, излученный под углом , в кольцо с радиусом
R = f, (4)
где f 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 определённом интервале углов. В дифференциальных Ч. с. с прецизионной оптической системой можно выделить частицы, скорость которых отличается всего на 106 от скорости др. частиц. Такие Ч. с. требуют особого контроля давления газа и формирования параллельного пучка частиц.
Ч. с. полного поглощения предназначены для регистрации и спектрометрии электронов и -квантов. В отличие от рассмотренных Ч. с., где частица теряла в радиаторе ничтожно малую долю энергии, Ч. с. полного поглощения содержит блок радиаторов большой толщины, в котором электрон или -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 свинца. В радиаторе из такого стекла, например толщиной 40 см, может практически полностью тормозиться электрон с энергией до 10 Гэв. Количество света, излучаемого в Ч. с. полного поглощения, пропорционально энергии первичного электрона или -кванта. Разрешающая способность E Ч. с. полного поглощения (по энергии) зависит от энергии и для самых чувствительных ФЭУ может быть выражена формулой:
0189074972.tif
%
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. 12, М., 1968.
В. С. Кафтанов.
0217406911.tif
Схема газового порогового черенковского счётчика на 70 Гэв ускорителя Института физики высоких энергий (СССР). Черенковский свет собирается на катод ФЭУ с помощью оптической системы, состоящей из плоского зеркала и кварцевой линзы.
|
| Орфографический словарь Лопатина |
| черенк`овский счётчик, черенк`овский счётчик |
|
|
|
|
|
|
|
|
 |
|
 |
|
|
