Файл: Григоров, Н. Л.pdf

меры (пропорциональные счетчики), сделанные из стали или ла­ туни (меди) и наполненные аргоном или смесью аргона и криптона.

Если применяются детекторы из плотных веществ с малым Z, существенно отличающимся от атомного номера поглотителя, то для выполнения указанного условия необходимо, чтобы толщины таких детекторов были небольшими. При выборе толщины детек­

Отсюда следует, что если детекторами ионизации являются устройства из вещества с малым атомным номером (например, пластические сцинтилляторы, черепковские счетчики), то их толщины должны быть порядка 1 г/см2 и меньше, если в качестве поглотителя применено вещество со средним атомным номером (например, железо).

При выборе ионизационных детекторов следует принять во внимание, что практическое пространственное разрешение детек­ тора зависит не только от его поперечных размеров, но п от его высоты. Обратимся к рис. 2.4. Многократное рассеяние каскадных электронов приводит к тому, что электроны приобретают различ­ ные направления движения. Чем больше Z вещества, в котором развивается лавина, тем больше 6 — средний угол между осью лавины и направлением движения совокупности электронов, находящихся в данном сечении лавины. Каскадные электроны, падающие на ионизационный детектор, покидают поглотитель под средним углом 8 (по отношению к направлению движения первич­ ной частицы). Если высота детектора А/г, то при прохождении

ме развития ливня электроны рассеяны почтп изотропно и 0 ^ 1 , т. е. А/ ж 2 Ah.

Чтобы пространственное разрешение ионизационного калори­ метра не лимитировалось угловым расхождением частиц, выходя­ щих из поглотителя, поперечные размеры детектора ионизацпн /дет (или по крайней мере один из размеров) должны быть не мень­

ну движения частицы (пли группы частиц) через ионизационный калориметр.

Наибольшую полноту информации можно получить, если де­ текторы представляют собой параллелепипеды минимальной тол­ щины и квадратного сечения, плотно заполняющие всю площадь сечения калориметра (рис. 2.5). В этом случае простейшим и наи­ более однозначным образом устанавливается место и направленне движения первичной частицы через калориметр (на рис. 2 . 5 заштрихованы детекторы, в которых была бы зарегистрирована ионизация).

Посмотрим, как при таких детекторах будет зависеть их число от порядкового номера вещества калориметра.

Допустим, что площадь каждого детектора s, а площадь сече­ ния калориметра S (примем, что ионизационный калориметр представляет собой прямоугольный параллелепипед). Тогда в каж­

ной «светосилы» калориметров,' сделанных из веществ с разной

зации легкие вещества в качестве поглотителей не дают преиму­ ществ в числе детекторов, хотя число рядов с детекторами при этом минимально. Минимальное число детекторов соответствует веществам, обладающим большой плотностью и средними атомны­ ми весами (вещества типа железа, меди).

Если поглотитель выполнен из железа, то для обеспечения хорошего пространственного разрешения максимальные попереч­

речные размеры ионизационного калориметра не обеспечат необ­

Пойдя на ухудшение разрешения в два раза (увеличив попе­ речные размеры детекторов до 10 см), можно сократить полное число детекторов до та 1000.

Однако можно на порядок сократить необходимое число де­ текторов, существенно не ухудшая разрешающей способности прибора, если применить длинные и тонкие детекторы, располо­ женные в разных рядах во взаимно перпендикулярных направле­ ниях, как это показано на рис. 2.6. В этом случае m ~ Y^S и зависимость полного числа детекторов от размеров ионизацион­

(см. расчеты высоты h и числа рядов на стр. 34 и 38). Для оценки необходимого числа детекторов ионизации в калориметре с погло­

Вернемся к вопросу о выборе вещества ионизационного кало­ риметра.

Проведенное рассмотрение (см. § 2 и настоящий параграф) показывает, что в тех случаях, когда поперечные размеры детекто­ ров ионизации ^ 5 см,'в качестве поглотителя в ионизационном калориметре наиболее целесообразно применять вещества со сред­

(РЬ, W) .

Резюмируя основные требования, предъявляемые к детекторам ионизации в ионизационном калориметре с поглотителем из же­ леза, следует признать, что наилучшим образом этим требованиям удовлетворяют ионизационные камеры.

1. Ионизационные камеры, изготовленные из стали или лату­ ни и наполненные аргоном, являются детектором с почти тем же

атомным номером, что и поглотитель (Fe), благодаря чему от­ сутствуют переходные эффекты, характерные для электронно-фо­ тонных лавин, развивающихся в слоистых средах (поглотитель — детектор) с различным атомным номером. Такие детекторы не вно­ сят искажений в угловое и энергетическое распределение ливне­ вых частиц, выходящих из слоя поглотителя.

2. При достаточно высоком давлении газа, наполняющего

ции сильно ионизующих частиц будут уже сравнительно невелики н соизмеримы с флуктуациями при использовании тонких сцинтилляционных детекторов.

3.РІонизационньїе камеры обладают очень большим диапазо­ ном линейной связи между созданной ионизацией и энергией, потерянной частицей на ионизацию атомов газа, наполняющего камеру. Такое качество отсутствует у сцинтилляторов.

4.Ионизационные камеры являются весьма стабильными во времени детекторами, чувствительность которых не зависит от внешних факторов. Это обстоятельство является очень важным

идаже тысяч штук.

5.Ионизационные камеры высокого давления являются им­ пульсными детекторами с быстродействием, достаточным для

использования их в установках, работающих на высотах гор. 6. Ионизационные камеры могут быть изготовлены практиче­ ски любой формы, технологичны в изготовлении и легко могут быть использованы в ионизационных калориметрах весьма боль­ ших размеров (10—20 м2) с сохранением пространственной разре­

Для хорошего пространственного разделения частиц в группе, для достаточно точного определения траектории первичной ча­ стицы ионизационный калориметр в условиях работы в нижней части атмосферы должен содержать большое число детекторов ионизации. Причем необходимо измерять ионизацию в каждом детекторе в момент падения первичной частицы на прибор. Так как в современных ионизационных калориметрах число детекторов (в основном ионизационных камер) достигает нескольких сотен штук, то решение технической проблемы одновременного измере­ ния амплитуд импульсов в сотнях датчиков приобретает принци­ пиальное значение.

Какая бы ни была использована конкретная система измерения и регистрации амплитуд импульсов, она должна удовлетворять определенным общим требованиям.