Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Пропорционалдық есептегіш – зарядталған бөлшектер мен фотондарды анықтайтын құрал.
Proportional counter that detects charged particles and photons
Жел камерасы немесе көп сымдық пропорционалдық камера – зарядталған бөлшектер мен фотондарды анықтайтын пропорционалдық есептегіштің бір түрі. Газдық иондалу іздерін қадағалап, бөлшектердің траекториясы бойынша позициялық ақпаратты ұсынады.
A wire chamber or multi wire proportional chamber is a type of proportional counter that detects charged particles and photons and can give positional information on their trajectory, by tracking the trails of gaseous ionization.
Сипаттама
Көп сымдық камерада жоғары кернеудегі (анод) сымдар тізімі қолданылады, олар жер потенциалында (катод) ұсталатын өткізгіш қабырғалары бар камера арқылы өтеді. Балама ретінде, сымдар жер потенциалында болуы мүмкін, ал катод жоғары теріс кернеуде ұсталады; маңыздысы – біркелкі электр өрісі аз көлденең қозғалыспен анод сымдарына қосымша электрондарды немесе теріс иондарды тартады. Камера аргон/метан қоспасы сияқты мұқият таңдалған газбен толтырылады, сондықтан түтікшеден өтетін кез келген иондаушы бөлшек айналасындағы газ атомдарын иондайды. Соның салдарынан пайда болатын иондар мен электрондар камерадағы электр өрісімен үдетіледі, бұл Таунсенд лавинасы деп аталатын ионданудың локальді каскадын тудырады. Бұл ең жақын сымға жиналады және анықталған бөлшектің иондану әсеріне пропорционалды зарядты құрайды. Барлық сымдардан келетін импульстарды есептеу арқылы бөлшектің траекториясын анықтауға болады. Бұл негізгі конструкцияның өзгешеліктері – жұқа кеңістік, кедергілік пластина және дрейфтік камералар. Дрейфтік камера да уақыт проекциясы, микрожолақты газ және кремнийді пайдаланатын детекторлар түрлері сияқты камералық жобалардағы нақты қолданыс салаларына бөлінеді.
The multi wire chamber uses an array of wires at high voltage (anode), which run through a chamber with conductive walls held at ground potential (cathode). Alternatively, the wires may be at ground potential and the cathode held at a high negative voltage; the important thing is that a uniform electric field draws extra electrons or negative ions to the anode wires with little lateral motion. The chamber is filled with carefully chosen gas, such as an argon/methane mix, such that any ionizing particle that passes through the tube will ionize surrounding gaseous atoms. The resulting ions and electrons are accelerated by the electric field across the chamber, causing a localised cascade of ionization known as a Townsend avalanche. This collects on the nearest wire and results in a charge proportional to the ionisation effect of the detected particle. By computing pulses from all the wires, the particle trajectory can be found. Adaptations of this basic design are the thin gap, resistive plate and drift chambers. The drift chamber is also subdivided into ranges of specific use in the chamber designs known as time projection, microstrip gas, and those types of detectors that use silicon.
Даму
1968 жылы Жорж Шарпак Еуропалық ядролық зерттеулер ұйымында (CERN) жұмыс істеген кезде көп сымды пропорционалды камераны (MWPC) ойлап тапты және жасады. Осы өнертабысы үшін ол 1992 жылы физика саласындағы Нобель сыйлығына ие болды. Бұл камера бұрынғы көпіршік камерасының бір секундта бір немесе екі ғана бөлшекті анықтау мүмкіндігін бір секундта 1000 бөлшекті анықтауға дейін жетілдірді. MWPC бөлшектерді анықтау арқылы электрондық сигналдарды тудырып, ғалымдарға компьютерлер арқылы деректерді қарауға мүмкіндік берді. Көп сымды камера – бұл ұшқын камерасының жетілдірілген түрі.
In 1968, Georges Charpak, while at the European Organization for Nuclear Research (CERN), invented and developed the multi wire proportional chamber (MWPC). This invention resulted in him winning the Nobel Prize for Physics in 1992. The chamber was an advancement of the earlier bubble chamber rate of detection of only one or two particles every second to 1000 particle detections every second. The MWPC produced electronic signals from particle detection, allowing scientists to examine data via computers. The multi wire chamber is a development of the spark chamber.
Қолдану
Жоғары энергиялық физика эксперименттері үшін бұл бөлшектің жолын бақылауға қолданылады. Бұл мақсатта бұрын көп уақыт бойы көпіршік камералары пайдаланылды, бірақ электрониканың жетілдірілуімен бірге жылдам электрондық оқылымды қамтамасыз ететін детектор қажет болды. (Көпіршік камераларында фотосуреттер түсіріліп, содан кейін алынған басылған фотосуреттер тексерілетін еді.) Сым камерасы – көптеген параллель сымдардан тұратын, тор ретінде орналастырылған және жоғары кернеуге қойылған камера, ал металл корпусы жерге қосылған. Гейгер санауыштың принципіне сәйкес, бөлшек иондар мен электрондардың іздерін қалдырады, олар тиісінше корпусқа немесе ең жақын сымға қарай қозғалады. Ток импульсі болған сымдарды анықтау арқылы бөлшектің жолын көруге болады. Камераның өте жақсы салыстырмалы уақыт шешімі, жақсы орналасу дәлдігі және автоматты іске қосылу мүмкіндігі бар (Ferbel 1977). Камераның жасалуы ғалымдарға бөлшектердің траекторияларын әлдеқайда жақсы дәлдікпен зерттеуге, сондай-ақ бөлшектердің өзара әрекеттесуі нәтижесінде болатын сирек кездесетін өзара әрекеттесулерді алғаш рет байқап зерттеуге мүмкіндік берді.
For high energy physics experiments, it is used to observe a particle's path. For a long time, bubble chambers were used for this purpose, but with the improvement of electronics, it became desirable to have a detector with fast electronic read out. (In bubble chambers, photographic exposures were made and the resulting printed photographs were then examined.) A wire chamber is a chamber with many parallel wires, arranged as a grid and put on high voltage, with the metal casing being on ground potential. As in the Geiger counter, a particle leaves a trace of ions and electrons, which drift toward the case or the nearest wire, respectively. By marking off the wires which had a pulse of current, one can see the particle's path. The chamber has a very good relative time resolution, good positional accuracy, and self triggered operation (Ferbel 1977). The development of the chamber enabled scientists to study the trajectories of particles with much improved precision, and also for the first time to observe and study the rarer interactions that occur through particle interaction.
Дрейф камералары
Егер сымдардың ток импульстерінің уақытын дәл өлшесе және иондардың ең жақын сымға ие болуына белгілі бір уақыт керек екенін ескерсе, бөлшектің сымнан қанша қашықтықта өткенін анықтауға болады. Бұл траекторияны қайта құрудың дәлдігін едәуір арттырады және бұл дрифт камерасы деп аталады. Дрифт камерасы газ бөлшектерімен соқтығысу нәтижесінде бөлшектердің энергиясын жоғалтуын, бөлшектерді үдету үшін қолданылатын жоғары энергиялы электр өрістерінде туындайтын энергияның жинақталуымен теңестіру принципі бойынша жұмыс істейді. Оның құрылымы көп сымды пропорционалды камераға ұқсас, бірақ орталық қабат сымдары арасындағы қашықтық көбірек. Фермилаб детекторы CDF II құрамында Орталық сыртқы іздегіш деп аталатын дрифт камерасы бар. Камерада аргон және этан газы және 3,56 миллиметрлік аралықта орналасқан сымдар бар. Егер екі дрифт камерасы қолданылса, олардың сымдары бір-біріне перпендикуляр, ал екеуі де сәуле бағытына перпендикуляр болса, бөлшектің орнын анықтаудың дәлдігі артады. Егер қосымша қарапайым детектор (вето-сауытта қолданылатын сияқты) сымдардың алдында немесе артындағы белгілі бір қашықтықтағы бөлшекті анықтау үшін, нашар немесе нөлдік позициялық ажыратымдылықпен қолданылса, үш өлшемді реконструкция жасауға болады және детектордың әртүрлі бөліктерінен бөлшектің өту уақытының айырмасынан бөлшектің жылдамдығын есептеуге болады. Бұл құрылғы уақыт проекция камерасы (ТПК) деп аталатын детекторды қамтамасыз етеді. Газдағы электрондардың жылдамдығын өлшеу үшін (аяну жылдамдығы) белгілі иондану орны үшін аяну уақытын өлшейтін арнайы дрифт камералары, жылдамдық дрифт камералары бар.
If one also precisely measures the timing of the current pulses of the wires and takes into account that the ions need some time to drift to the nearest wire, one can infer the distance at which the particle passed the wire. This greatly increases the accuracy of the path reconstruction and is known as a drift chamber. A drift chamber functions by balancing the loss of energy from particles caused by impacts with particles of gas with the accretion of energy created with high energy electrical fields in use to cause the particle acceleration. Design is similar to the multi wire proportional chamber but with a greater distance between central layer wires. The Fermilab detector CDF II contains a drift chamber called the Central Outer Tracker. The chamber contains argon and ethane gas, and wires separated by 3.56 millimetre gaps. If two drift chambers are used with the wires of one orthogonal to the wires of the other, both orthogonal to the beam direction, a more precise detection of the position is obtained. If an additional simple detector (like the one used in a veto counter) is used to detect, with poor or null positional resolution, the particle at a fixed distance before or after the wires, a tri dimensional reconstruction can be made and the speed of the particle deduced from the difference in time of the passage of the particle in the different parts of the detector. This setup gives us a detector called a time projection chamber (TPC). For measuring the velocity of the electrons in a gas (drift velocity) there are special drift chambers, velocity drift chambers, which measure the drift time for a known location of ionisation.