Презентация "Регистрация гамма квантов" по физике – проект, доклад

МЕТОД РЕГИСТРАЦИИ -КВАНТОВ И НЕЙТРАЛЬНЫХ РЕЗОНАНСОВ С ПОМОЩЬЮ МНОГОКАНАЛЬНОГО ЧЕРЕНКОВСКОГО -СПЕКТРОМЕТРА

Выполнил: Анисимов А.Б. Шифр: ЭД – 071213 Группа: ЭД – 1 –07 Руководитель производственного обучения: кандидат физико-математических наук Абраамян Х.У.

План доклада

Многоканальный черенковский спектрометр полного поглощения (-спектрометр); Модуль -спектрометра Высоковольтный делитель для ФЭУ-49Б Измерение энергий -квантов и электронов

27.04.2011 Анисимов А.Б.

Метод регистрации нейтральных резонансов в наших экспериментах основан на регистрации двух -квантов – продуктов распада резонансов. Идентификация резонанса осуществляется путем выделения пика в спектре эффективных масс двух -квантов после вычитания фона. Таким образом, основные задачи при регистрации нейтральных резонансов заключаются в достаточно точных измерениях энергий и углов вылета -квантов и в точном определении комбинаторного фона. Эксперименты выполнены на многоканальном черенковском -cпектрометре Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ. Авторы создания установки – Хачатурян М.Н., Малахов А.И и др. Схема установки показана на рис. 1.

Рис. 1. Схематический чертеж установки ФОТОН-2 в экспериментах на внутренних пучках Нуклотрона. C1, C2 - -спектрометры из свинцового стекла, S1, S2 – сцинтилляционные счетчики.

Черенковские -спектрометры

Внутренний пучок Нуклотрона

Внутренняя мишень

Основным элементом установки является многоканальная система черенковских спектрометров полного поглощения для измерения энергий -квантов и электронов. Черенковский спектрометр состоит из идентичных модулей. Схема отдельного модуля -спектрометра приведена на рис. 2. Модуль черенковского -спектрометра представляет собой самостоятельный прибор, изолированный с помощью непрозрачной пластмассы толщиной 0.5 мм. Радиатор модуля изготовлен из оптического стекла марки ТФ-1 высокой прозрачности и имеет форму шестигранной призмы высотой 35 см (14 рад. ед.) и основанием с диаметром вписанной окружности 17.5 см.

Рис. 2. Схема отдельного модуля черенковского -спектрометра.

Характеристики стекла ТФ-1

Высоковольтный делитель для ФЭУ-49Б

Рис. 3.1Схема высоковольтного делителя для ФЭУ-49Б

Рис. 3.2 Модифицированная схема высоковольтного делителя для ФЭУ-49Б.

Данный делитель был собран и испытан. 1) Собран стенд для тестирования делителей. 2) Подано высокое напряжение на вход V=1kV . 3) Снят градиент и занесена его величина в таблицу. 4) Произведены необходимые расчеты 5) Подано высокое напряжение величиной V=2kV 6) Снят градиент и занесена его величина в таблицу 7) Произведены необходимые расчеты 8) Подано высокое напряжение V=2,2kV 9) Произведены необходимые расчеты В результате оказалось, что все характеристики удовлетворяют требованиям. Также были произведены испытания высоковольтного делителя на стенде с β-источником. На осциллографе OS-150 был получен импульс рис. 5.

Рис. 5. Импульс, полученный при испытаниях с β-источником

Энергетическая реконструкция амплитуд в модулях

Амплитудный анализ сигналов в модулях -спектрометра проводился в пределах 512 каналов. Амплитудный спектр (распределение по номеру канала) в одном из модулей -спектрометра приведен на рис. 4. На рис. 5. показан спектр амплитуд от световых импульсов, генерируемых -частицами радиоизотопа 241Am в кристалле NaI. Энергетический эквивалент (в единицах энергии электронов) указанных импульсов для каждого модуля был определен в результате калибровки. Энергия в модуле определялась по формуле:

Рис. 4. Амплитудный спектр в модуле N25 в реакции p + C   +  + x при импульсе Pp = 5.5 ГэВ/c. Эксперимент на внутреннем пучке Нуклотрона ОИЯИ (рис.1).

Счет/ 10 каналов Число каналов

Рис. 5. Амплитудный спектр в модуле N25 от -источника. Над стрелкой указан энергетический эквивалент, определенный в калибровке на пучке дейтронов с импульсом 1,5 ГэВ/c на нуклон.

Счет/ 5 каналов

Определение энергий -квантов

Энергия -квантов определялась как сумма амплитуд в модулях кластера, составленного из одного, двух или трех смежных модулей. Энергетические спектры -квантов с различным числом сработавших модулей в кластере представлены на рис. 6.

Рис. 6. Распределения по энергии всех -квантов (темные кружки) и -квантов, зарегистрированных только в одном модуле -спектрометра.

Счет/ 50 МэВ E, МэВ

28.04.2011 Заключение

На внутренних пучках Нуклотрона проведены эксперименты по рождению нейтральных резонансов и γ-квантов в протон-ядерных и ядро-ядерных взаимодействиях с применением многоканального черенковского γ-спектрометра из свинцового стекла. В настоящее время ведется модернизация регистрирующей аппаратуры, в частности – высоковольтных делителей для ФЭУ-49Б.

В заключении хочу выразить благодарность своему научному руководителю Абраамяну Х.У. и наставнику Елишеву А. Ф.

Спасибо за внимание!

Обработка и анализ данных

Эксперименты проводились на внутренних пучках Нуклотрона ОИЯИ. Модули -спектрометра были собраны в два плеча по 16 модулей в каждом плече. Центры поверхностей годоскопов γ-спектрометра расположены на расстоянии 300 см от мишени, под углами 25.6º и 28.6º относительно направления пучка. Телесный угол -спектрометра составляет 0.094 стерад. (по 0.047 стерад. для каждого плеча). Внутренней мишенью служили вращающиеся проволоки, расположенные внутри вакуумного провода ускорителя: 8 углеродных проволок с диаметром каждой проволоки 8 микрон и медная проволока диаметром 20 микрон.

Для увеличения эффективности регистрации высокоэнергетических η-мезонов (в том числе подпороговых, т.е. η-мезонов, рождение которых запрещено законами сохранения для нуклон-нуклонных столкновений) детекторы внутри годоскопов γ-спектрометра также были разделены на группы, по 8 модулей в каждой группе. Сигналы в группе линейно суммировались и поступали на входы дискриминаторов. Запуск установки производился при совпадении сигналов от двух и более групп детекторов в различных плечах: (D1 + D2)×(D3 + D4). Эффективность регистрации пар γγ в зависимости от их инвариантной массы при порогах дискриминаторов Di ≈ 0.4 ГэВ (i =1, 2, 3, 4) приведена на рис. 5.

10.06.2019

XIX Baldin Seminar Abraamyan Kh.U. et all.

Блок-схема электронной аппаратуры

Рис. 7. Отношение числа пар γγ удовлетворяющих условиям триггера и прошедших отбор (Nγ = 2, Eγ ≥ 100 МэВ) к числу пар  попадающих в установку.

N (Триггер)/ N (Все в установке)

d(2.0 ГэВ/нуклон) + С  ++

M [ГэВ/с2] N = 2, E ≥ 100 МэВ

Эксперименты на Нуклотроне: p,d+C ++X, P=5.5 ГэВ/c .

Абраамян Х.У. и др.

15.10.2010

Распределения по инвариантной массе пар γγ до и после вычитания фона в реакциях d+C (лев.) и p+C (прав.) .