ЧЕРЕНКО́ВСКИЙ СЧЁТЧИК
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ЧЕРЕНКО́ВСКИЙ СЧЁТЧИК, прибор для регистрации заряженных частиц по характеристическому Вавилова – Черенкова излучению, возникающему при их движении в прозрачной среде (радиаторе). Применяется для регистрации частиц, скорость которых превышает скорость света в данной среде, и γ -квантов (за счёт образования электронно-фотонной лавины в радиаторе). Волновой фронт возникающего излучения направлен вперёд по направлению движения и представляет собой поверхность конуса с вершиной в текущем местоположении частицы. Угол θ раствора конуса определяется скоростью v частицы и показателем преломления n среды: cosθ=c/vn, где c – скорость света в вакууме. Т. о., измерив θ и зная n, можно определить энергию частицы в диапазоне от 0,26 МэВ до нескольких сотен ГэВ.
Ч. с., как правило, состоит из одного или нескольких радиаторов (газ, жидкость, твёрдое тело), зеркала (системы зеркал), световода и фотоприёмника. Некоторые материалы (напр., прямоугольная пластина кварца) могут выполнять роль радиатора и световода одновременно. В этом случае фотоны черенковского излучения распространяются вдоль пластины вследствие полного внутреннего отражения с сохранением угла θ до торца пластины, где они регистрируются позиционно-чувствительным фотоприёмником. Количество фотонов невелико (несколько процентов от светового сигнала сцинтилляционного детектора), временнóе разрешение составляет ок. 1 нс.
Различают 3 осн. типа Ч. с.: пороговые, дифференциальные и счётчики с кольцевым изображением. Первые регистрируют частицы, для которых β= =v/c>1/n; их оптич. система ориентирована на макс. сбор квантов излучения на фотоприёмнике. Устанавливая подряд два пороговых Ч. с. с возрастающими значениями n, можно различить среди частиц, напр., π -мезоны, K-мезоны и протоны. Дифференциальные Ч. с. регистрируют частицы в определённом интервале скоростей в результате отбора оптич. системой узкого углового интервала из всего конуса свечения. Так, используя сферич. зеркало с кольцевой диафрагмой в его фокальной плоскости и фотосенсоры, регистрирующие только свет за щелью, можно достичь высокого разрешения по скоростям (Δβ / β∼ 10–7) и отделить π -мезоны от K-мезонов при энергиях св. 100 ГэВ. Характерная особенность Ч. с. с кольцевым изображением (применяемых, напр., в экспериментах на встречных пучках) – тонкий (ок. 1 см) радиатор с большим показателем преломления и система фотонных детекторов, охватывающих всё кольцо свечения. Для улучшения идентификации частиц используют многослойный радиатор, а также сложную систему сферических и плоских зеркал. Для регистрации и спектрометрии электронов и γ-квантов применяют Ч. с. полного поглощения, где в толстом слое радиатора (как правило, стекло с добавлением свинца) частица теряет бóльшую часть своей энергии, а количество излучаемого света пропорционально начальной энергии частицы.