ЧЕРЕНКО́ВСКИЙ СЧЁТЧИК

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.