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

Размеры модуля: а) сечениегексагональное; радиус вписанной окружности 9 см б) длина35 см = 14 рад. ед. Пространственное разрешение 3.5 см Угловое разрешение при расстоянии между мишенью и детектором 300 см 0.7° Энергетическое разрешение при попадании в центр модуля (3.9E 1/ )%, E в ГэВ Энергетическое разрешение, усредненное по площади спектрометра (6.8E 1/2 )%, E в ГэВ Стабильность коэффициента усиления 1 ÷ 2 % Динамический диапазон50 МэВ ÷ 6 ГэВ Энергия, выделяемая заряженной частицей в спектрометре 384 МэВ в электронных эквивалентах

ПараметрВеличина Рад. единица длины, см2.5 Плотность, г/см Коэффициент преломления1.64 Критическая энергия, МэВ15 Прозрачность, см -1 (при λ = 6000 Å) 0.001

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

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 241 Am 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 P p = 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. Число каналов Счет/ 5 каналов

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

Анисимов А.Б.18 1.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. 2. В настоящее время ведется модернизация регистрирующей аппаратуры, в частности – высоковольтных делителей для ФЭУ-49Б. Анисимов А.Б. В заключении хочу выразить благодарность своему научному руководителю Абраамяну Х.У. и наставнику Елишеву А. Ф.

Анисимов А.Б.19

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 стерад. (по 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: (D 1 + D 2 )×(D 3 + D 4 ). Эффективность регистрации пар γγ в зависимости от их инвариантной массы при порогах дискриминаторов D i 0.4 ГэВ (i =1, 2, 3, 4) приведена на рис. 5.

XIX Baldin Seminar Abraamyan Kh.U. et all. 22

Рис. 7. Отношение числа пар γγ удовлетворяющих условиям триггера и прошедших отбор (N γ = 2, E γ 100 МэВ) к числу пар попадающих в установку. N (Триггер)/ N (Все в установке) d(2.0 ГэВ/нуклон) + С + + M [ГэВ/с 2 ] N = 2, E 100 МэВ

24 Абраамян Х.У. и др.

Абраамян Х.У. и др. 25