漂移室

多絲正比室基礎上發展起來的一種新型粒子探測器歐洲核子中心(CERN)的G.夏帕克在研究多絲正比室的同時,注意到通過測量初級電離電子漂移到陽極絲的時間來確定入射粒子空間位置的可能性。1969年他與美國的A.H.沃倫特首次提出了這種新探測器──漂移室。

基本介紹

簡介,特點,使用價值,漂移室與多絲正比室的區別,漂移室測量系統,

簡介

基本原理就是通過漂移時間的測量,可以確定入射粒子位置。一個漂移單元由陽極、場電極和許多場絲組成。場電極和場絲加上適當的電位,以造成很大範圍的均勻電場。電子的漂移速度與氣體成分、電場分布有關。
所以要求:
1)電子漂移速度恆定且有較低的值;
2)室內電場比較均勻;
3)屬於每根絲的漂移區邊界明確;
4)能確定粒子從陽極絲的哪一邊通過,即左右分辨問題。

特點

定位精度很高(100um或更好),時間分辨好(可達 5ns),直流高壓下自觸發,連續靈敏,能同時計數和定位,由於絲距較大,易製成各種形狀的大面積探測器,絲數的減少將降低電子線路的費用,提高每絲的計數率(10~10s():可用於磁場中,但由於電子在漂移過程中會受到磁場影響而偏離無磁場軌道,在定位時需作一定校正。

使用價值

目前漂移室與多絲正比室一樣,在高能物理實驗中起著極其重要的作用,已成為必不可少的探測器之一,同時在核物理、天文學及宇宙線、生物、醫學及X 射線晶體學中的套用也正在不斷發展。例如:作頂點探測器(Vertex Detector)探測相互作用頂點;作主漂移室(Mian drift chamber)測量帶電粒子的方向和動量,同時測量入射粒子的電離損失進行粒子鑑別;作µ子探測器。

漂移室與多絲正比室的區別

漂移室與多絲正比室的重要區別在於:多絲正比室是只要某陽極絲有輸出脈衝,就認為粒子入射在該絲的1/2絲距範圍之內(絲距指二根相鄰陽極絲間距離)。而漂移室將進一步測量出初始電離電子向陽極絲的漂移時間,由漂移時間的長短定出入射粒子離開陽極絲的準確距離,從而很大地提高了空間分辨本領。陽極絲距也就不再是多絲正比室那樣的1mm、2mm等,而是增大到幾厘米甚至幾十厘米。讀出電子學器件中,各絲除放大器等外,必須有時間-數學轉換器等再接到計算機。此外,室的基本構造類似於多絲正比室,主要部件是兩個陰極平面和一個陽極絲平面,內充合適的氣體。目前,按不同的需要又發展了各種類型的漂移室,主要有多絲漂移室、均勻電場漂移室和可調電場漂移室,以及低氣壓、高氣壓、球形、圓筒形等特殊類型的漂移室。
多絲漂移室結構示意圖多絲漂移室結構示意圖

漂移室測量系統

BESⅢ漂移室是 BESⅢ探測器的最內層徑跡探測器,具有結構複雜、大端面組裝、精度要求高等特點。漂移室各端面板上共有直徑為 3.2mm 的絲孔約 3 萬多個,且均為細長孔,加工變形很難控制; 室體端面板上絲孔位置度要求為 Ф0.05mm,組裝後單端各端面板絲孔位置度 Ф0.10mm,組裝後東、西兩端對應偏差 0.20mm,兩端的同軸度要求 0.10mm,是全國首例高精度加工產品。
BESⅢ漂移室是由專用托架支撐,測量時不能施加外力,因此需要選擇非接觸坐標測量儀器,單點測量精度應滿足測量精度的要求,如經緯儀測量系統,它是通過預先在室體上貼上瞄準測量目標,進行目標點的非接觸測量。
經緯儀測量系統主要由高精度電子經緯儀、高精度定標尺、多通道接口、計算機及測量軟體和測量目標組成。高精度電子經緯儀:用於獲取觀測數據,測角不確定度 0.5" ;高精度定標尺: 用於測量系統長度量的定標; 多通道接口: 用於連線計算機與電子經緯儀,實現數據的通訊與控制;計算機與測量軟體: 用於控制測量過程,建立空間坐標系,存儲並處理觀測數據;測量目標: 用於漂移室測量時的瞄準目標。

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