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automatic measurement of tracks

  高能物理实验中测量高能带电粒子径迹的一种手段。利用径迹室(如气泡室火花室流光室等)进行高能物理实验时,先用两个(或两个以上)照相机把高能粒子相互作用在径迹室中留下的事例径迹拍摄下来,然后用半自动化或者自动化测量装置对大量成对底片上感兴趣的粒子径迹进行测量。具体测量的量就是粒子径迹上若干个点分别在成对底片上的(x,y)坐标。根据成对底片上相应径迹各点的(x,y)坐标,可以计算出该径迹在空间中的实际位置,从而确定它的飞行方向(空间角度)和曲率半径(动量)。这个步骤称之为粒子径迹的重建。

  分析径迹室底片的具体步骤是:①取大量的(例如几十万对底片),用相同高能粒子照射的径迹室底片进行分析。②对所有底片逐对地进行扫描,选择形状类似于实验感兴趣的事例,记下选中事例的底片的号码,并进行预先(规定精测范围)的粗测,把号码和粗测结果记录在磁带上。③把扫描过的底片放到自动测量仪上,利用以上的磁带,通过电子计算机来控制自动卷片和自动测量(精测)。测量结果记录在另一磁带上。④利用电子计算机对全部测量结果进行数据处理,这些过程包括:径迹对应点的空间坐标及事例径迹的重建;径迹的分析,即计算空间角度及曲率半径、动量,程序中包括带有磁场和能量损耗的校正;运动学分析,即整个事例各径迹之间的各种运动学分析,如共振态质量分析等;事例分析,即确定最可能的事例解释,估计出所要求的各种物理量等;实验结果的分析、显示,通过作出各种点图及分布图,以图表形式打印或用点图显示仪显示出来;数据的存储,即把原始测量数据及处理结果存储在磁带上,以备查用。

  从以上过程看到,由于对大量径迹室底片进行分析的工作量非常之大,所以径迹的自动测量必须有快速电子计算机与之配合。在利用径迹室的高能实验工作中,这二者都是必不可少的工具。径迹自动测量的质量好坏,速度的快慢,直接影响到径迹室的利用效率。

  径迹室底片的扫描测量投影仪和自动测量仪已经有许多种。扫描投影仪大致有两种类型:①测量时底片架不动,描准点移动。测量精度大约为30~50μm。②底片架移动,扫描点不动,测量精度大约为10~20μm。自动测量仪较典型的有螺旋线扫描读数器,精度为5μm;飞行光点数字记录测量仪(FSD或HPD),精度为数微米;飞行线条数字记录测量仪(FID),精度更高,速度更快。以上仪器都是利用光学方法产生扫描点(线)的,然而这样的光点是不能任意控制的。随着阴极射线管(CRT)光点发生器的出现,实现了可以用电子计算机任意控制CRT产生的光点。因此带有 CRT的自动测量仪就有更多的优点。这类自动测量仪典型的有PEPR(慢扫描精密测量和快扫描寻找事例,精度分别为2μm和20μm)及POLLY(自动扫描,寻找事例,并对事例进行精密测量)等类型。

  随着处理径迹室底片技术的发展,目前已能做到,利用电子计算机控制,使自动测量装置进行作用事例的扫描测量,直到计算、分析、得出最终的实验数据等整个处理过程连成一条线。达到了快速和精确处理径迹室底片的目的。

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