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streamer chamber

  一种粒子径迹探测器。它是继云室核乳胶气泡室和光学火花室之后,于1963年由苏联人Γ.Ε.奇科瓦尼等人发明的。

原理

  基于气体放电。它一般由三个电极隔成两个空间间隔。中间电极接高电势,边上两个电极接地。带电粒子进入流光室并使室内的工作气体(通常是90%的氖加10%的氦,或者用纯氖或纯氦)发生电离。如果电极之间的电压很高,则被电离的电子就会产生雪崩式电离,并进一步发展成流光。如果所加的高压脉冲时间很短(3~20ns)则雪崩发展至流光阶段即停止,而不再继续发展成火花击穿。这样,带电粒子的径迹就由一排流光点显示出来。

  流光室的记忆时间可以通过加入少量负电性气体来调节。通常的调节范围可以从小于1μs直到100μs。由于它的灵敏状态是靠电信号获得,流光室可以有效地在μs量级的时间内进行选择触发。因此,流光室可以与闪烁计数器多丝正比室漂移室等电子学探测器联合使用,组成流光室谱仪。

性能

  由于流光并没有发展成火花击穿,所以消耗电场的能量很小,使电场改变甚微,所以能够以很高效率同时记录很多根径迹(可达 100根以上)。径迹形成的几率与径迹同电场方向之间的夹角无关,即流光室是各向同性的。但是,径迹的亮度并不各向同性,平行于电场的径迹的亮度大,垂直于电场的径迹的亮度小。一般流光的直径为1mm左右,长度为5mm左右;精密流光室的流光直径可达 150μm。流光室还可以测定带电粒子径迹的电离度。

发展动向

  由于用拍照的方法来记录事例,对物理实验的完成周期和质量都有很大的限制,已有人对多种无底片记录流光室事例的方法进行了研究。其中电荷耦合器件已经取得了很大的进展。电荷耦合器件对流光的灵敏度比目前最灵敏的底片还高,其空间分辨本领已达120μm。电荷耦合器件的输出可以与计算机作在线连接,能直接给出带电粒子的数据。全息流光室也已取得了进展。全息流光室除了可直接给出三维的记录之外,还可以提高空间分辨本领。因为用单色激光作为光源可在雪崩发展的初期进行照相,这样就改善了普通流光室要等待雪崩发展成流光才能照相所带来的使空间分辨本领变差的情况。普通流光室照相的景深较小,而全息流光室可以在很大的景深范围内有同样高的空间分辨率。充氢的流光室也已被研制出来。与氢泡室的不同在于氢流光室是能够触发控制的。它每秒可接受106个或更多的束流粒子。因此它既可作为纯质子靶。又同时可以作为探测器。由于氢气的密度小,所以可以观测很低能的反冲,例如20MeV/с的反冲质子的径迹长达1cm(这么低能的反冲质子在泡室中是不能测量甚至是看不见的)由于低的密度,因而库仑散射及次级核散射小,所以径迹的可测量部分大,因而可使动量测量误差减小。全息氢流光室将是一个很有前途的探测器。它可在很大的束流能量范围(MeV~TeV)工作,可以利用较简单的各种不分离粒子束做出精度较高的工作。

  参考书目

  P. Rice-Evans,Spark, Streamer, Proportional and Drift Chambers, Richelieu Press, London, 1974.

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