Временные характеристики

При регистрации числа частиц, попадающих в камеру, с одной стороны, необходимо знать тот минимальный интервал времени между приходом частиц в камеру, когда эти частицы еще можно зарегистрировать как два отдельных события. С другой стороны, при исследовании распределения частиц во времени необходимо оценить, с какой точностью можно определить по импульсу момент прихода частицы в камеру. Наконец, можно поставить вопрос и такой: каково допустимое среднее число попаданий частиц в камеру в единицу времени, чтобы амплитудное распределение импульсов не искажалось в результате наложения импульсов. Рассмотрим временные характеристики на примере плоской камеры. Пусть электронная регистрирующая система имеет порог срабатывания U _д. Тогда время нарастания импульса (электронная составляющая) до величины U _д можно определить как:

При этом предполагается, что U _д < ne /С и < RC. Чем выше чувствительность электронной схемы (меньше величина U _д), тем меньше время . Величина t* тем меньше, чем больше энергия частицы и меньше размеры камеры.

Если во временном интервале в камеру попадет несколько частиц, то они будут зарегистрированы как одна. Полагая, что порог срабатывания электронной схемы в десять раз меньше амплитуд импульсов пе/С, находим ~ 0, 1 d / w^-. Если считать, что электронная схема имеет разрешающее время много меньшее, чем t*, то поправку на просчеты можно ввести по следующей формуле:

где – среднее время нарастания для данного спектра частиц, попадающих в камеру.

Пусть две плоские камеры включены в схему совпадения, и необходимо регистрировать частицы, совпадающие во времени. Вначале условимся, как происходит регистрация совпадающих во времени импульсов. Будем считать, что формирующие ячейки схемы совпадений срабатывают, если на их входе сигнал превышает некоторую величину U _д и вырабатывают стандартные по амплитуде прямоугольные импульсы длительностью τ _c. Ячейка отбора совпадений срабатывает, если сигналы на нее приходят с расстоянием между передними фронтами импульсов < τ _c. Может показаться, что точность установления одновременности прихода двух частиц в камеры будет зависеть от величины τ _c. Это действительно так до тех пор, пока τ _c не будет достаточно малым. Найдем эту минимальную величину. Рассмотрим импульсы в плоской камере, работающей на электронном собирании, т.е. d/w⁺ > RC > dlw^-. При облучении камер частицами с одинаковой энергией время нарастания импульса до значения U _д определяется Конечно, в плоской камере не каждый импульс может достичь значения U _д, но если оно будет достигнуто, то за время . Однако это время имеет некоторый разброс, даже если все частицы имеют одинаковую энергию. Флуктуации в величине обусловлены флуктуацией в числе пар ионов, созданных частицей, флуктуацией в величине скорости дрейфа w^-. Статистический разброс в величине и будет тем пределом, до которого имеет смысл уменьшать величину τ _c. При регистрации совпадающих во времени частиц с разными энергиями величина различна для частиц разных энергий. Импульс, созданный частицами с минимальной энергией, будет иметь наибольшее время нарастания до U _д. Минимальное время нарастания будет при ионизации частицами с максимальной энергией. Очевидно, что в этом случае τ _c не имеет смысл выбирать меньше, чем . В цилиндрической (и, тем более, сферической) камере наибольший ток протекает в тот момент, когда электроны подходят к центральному собирающему электроду. Следовательно, разброс в величине будет обусловлен в основном разностью времен движения электронов от места их образования до центрального электрода.

При изучении амплитудных распределений амплитуда импульса от каждой частицы может быть измерена точно только при условии, если импульс от предыдущей частицы закончился (емкость полностью разрядилась). Продолжительность импульса складывается из времени нарастания (не больше времени дрейфа зарядов от места образования до электродов камеры) и времени спада, определяемых постоянной RC.