Применение тонких сцинтилляционных счетчиков в детекторах частиц (обзор)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассматриваются конструкции и характеристики тонких сцинтилляционных счетчиков толщиной не более нескольких мм с большой геометрической апертурой. Такие счетчики с высоким световыходом и, соответственно, с высокой эффективностью регистрации заряженных частиц находят широкое применение в ядерной физике и физике частиц, а также в установках контроля бета-загрязнений одежды и различных предметов посредством выделения сигналов от низкоэнергетических электронов на фоне гамма-излучения. В этих применениях именно минимальная толщина сцинтиллятора при необходимых больших геометрических размерах детектора определяет высокую эффективность счетчиков в указанных экспериментах и установках контроля бета-загрязнений.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. В. Бреховских

Институт физики высоких энергий им. А.А. Логунова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Автор, ответственный за переписку.
Email: brekhovs@ihep.ru
Россия, Протвино

А. М. Горин

Институт физики высоких энергий им. А.А. Логунова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Email: brekhovs@ihep.ru
Россия, Протвино

В. А. Дятченко

Институт физики высоких энергий им. А.А. Логунова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Email: brekhovs@ihep.ru
Россия, Протвино

С. В. Евдокимов

Институт физики высоких энергий им. А.А. Логунова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Email: brekhovs@ihep.ru
Россия, Протвино

А. А. Зайцев

Объединенный институт ядерных исследований

Email: brekhovs@ihep.ru
Россия, Дубна

В. И. Изучеев

Институт физики высоких энергий им. А.А. Логунова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Email: brekhovs@ihep.ru
Россия, Протвино

М. В. Медынский

Институт физики высоких энергий им. А.А. Логунова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Email: brekhovs@ihep.ru
Россия, Протвино

В. И. Рыкалин

Институт физики высоких энергий им. А.А. Логунова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Email: brekhovs@ihep.ru
Россия, Протвино

С. А. Садовский

Институт физики высоких энергий им. А.А. Логунова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Email: brekhovs@ihep.ru
Россия, Протвино

А. А. Шангараев

Институт физики высоких энергий им. А.А. Логунова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Email: brekhovs@ihep.ru
Россия, Протвино

Список литературы

  1. http://www.oka.ihep.su/
  2. Боголюбский М.Ю., Евдокимов С.В., Изучеев В.И., Паталаха Д.И., Полищук Б.В., Садовский С.А., Соловьев А.С., Столповский1 М.В., Харлов Ю.В., Кузьмин Н.А., Обудовский В.П., Петухов Ю.П., Сычков С.Я. // ЯФ. 2013. Т. 76. № 11. С. 1389.
  3. https://doi.org/10.7868/S0044002713110044
  4. Евдокимов С.В., Изучеев В.И., Кондратюк Е.С., Полищук Б.В., Садовский С.А., Харлов Ю.В., Шангараев А.А. // Письма в ЖЭТФ. 2021. Т. 113. № 5. С. 291.
  5. https://doi.org/10.31857/S1234567821050013
  6. Горин А.М., Евдокимов С.В., Зайцев А.А., Изучеев В.И., Полищук Б.В., Романишин К.А., Рыкалин В.И., Садовский С.А., Харлов Ю.В., Шангараев А.А. // Письма в ЖЭТФ. 2023. Т. 118. № 9. С. 629.
  7. https://doi.org/10.31857/S1234567823210012
  8. Горин А.М., Евдокимов С.В., Зайцев А.А., Изучеев В.И., Кондратюк Е.С., Полищук Б.В., Рыкалин В.И., Садовский С.А., Харлов Ю.В., Шангараев А.А. // Известия РАН. Серия физическая. 2023. Т. 87. № 8. С. 1109. https://doi.org/10.31857/S0367676523701995
  9. Рыкалин В.И., Рахматов В.Е., Соловьев Ю.А. // ПТЭ. 1993. № 2. С.243.
  10. https://cdn.standards.iteh.ai/samples/101010/4e369282c60744eb80a7f64c8679aa52/IEC-61098-2023.pdf
  11. Gorin A., Dyatchenko V., Kovalev V. // Nuclear.Inst. and Methods in Physics Research A. 2020. V. 952 P. 162129.
  12. https://eos.su/ru/products-tech/products/silikonovye-kompaundy-siel.html
  13. Рыкалин В.И., Медынский М.В., Джорджадзе В.П., Бицадзе Г. С. РФ Патент. RU2607518C1, 2017.
  14. https://ru.wikipedia.org/wiki/MINOS
  15. https://atlas.cern.ch/
  16. https://www.bnl.gov/rhic/export1/phenix/www/phenix_bnl.html
  17. https://www.manualslib.com/manual/2056163/Sensl-C-Series.html
  18. Buzhan P., Karakash A. // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1689. P. 012011.
  19. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1689/1/012011
  20. https://www.kuraray.com/uploads/5a717515df6f5/PR0150_psf01.pdf
  21. Дулов Е.Н., Воронина Е.В., Масленникова А.Е., Бикчантаев М.М. Бета-спектроскопия: регистрация спектров бета-частиц, прохождение бета-частиц через вещество. Препринт. Казань: Казанский федеральный университет, 2013. https://kpfu.ru/portal/docs/F1590203643/Beta_LAST_4DAT.pdf
  22. https://www.pe2bz.philpem.me.uk/Comm01/-%20-%20Ion-Photon-RF/-%20-%20Scintillation/Site-001/Crystals/CastPlastic/bc408.htm
  23. https://wiki.jlab.org/ciswiki/images/4/49/EJ-200.pdf

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Фотоумножитель ФЭУ-КС

Скачать (57KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Фото общего вида тонкого сцинтилляционного счетчика с размерами рабочей области сцинтиллятора 1 × 200 × 300 мм3

Скачать (92KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Общий вид тонкого счетчика, расположенного перед мишенью установки Гиперон-М

Скачать (136KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Фото проведения измерения бета-загрязнений с помощью детектора

Скачать (116KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Вид счетчиков детектора: сняты светозащитные пленки-отражатели левого и правого счетчиков, правый счетчик вынут из корпуса

Скачать (120KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Вид счетчика детекторов бета-загрязнений с “домиком” – отражателем из алюминизированного лавсана

Скачать (212KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Общий вид мишенного узла установки Гиперон+ на 18 канале У-70: красным цветом показаны продольные счетчики вето-детектора заряженных частиц, черные тубусы – сцинтилляционные счетчики на основе кристаллов NaI и BGO, внизу видна панель с усилителями для SiPM

Скачать (352KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Фото продольного тонкого счетчика ветодетектора без светоизолирующей бумажной и светоотражающей (Тайвек) оберток

Скачать (142KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Фото продольного тонкого счетчика ветодетектора в сборе

Скачать (52KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Фото общего вида счетчика без светоотражающей и светозащитной оберток: сцинтилляционная пластина с WLS-волокнами, двумя SiPM, к которым присоединены торцы волокон, и электронным модулем

Скачать (127KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Фото общего вида счетчика в сборке

Скачать (99KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Скорость счета (при напряжении смещения 30.5 В) в зависимости от порога дискриминации формирователей: линия с круглыми маркерами – счет шумов и естественного радиоактивного фона счетчика с размерами 50 × 500 × 500 мм3, с использованием WLS и одного SiPM, линия с квадратными маркерами – собственный шумовой счет изолированного SiPM

Скачать (87KB)
Метаданные
14. Рис. 13. Калибровочный спектр при малом количестве фотоэлектронов. Левый пик в спектре соответствует пьедесталу, последующие – импульсам однофотоэлектронных сигналов, двухфотоэлектронных и так далее

Скачать (86KB)
Метаданные
15. Рис. 14. Амплитудный спектр суммы сигналов обоих SiPM при регистрации излучения от источника 207Bi

Скачать (88KB)
Метаданные
16. Рис. 15. Амплитудный спектр суммы сигналов обоих SiPM при регистрации излучения от источника 207Bi с плексовым фильтром

Скачать (83KB)
Метаданные
17. Рис. 16. Зависимости эффективности регистрации электронов от их энергии при значениях напряжения смещения SiPM 30 В: квадратные маркеры – результаты измерений эффективности счетчика загрязнений. Пунктирная, штриховая, сплошная и линия, проходящая через экспериментальные точки, соответствуют расчетным результатам вероятности событий с nфэ ≥ 3, полученным для средних значений чисел, регистрируемых каждым SiPM фотоэлектронов, равных 142, 97, 77 и 45

Скачать (87KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024