CC BY
8
УДК 539.1.08
ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ КАСКАДНОЙ КРИВОЙ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ЛИВНЯ В СПЕКТРОМЕТРЕ С КОНВЕРТЕРОМ ИЗ ОРИЕНТИРОВАННОГО КРИСТАЛЛА
В. А. Басков
На основе экспериментальных результатов развития электромагнитных ливней от электронов 26 ГэВ в раз ориентир о ванных и ориентированных вдоль оси (111) кристаллах вольфрама 2.7, 5.8 и 8.4 мм и далее в составном черепковском ливневом спектрометре сделаны, оценки параметров каскадной кривой развития, ливней в
1
фрама.
Ключевые слова: электромагнитный спектрометр, ориентированный кристалл, каскадная кривая.
В рамках программы изучения эффектов квантовой электродинамики в сильных полях ориентированных кристаллов в Физическом институте им. П. Н. Лебедева РАН были проведены экспериментальные исследования развития электромагнитных ливней в ориентированных кристаллах ("аномальных" ливней) от электронов с энергией 28 и 31 ГэВ. Был использован кристалл вольфрама толщиной 1 мм [1 5]. В последующих исследованиях ливневых процессов в ориентированных кристаллах от электронов с энергией 26 ГэВ были использованы толстые кристаллы вольфрама 2.7, 5.8 и 8.4 мм [6, 7]. Для построения энергетической зависимости отклика электромагнитного спектрометра. регистрирующего "аномальные" ливни, необходимо иметь развитие ливней для нескольких энергий электронов в ориентированном конверторе одной толщины.
В данной работе на основе экспериментальных результатов исследований отклика электромагнитного спектрометра с конверторами из ориентированных кристаллов вольфрама 2.7, 5.8 и 8.4 мм при энергии электронов 26 ГэВ. представленных в [6], сделана оценка отклика электромагнитного спектрометра с конвертером из 1 мм кристалла
ФИАН, 119991 Россия, Москва, Ленинский проспект, 53; e-mail: [email protected].
вольфрама при той же энергии электронов. Была сделана оценка параметров каскадной кривой развития электромагнитного ливня в спектрометре [7].
Рис. 1: Зависимость энерговыделения в счетчиках СЧЛС от толщины вольфрамового кристаллического конвертора (энергия электронов Е = 26 ГэВ; конвертор раз ориентирован (а) и ориентирован вдоль оси (111) (б); (АЕ) - средняя энергия ливня, выделившаяся в счетчике СЧЛС; ^ - толщина конвертора; номера счетчиков СЧЛС указаны справа от кривых).
Исследования ливневых процессов в кристаллах были выполнены на установке "Каскад" на электронном канале 2В ускорителя ИФВЭ [9].
В качестве конверторов использовались кристаллы вольфрама (Х0 = 3.5 мм, Х0 -радиационная длина), находящиеся при комнатной температуре Т = 293 К. Ориентация кристаллов осуществлялась вдоль оси (111), кристалл считался разориентированным (аморфным) при © = 20 — 30 мрад. Мозапчность кристаллов составляла А©^ ~ 1 мрад. В эксперименте использовался пучок электронов с энергией Е = 26 ГэВ с расходимостью \и| < 0.1 мрад по основанию [6, 9].
Рис. 2: Зависимости положения максимума каскадной кривой (Ьтах) (1, 3) и среднего энерговыделения в максимуме каскадной кривой ((АЕтах)) (2, 4) от толщины раз ориентированного кристалла (средняя энергия электронов в пучке - Е = 26 ГэВ; • -кристалл перед СЧЛС отсутствует); = 293 К; 1 и 2 - кристалл разориентирован (О > 20 мрад); 3 и 4 - кристалл ориентирован вдоль оси (111) (0 = 0)).
Для регистрации электромагнитных ливней использовался составной черенковский ливневый спектрометр (СЧЛС), находящийся в 45 см за конвертером. СЧЛС состоял из 10 независимых светоизолированных счетчиков (радиаторов) из свинцового стекла ТФ-1. Счетчики имели одинаковый размер 100 хЮО м м2 и толщи ну 1Х0 [9, 10].
В [6] приведены дифференциальные (каскадные) кривые развития электромагнитных ливней от электронов с энергией 26 ГэВ, выходящие из разориентированных и ориентированных кристаллов вольфрама и далее продолжающие развиваться в СЧЛС. На рис. 1 представлены те же каскадные кривые в терминах зависимости энерговыделения в каждом счетчике СЧЛС от толщины разориентированного (а) и ориентированного кристалла (б). Анализ кривых рис. 1 даёт возможность по зависимости энерговыделения в каждом счетчике СЧЛС получить значения энерговыделения в счетчиках СЧЛС для толщин кристаллов в диапазоне < 3Х0.
Для построения оценочных каскадных кривых необходимо дополнительно знать зависимости положения максимума каскадной кривой и величину энерговыделения ливня в максимуме каскадной кривой от толщины разориентированных и ориентированных кристаллов. Указанные зависимости, полученные также на основе данных [6], представлены на рис. 2.
Рис. 3: Каскадные кривые развития электромагнитного ливня в C4JIC от электронов с энергией 26; 28 и 31 ГэВ при разориентированном (О > 20 мрад) и ориентированном вдоль оси (111) (О = 0) кристаллическим вольфрамовом конвертором ((AE) - средняя энергия ливня, выделившаяся в счетчике СЧЛС; tW и tccss _ толщины кристаллов и СЧЛС, соответственно; TW = 293 К; • - эксперимент; ■ - оценка; энергия электронов на рисунке в ГэВ показана слева от кривых).
Выделяя на рис. 1 и 2 точки, соответствующие некоторой заданной толщине кристалла вплоть до Ьж < 3Х0, можно получить все параметры (энерговыделение, положение максимума каскадной кривой и энерговыделение в максимуме каскадной кривой) развития ливня в СЧЛС при энергии электронов 26 ГэВ и, в частности, для кристалла
толщиной 1 мм = 0.28Х0). Штрихпунктирные линии на рис. 1 и 2 соответствуют толщине 1 мм.
На рис. 3 представлены каскадные кривые развития электромагнитного ливня в СЧЛС при разориентированном и ориентированном конверторе и энергии электронов 26 ГэВ, полученные из оценок, в совокупности с каскадными кривыми при энергии электронов 28 и 31 ГэВ. полученные с тем же конвертором экспериментально [6, 7].
Таким образом, на основе экспериментальных результатов развития электромагнитных ливней от электронов 26 ГэВ в разориентированньтх и ориентированных вдоль оси (111) кристаллах вольфрама 2.7, 5.8 и 8.4 мм и далее в СЧЛС сделаны оценки параметров каскадной кривой развития ливней в спектрометре с конвертером из 1 мм кристалла вольфрама при энергии электронов 26 ГэВ.
ЛИТЕРАТУРА
[1] В. А. Басков. В. В. Ким. Б. И. Лучков. В. К). Тугаенко. Краткие сообщения по физике ФИАН 39(8), 16 (2012).
[2] В. А. Басков, В. В. Ким, В. А. Хабло, ПТЭ 4, 13 (2010).
[3] V. A. Baskov, V. A. Ivhablo, V. V. Kim et al., Xucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. В 145, 92 (1998).
[4] В. H. Байер, В. А. Басков, В. Б. Ганенко и др., ЖЭТФ 101, 1351 (1992).
[5] В. А. Басков, В. В. Ким, В. А. Хабло, В. И. Сергиенко, Сообщение на рабочем совещание по исследованию эффектов, возникающих при взаимодействии электронов и фотонов с ориентированными кристаллами, ОФВЭ ФИАН, Троицк (1987).
[6] В. А. Басков, Краткие сообщения по физике ФИАН 39(10), 8 (2012).
[7] В. А. Басков, Препринт ФИАН № 9, Москва (2012).
[8] В. А. Басков, В. В. Ким, В. А. Хабло, ПТЭ № 4, 13 (2010).
[9] В. А. Басков, В. В. Ким, В. А. Сергиенко, В. А. Хабло, ПТЭ № 5, 58 (1990).
[10] В. А. Басков, А. С. Белоусов, В. В. Ким и др., ПТЭ № 5, 66 (2011).
Поступила в редакцию 10 октября 2012 г.
