Позиционно-чувствительные детекторы на основе чистых благородных газов для регистрации слабоионизирующих частиц и полей ядерных излучений

• Автор: Болоздыня, Александр Иванович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 246 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЧИСТЫЕ БЛАГОРОДНЫЕ ГАЗЫ КАК РАБОЧЕЕ ВЕЩЕСТВО

ДЕТЕКТОРОВ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ Ч АСТИЦ И ЯДЕРНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ

1.1. Благородные среды как мишень для ионизирующих излучений

1.1.1. Физические свойства благородных газов высокой плотности

1.1.2. Взаимодействие ионизирующих частиц и излучений с благородными средами

1.2. Собирание носителей заряда, фотонов и квазичастиц в благородных средах

1.2.1. Собирание носителей заряда

1.2.2. Размножение электронов в чистых благородных средах

1.2.3. Электролюминесценция

1.2.4. Собирание фотонов
1.2.5. Регистрация сигналов в криогенных твердых благородных газах
1.3. Эффекты вблизи поверхности раздела фаз
1.3.1. Электроны вблизи поверхности раздела фаз
1.3.2. Термоэлектронная эмиссия
1.3.3. Эмиссия горячих электронов
1.3.4. Перенос электронов вдоль границы раздела фаз
1.3.5. Эмиссия электронов из локализованных состояний
1.3.6. Эмиссия заряженных носителей из-за гравитационной
неустойчивости поверхности жидкости в сильных ПОЛЯХ
1.4. Очистка рабочих сред детекторов
1.4.1. Время жизни носителей электрического заряда
1.4.2. Технология сверхтонкой очистки
1.5. Технология охлаждения массивных детекторов Выводы
Глава 2. СЩШТИЛЛЯЦИОННЫЕ ПОЗИЦИОННО-ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ
ДЕТЕКТОРЫ
2.1. Сцинтилляционные детекторы на сжиженных благородных газах для

физики высоких энергий
2.1.). Гомогенные сцинтилляционные калориметры
2.1.2. Гранулированные калориметры
2.1.3. Калориметры типа «бочка»
2.2. Позиционно-чувствительная регистрация тепловых нейтронов Выводы
Глава 3. ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ПОЗИЦИОННО-ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ
ДЕТЕКТОРЫ
3.1. Принцип действия электролюминесцентных детекторов
3.2. Спектрометрические электролюминесцентные детекторы
3.2.1. Цилиндрические сцинтилляционные пропорциональные счетчики
3.2.2. Плоскопараллельные ЭЛД
3.2.3. Сцинтилляционные пропорциональные счетчики со сферическим полем
3.3. Электролюминесцентные камеры
3.3.1. Аналоговые камеры
3.3.2. Цифровые изображающие ЭЛД Выводы
Глава 4. ЭМИССИОННЫЕ ПОЗИЦИОННО-ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ
4.1. Эмиссионный метод регистрации
4.2. Ионизационные эмиссионные детекторы
4.2.1. Эмиссионные ионизационные камеры на тяжелых благородных газах
4.2.2. Эмиссионные ионизационные камеры на жидком гелии
4.2.3. Эмиссионные ионизационные камеры на органических жидкостях
4.3. Искровые эмиссионные детекторы
4.3.1. Эмиссионная искровая камера
4.3.2. Эмиссионная стримерная камера
4.4. Эмиссионные детекторы с газовым усилением

4.5. Электролюминесцентные эмиссионные детекторы
4.5.1. Электролюминесцентые эмиссионные одноканальные детекторы
4.5.2. Электролюминесцентные эмиссионные камеры Выводы
Глава 5. ЖИДКОСТНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ С ТРЕХМЕРНОЙ ПОЗИЦИОННОЙ
ЧУВ СТВИТЕЛЬНОСТЬЮ
5.1. Одновременное использование ионизационного и сцинтилляционного сигналов
5.1.1. Улучшение энергетического разрешения
5.1.2. Жидкостные времяпроекционные камеры
5.2. Эмиссионные времяпроекционные камеры
5.2.1. Одноканальные жидкоксеноновые времяпроекционные камеры
5.2.2. Двухканальные жидкоксеноновые времяпроекционные камеры
5.2.3. Многоканальные жидкостные времяпроекционные камеры
5.3. Эмиссионный детектор «без стенок»
5.4. О возможностях криогенных детекторов Выводы
Глава 6. РЕГИСТРАЦИЯ СЛАБОИОНИЗИРУЮЩИХ ЧАСТИЦ С ПОМОЩЬЮ ДЕТЕКТОРОВ С ТРЕХМЕРНОЙ ПОЗИЦИОННОЙ
ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬЮ
6.1. Методы подавления фонов в экспериментах по поиску слабоионизирующих частиц
6.1.1. Анализ формы сцинтилляционного сигнала
6.1.2. Многомерный параметрический анализ
6.1.3. Анализ топологии событий
6.1.4. Одноэлектронные фоны
6.2. Эмиссионные камеры для поиска темного вещества во Вселенной
6.2.1. Первое предложение по использованию эмиссионного детектора
6.2.2. Эксперимент XENON
6.2.3. Эксперимент LUX
6.2.4. Следующее поколение детекторов вампов

благородных конденсированных сред собраны в Табл.1.6, а для жидкого ксенона показаны в зависимости от длины волны на Рис, 1.6.
Таблица 1.6. Коэффициенты преломления конденсированных фаз тяжелых благородных
Среда Фаза Т,К Длина волны, нм Коэффициента преломления Ссылки
Аг ж тт 546,1 1.2316 [54]
Аг т тт 546.1 1.2334 [54]
Кг ж тт 546.1 1.298 [54]
Кг т тт 546.1 1.346 [54]
Хе ж тт 546.1 1.385 [54]
Хе ж тт 180 1.57 [52]
Хе ж 170 178 1.69+0.02 [56]
Хе т тт 546.1 1.443 [54]
СНд ж 94 670 1.2872 [55]
изооктан ж 293 D 1.3914 ChemBlink
н-гексан ж 293 D 1.3749 ChemBlink
ТМР ж 293 D 1.3347 ChemBlink
TMSi ж 293 D 1.3585 ChemBlink
Примечания: D - линия Na D (589.59 нм); тетраметилсилан; тт - тройная точка, изооктан -данные веб-сайта Database of Chemicals.
ТМР -тетраметилпентан; TMSi -2, 2, 4-триметилпентан; ChemBlink -
Рис. 1.6. Коэффициент преломления в зависимости от длины волны света в жидком ксеноне вблизи тройной точки: линия - расчеты [54], точки - экспериментальные данные [52].