Prijs ƒ 3.- "OCTllCO' HA AD

Transcriptie

1 Prjs ƒ 3.- "OCTllCO' HA AD._,-, Ter nzage gelegde, j^-vk Octrooaanvrage Nr./ Int. Cl. G 01 t l/l8. NEDERLAND ludenugsdatum: 25 oktober 1973? Datum van ternzageleggmg: 19 november uur 25 mn. De herna volgende tekst s een afdruk van de beschrjvng met concluse(s) én tekenng(en), zoals deze op bovengenoemde datum werd ngedend. Aanvrager: Ball Brothers Research Corporaton, Boulder, Colorado, Ver.St.v.Amerka. Gemachtgde: Octroobureau Vresendorp & Gaade (Ir.. C. M. R. Davdson c.s.) Dr. Kuyperstraat 6, 's-gravenhage. Ingeroepen recht van voorrang: 17 me 1973, Ver.St.v.Amerka, *+; Korte aandudng: "Postegevoelg tellersysteem voor stralng" De utvndng heeft n het algemeen betrekkng op een postegevoelg tellersysteem voor stralng, en n het bjzonder op een postegevoelge, ut vele draden bestaande proportonele teller met een ntegrale vertragngsljn. 5 Het s dkwjls nodg n het onderzoek van hoge energefysca postonele gegevens te verkrjgen met betrekkng tot onserende stralng. Hoewel postegevoelge stralngstellers ontwkkeld zjn voor deze doelenden, zjn deze systemen net geheel bevredgend gebleken tengevolge van een verschedenhed aan faktoren. 10 Bekende systemen zjn betrekkeljk ngawkkeld en kostbaar, veresen een grote hoeveelhed ondersteunende elektronca, en/of een verschedenhed aan afzonderljke kathodeverbndngen op exacte postes met externe poste-codeernrchtngen.

2 2 Voorbeelden van bekende postegevoelge stralngstelsystemen kunnen geraden worden n de volgende Amerkaanse octrooschrften ^1 3.^83.377; en n een artkel "Electromagnetc Delay Lne Readout for Proportonal Wre Chambers", door E. Grove, K. Lee, V. Perez- 5 Mendez, en J. Spernds, gepublceerd n Nuclear Instruments and Methods, deel 89, bz (1970). Het herboven genoemde artkel leert het gebruk van een externe vertragngsljn n samenhang met een ut veel draden bestaande proportonele kamer tenende een postegevoelghed te verschaffen. Het gebruk van een 10 vertragngsljn s ook bekend, bjvoorbeeld ut het Amerkaanse octrooschrft 3M6.5fk. Met betrekkng tot het herboven beschreven vertragngsljnutlaessyste<$5 omvat de alpemeen gebrukte benaderng het koppelen van de elektrsche out-out van de onserend gas omslutende kamer, ndvdueel 15 van een aantal anode- of kathoderoosterdraden, naar "een afzonderljke externe vertragngsljn om utlezng te verkrjgen. De vertragngsljn verschaft dan de tjdverschllen, de gebrukt worden om de poste te bepalen gebaseerd op de plaats, waar de kathodedraad de de ladng draagt, gekoppeld s n de vertragngsljn. 20 Zelfs dus de betrekkeljk neuwe bekende telsystemen, de een vertragngsljnutlezng gebruken, veresen een aantal kathodedraden de net contnu elektrsch zjn, en daarom de systeemsamenstellng moeljker maken. Aangezen verder een externe vertragngsljn gebrukt wordt s een elektrsche doorvoer voor elke kathodedraad noodzakeljk, en deze systemen 25 leden dkwjls aan sgnaalverles tengevolge van een ondoelmatge koppe- lng of sgnaal varates, bjvoorbeeld van de ene kathodedraad naar een andere voor een gegeven en denteke onsatestmulerng n de kamer. De onderhavge utvndng s een verbeterd postegevoelp stralngstelsysteem, dat eenvoudg en toch betrouwbaar s. De teller gebrukt 30 een enkele kathodevkkelng, de de vervaardgng, samenstellng, en beproevng van de teller vereenvoudgt. De utvndng elmneert de behoefte r aan een afzonderljke externe vertragngsljn, waardoor ongewenste en lastge vervaardgngsstappen geëlmneerd worden, en daarna de hanterng en operatonele egenschappen de noodzakeljkerwjze met bekende systemen 35 verbonden waren. De out-put van de kathodedraad verschaft de nodge tjd- 7 T t. r- A n ƒ " 8 Èï hfa <t e v s «u ö y

3 3 verschllen, waardoor de postonele gegevens van onserende stralng, de n de teller een wsselwerkng utvoert, op nauwkeurge wjze vastgesteld kunnen worden. Een doel van de utvndng s daarom het verbeteren van poste- 5 gevoelge stralngstelsystemen. Een ander doel s het verbeteren van postegevoelge stralngstel'systemen door het aanduden van postonele gegevens va het gebruk vaeen ntegrale vertragngsljn. Een ander doel s het ncorporeren van een vertragngsljn, 10 de functoneert als de kathode, n de kamer van de teller. Weer een ander doel s het combneren van de functe van de kathodedraad, waarn een elektrsche ladng genduceerd,s, met de vertragngsfuncte van deze ladng om de poste aan te duden, waar de ladng genduceerd was. Een verder doel s het verbeteren van postegevoelge, 15 ut vele draden bestaande proportonele tellers door kathodedraden te gebruken als ntegrale tellervertragngsljnen op vaste afstanden de anodedraden. Weer een ander doel van de utvndng s het verbeteren van postegevoelge, ut vele draden "bestaande proportonele tellers door 20 een.ntegrale vertragngsljn te gêruken, bestaande ut êên enkele kathode-- draad de schroefljnvormg gewkkeld s en parallel s aangebracht aan een vlak cn parallel stolsel van anodedraden. Een ander doel s het verschaffen van een postegevoelge, ut vele draden bestaande proportonele teller met een ntegrale vertragngs- 25 ljn, de betrekkeljk eenvoudg s en toch betrouwbaar en weng ondersteunende elektronca verest. Weer een ander doel s het verbeteren van postegevoelge, ut vele draden bestaande proportonele tellers door een ntegrale vertragngsljn als contnue kathode te gebruken, waardoor alleen een elektr- 30 sche bevestgng aan de-enden daarvan nodg s. Weer een ander doel s het verbeteren van postegevoelge, ut vele draden bestaande proportonele tellers door een nherente ntegrale vertragngsljn te gebruken, waardoor de behoefte aan een externe vertragngsljn geëlmneerd wordt. 35 Deze en andere, doelenden worden verkregen n overeenstemmng

4 b met de utvndng, de een postegevoelge, ut vele draden bestaande proportonele teller voorzet van een ntegrale vertragngsljn, de een of meer ntegrale kathodewndngen omvat welke effekteve vertragngsljnen verschaffen om de gewenste postonele gegevens van deeltjes te bepalen. 5 De utvndng wordt n de volgende beschrjvng nader toege- lcht aan de hand van de tekenngen. Fguur 1 s een persnektvsch aanzcht, waarbj de bovenzjde fedealteljk s weggesneden en waarbj de postogevoelpe, ut vele draden bestaande proportonele teller volgens de utvndng s weerpepeven. 10 Fguur 2 s een bovenaanzcht, waarbj de bovenzjde s verwjderd, van de postegevoelge, ut vele draden bestaande proportonele teller volgens fguur 1. Fguur 3 s een zjaanzcht van de postegevoelge, ut vele draden bestaande proportonele teller volgens fguur Fguur b s een schematsche weergave, de de onsate van gas toont n de postegevoelge, ut vele draden bestaande proportonele teller welke n fguur 1 s weergegeven, wanneer onserende stralng daarmede reageert. Fguur 5 s een schematsche weergave, de de negng llustreert 20 van elektronen om zch te verzamelen hj de anode, wanneer onserende stralng reageert met de postegevoelge, ut vele draden bestaande proportonele teller welke n fguur 1 s weergegeven, om een netto posteve ladng achter te'laten n het gas tengevolge van de posteve onen. 25 Fguur 6 s een blokschema, dat toont hoe de proportonele teller gebrukt kan worden met een bewerkngscrcut om postonele gegevens van onserende stralng te bepalen. Beschrjvng van de voorkeursutvoerng. De utvndng-verschaft een apparaat om tjdverschllen n 30 elektrsche sgnalerr te produceren, de ndcatef zjn voor postonele gegev-ens van onserende stralng zonder dat het nodg s ndvduele kathode-» draden te koppelen met externe nrchtngen, zoals externe vertragngsljnen of ndvduele versterkers. Deze tjdverschllen verschaffen de nformate. om het punt te bepalen, waar de onserende stralng reageert met het gas 35 n de teller. Zoals herboven beschreven s koppelen de bekende systemen het

5 5 elektrsche out-put sgnaal van ndvduele kathodedraden net nrchtngen, de zch buten de ut vele draden bestaande teller bevnden, of zj gebruken n het geheel geen'vertragngsljntechnek. Wanneer externe nrchtngen gebrukt worden, wordt de stralngsposte bepaald gebaseerd n 5' op de plaats, vaar de kathodedraad de de ladng draagt, verboden s met Ae externe nrchtng. In de Voorkeursutvoerng van deze utvndng omvat het kathoderooster een enkele draad de gewkkeld s op een freem op een n het algemeen rechthoekge èn schroefljnvormge maner, welk freem parallel s opgesteld aan een vlak stelsel van anodedraden. De aldus gewkkelde 10 Kathodedraad vertoont elektromagnetsche vértragngsljnegenschappen, vaardoor de behoefte aan een «xterne vertragngsljn geëlmneerd vordt en de tjdverschllen verschaft worden, de nodg zjn om de stralngsposte n een rchtng vast te stellen. In de fguren heeft de referente 9 n het algemeen betjekkng 15 op het postegevoelge, ut Vele draden bestaande proportonele telsysteem volgens de utvndng. Zoals Weergegeven n de fguren 1, 2 en 3 omvat dt telsysteem een freem 11 van een conventoneel net-geledend materaal of een andere nrchtng voor het mechansch ondersteunen van de herna te beschrjven dradenconstructe, de grondvlakken 13 en 1U bezt welke 20 op conventonele wjze parallel daaraan en op afstand daarvan zjn opgesteld. Koals weergegeven n fguur 1 bezt het freem een aantal door geljke afstanden gescheden anodedraden 16, de zch daardoorheen utstrekken tuséen twee tegengestelde zjden van het freeï, waarbj de anodedraden parallel sjn aangebracht aan de twee Overbljvende zjden van het freem en verbonden 25 Zjn met een geleder 17, de gekoppeld s met de anodeklem 18. De anodeklem 18 s gewoonljk verbonden me een bronranposteve spannng. De anodedraden kunnen op conventonele wjze op het freem gemonteerd zjn, maar zoals weergegeven n fguur 1 bevnden zj zch tussen en zjn bevestgd aan de twee tegengestelde zjden van het freem. 30 Verder s een kathodedraad, of wkkelng, 20 gewkkeld over de tvee resterende tegenggstel.de zjden van het freem, zodat de hartljn van de wkkelng parallel verl opt aan het stelsel van anodedraden en daarvan gescheden s. De kathodedraad strekt zch ut over de bovenzjde en onderzjde van het freem, zoals weergegeven n de fguren 1 en 3. De kathodedraad 35 endgt op klemmen 22 en 23, zoals weergegeven n de fguren 1 en 2.

6 6 Ook kan de kathodedraad of wkkelng 20 gewkkeld worden op een afzonderljk freem, dat dezelfde afmetngen heeft als het anodestelsel. Deze kathodewkkelng s dan parallel gemonteerd aan elke zjde van het anodestelsel. Afhankeljk van de specfeke toepassng kunnen de kathode- 5 draden geplaatst worden onder elke hoek ten opzchte van de anodedraden. In bedrjf s de teller omsloten door een hus (net weergegeven) en een passend gas (d.w.z. een gas zoals argon en methaan, de n een verhoudng van 9:1 zjn gemengd, welk gas geonseerd kan zjn en een secundare onsate zal produceren bj de anode) wordt n het hus gevoerd, 10 zoals bekend s. Ionserende stralng wordt dan door de teller gevoerd en de poste van de reacte wordt bepaald. Postegevoelge stralngstellers zjn bekend, en dus zullen de verdere constructe van het freem of andere steuntechneken en hun werkng net verder n detal beschreven worden. Detals van deze constructes en hun werkng zjn beschreven n de bekende 15 technek en n de herboven genoemde octrooschrften en het artkel. Zoals weergegeven n fguur h wordt nadat de teller met een passend gas gevuld s, het gas geonseerd vanneer onserende stralng reageert bnnen de teller. Aangezen de anode postef s, worden de vrje elektronen versneld tot een hoge energe bj de anode en een secundare 20 onsate wordt geproduceerd. Dt resulteert n een vermengvuldgng van het oorspronkeljke aantal vrje elektronen en, zoals aangedud n fguur 5, produceert een gebed met ntense onsate bj-de anode. De meeste opgewekte elektronen worden verzameld op de anode, waardoor een netto posteve ladng n het gas overbljft tengevolge van de posteve onen. Deze pos- 25 teve ladng nduceert een spannng op de kathodedraden, de omgekeerd evenredg s met de afstand tussen de kathodedraad en de nosteve ladng. Dt genduceerde spannngsprofel wordt dan n de tjd geanalyseerd, zoals herna beschreven wordt, en de poste van de ogenblkkeljke onserende stralng wordt daardoor bepaald. Deze metng werd tot nu toe gedaan door 30 extern gemonteerde nrchtngen. Met deze utvndng wordt evenwel deze metng drekt verkregen, van de kathodedraad 20, de nherent werkt als een vertragngsljn. Het op de vertragngsljn (kathodedraad 20) genduceerde sgnaal plant zch voort langs de draad met een snelhed, de karakterstek s 35 voor de vertragngsljnconstanten. De tjd van aankomst van de mpuls bj de

7 7 ut-put s daarom een maatstaf van de ogenblkkeljke poste.van de onserende stralng. Aangezen de spannng genduceerd wordt bj meerdere postes op de kathodedraad, s het mogeljk öe stralngsposte te nterpoleren tussen deze draden. De utendeljke systeemnauwkeurghed s een 5 functe van de energeneerslag, gasversterkng, draadafstand en elektro- nsche rus, de zullen varëren n verschllende toepassngen. De kathodedraad s gewkkeld als een contnue spoel (zoals weergegeven n de fguren 1, 2 en 3) en.werkt als een nductor (L), waarvan de nductante evenredg s met het aantal wndngen en het dwarsdoorsnede- 10 oppervlak van de spoel. De spoel bezt ook een parastare capactet (C) naar de anodedraden en naar de grondvlakken. Dt heeft tot gevolg dat de kathodedraad werkt als een elektromagnetsche Vertragngsljn met de volgende gedealseerde egenschappen: vertragng = \ LC 15 Karaktersteke mpedante = VLTC De poste van de ogenblkkeljke onserende stralng wordt bepaald door de verstreken tjd waar te nemen, de de mpuls nodg heeft om de out-putklem te bereken of kan gemeten worden door het meten van het tjdverschl tussen de mpulsen op de twee out-putklemmen. 20 Fguur 6 toont n blokschema een bewerkngsschakelng 28, de verbonden kan zjn met de klemmen 22 en 23 van öe teller 9 om dt doel te bereken. Zoals weergegeven n fguur 6.zjn de klemmen 22 en 23 (verbonden met de enden van de kathodedraad 20) gekoppeld met versterkers 30 en 31, welke versterkers op hun beurt zjn verbonden met dscrmnators 33 en 3^. 25 De out-put van de dscrmnators s gekoppeld met een tjd-hoogteomzetter 36, waarvan de out-put gekoppeld s met een mpuls-hoogteanalysator 38. Deze bewerkngscrcuts zjn bekend en een meer gedetalleerde beschrjvng van deze crcuts kan gevonden worden bjvoorbeeld n de Amerkaanse octrooschrften 3.^ en *+, evenals n het herboven vermelde 30 artkel. ' ' Hoewel de utvndng s beschreven met betrekkng tot een voorkeursutvoerng, zal het dudeljk zjn dat verschedene veranderngen aangebracht kunnen worden en equvalente elementen gebrukt kunnen worden voor elementen daarvan zonder het kader van de utvndng te verlaten. 35 Het s bjvoorbeeld net 'nodg dat de kathodewkkelng het anodestelssl f A l r* e* n ƒ 3 S *ï :. \ 1 r, "

8 8 omreeft. Het anodestelsel kan opgesteld worden buten de rumte, de door de kathodewkkelng 20 omgeven wordt, maar daaraan grenzend. Verder kan de vertragngsljnegenschap van de kathodedraad verkregen vorden door een andere dan een sehroefljnvormge -rechthoekge confgurate; de kathode- 5 draad 20 kan bjvoorbeeld aangebracht worden tussen de zjden van het freem 11 n een enkel vlak n plaats van gewkkeld te zjn rond de tegengestelde zjden daarvan, zoals herboven beschreven s. Verder kunnen de anodedraden 16 net parallel verlopen aan de hartljn van de kathodevkkelnf 20; de anodedraden 16 kunnen bjvoorbeeld loodrecht op de hartljn van de 10 kathodewkkelng 20 geplaatst zjn. Deze herboven genoemde modfcates kunnen gecombneerd worden, waarbj twee kethodewkkelngen gebrukt worden n parallelle vlakken, maar met hun hartljnen wederzjds loodrecht, waarbj de anodedraden 16 zch utstrekken n een vlak tussen de twee kathodedraadvlakken, waardoor een postonele nformate n twee loodrechte 15 hartljnen verschaft wordt. Concluses 1. Postegevoelg, ut vele draden bestaande proportonele teller, gekenmerkt door een steunnrchtng de een omhullng vormt voor het bevatten van een onserend gas, een aantal door de steunnrchtng 20 gedragen anodedraden, welke anodedraden van elkaar gescheden zjn, een eerste met de anodedraden verbonden klemnrchtng om daarmede een elektrsche ladng te koppelen, een contnue kathodedraad naast de steunnrchtng en gescheden van de anodedraden, zodat een elektrsch sgnaal daarn geïnduceerd wordt bj het optreden van een onserende stralng 25 daarnaast, en een tweede met de kathodedraad verbonden klemnrchtng om een sgnaal te koppelen, dat ndcatef s voor de postef van de onserende stralng,- de reageert bnnen de steunnrchtng wanneer de eerste en de tweede kler.nrchtnp verbonden zjn om een spannngsverschl tussen de anodedraden en de kathodedraad te produceren Postegevoelg, ut vele draden bestaande proportonele teller volgens concluse 1, met het kenmerk, dat de teller een bewerkngsschakelng omvat, de verbonden s met de tweede klemnrchtng om de out-put daarvan te ontvangen voor utleesdoelenden. 3. Postegevoelge, ut vele draden bestaande proportonele 35 teller volgens concluse 1, met het kenmerk, dat de steunnrchtng bestaat

9 9 ut een freem met eerste en tweede paren zjorganen, waarbj elk orgaan van een paar tegengesteld '-s 'aan het andere orgaan van het respekteve paar, waarbj het eerste paar zjorganen de anodedraden steunt, en waarbj de kathodedraad contnu gewkkeld s heen. en terug tussen het tweede paar zjorganen. k. Postegevoelge, ut vele draden bestaande proportonele teller volgens concluse 3, met het kenmerk, dat de teller aardngsorganen -" omvat aan weerszjden van het frasm. 5- Postegevoelge, ut vele draden bestaande proportonele teller volgens concluse 3, met het kenmerk, dat de kathodedraad gewkkeld s: rond het tveede paar zj organen. 6. Postegevoelge, ut vele draden bestaande proportonele teller volgens concluse 5, met het kenmerk, dat elke wndng van de kathodedraad zch n hoofdzaak cp' geljke afstand bevndt van de dchtst nabj zjnde anodedraden. 7«Postegevoelge, ut vele draden bestaande proportonele teller volgens concluse 5 S met het kenmerk, dat de anodedraden zch utstrekken bnnen het volume, dat omsloten wordt door de rond het tweede paar - z jorganen gewkkelde kathodedraad. 8. Postegevoelge, ut vele draden bestaande proportonele teller volgens concluse 7» met het kenmerk, dat elke vndng van de kathodedraad zch n hoofdzaak op geljke afstand bevndt van de dchtst nabj zjnde anodedraden. 9. Postegevoelge, ut vele draden bestaande proportonele teller volgens concluse 8, met- het kenmerk, dat de anodedraden zch utstrekken tussen het eerste paar. zjorganen n een rchtng parallel aan de hartljn van de wkkelng, de gevormd wordt door de kathodedraad rond het tveede paar zjorganen. 10. Postegevoelge, ut vele draden bestaande proportonele teller, gekenmerkt doo'r een freem met eerste en tveede paren gescheden zjorganen, velke paren ^jorganen n hoofdzaak loodecht op elkaar staan, e@n aantal anodedradan &@ bepaalde af&and van elkaar gescheden zjn, velke anodedraden verbonden zjn met het eerste paar zjorganen, een eerste klemnrchtng de verbonden s met de anodedraden om daarmede een elektrsche ladng te koppelen, een kathodedraad de nductef gewkkeld

10 10 s tussen het tweede paar zjorganen, zodat de kathodedraad zch "bevndt naast maar gescheden van de anodedraden, een tweede klemnrchtng verbonden met de kathodedraad, en een bewerkngsschakelng de verbonden s met de tweede klemnrchtng om een op de kathodedraad geproduceerd sgnaal te 5 ontvangen en daarut de poste te bepalen van de onserende stralng, de het op de kathodedraad geproduceerde sgnaal heeft veroorzaakt. 11. Postegevoelge, ut vele draden bestaande proportonele teller volgens concluse 10, gekenmerkt door een paar aardngsvlakken aan weerszjden m het freem en gescheden van de kathodedraad Postegevoelge, ut vele draden bestaande teller volgens concluse 10, met het kenmerk, dat de kathodedraad gewkkeld s rond het tweede paar zjorganen om daardoor twee n hoofdzaak; loodrechte vlakken te vorsen, en waarbj de anodedraden parallel aan elkaar verlopen en verbonden sjn met het eerste paar zjorganen om een ander vlak te vormen, 15 dat n hoofdzaak parallel verloopt aan de door de kathodedraad gevormde twee parallelle vlakken. 13. Postegevoelge, ut vele draden bestaande proportonele teller volgens concluse 10, met het kenmerk, dat de kathodedraad werkt als een vertragngsljn voor het met de sgnaalbewerkngsschakelng gekoppel- 20 de sgnaal. Postegevoelge stralngsteller, gekenmerkt door een steun-' nrchtng, een eerste aantal door de steunnrchtng gedragen draden, welke draden van elkaar gescheden zjn, een eerste met het eerste aantal draden gekoppelde klemnrchtng om daarmede een spannng te koppelen, 25 een contnue nductef rond de steunnrchtng gewkkelde draad, de zch naast maar gescheden van het aantal draden bevndt, zodat daarn een elektrsch sgnaal genduceerd wordt bj het optreden.van een onserende - stralng daarnaast, een tweede met de contnue draad verbonden klemnrchtng voor het produceren van een spannngsverschl met het eerste aantal draden 30 en het koppelen van eên sgnaal daarut, dat genduceerd s door het optreden van onserende stralng daarnaast, zodat het tjdstp van het genduceerde sgnaal ndcatef s voor de poste van de onserende stralng. 15. Postegevoelge stralngsteller volgens concluse met het kenmerk, datcfe eerste klemnrchtng verbonden kan worden met een 35 posteve spannng, terwjl het met de contnue draad gekoppelde sgnaal - /! % y 8 0

11 11 geproduceerd wordt, wanneer gas naast de draden geonseerö wordt tengevolge van de aanwezghed van een onserende stralng, de reageert bnnen de teller. 16. Inrchtng n hoofdzaak zoals beschreven n de beschrjvng èn/of weergegeven n de tekenngen.

12 FIG. 2 J 22^ó(l) 9 T " I 1 1 I _ T T T l I T nr _L _L 1 I F 18' -!6 17 *L r20 / / / / / / r 14 Ball Brothers Research Corporaton

13 20 <j> o O I -O O - I ^ 0 FIG. 4 ^ j - o o t o O O O -(+ HV) aon I O O o o O O O O O I J62 20 o o FIG 5 b o o O 0 O O