Дрейфовая камера

Дрейфовая камера представляет собой наполненный газом ионизационный координатный детектор, внутри которого натянуто множество проволок, подключённый к аноду. Внутри камеры создаётся однородное электрическое поле в момент пролёта частиц через камеру. При этом в объёме камеры в результате ионизации появляются свободные электроны, дрейфующие в электрическом поле вдоль анодных проволочек, создавая электронные лавины. Измеряя время от момента создания поля в камере до прихода электронных лавин к детектору, расположенному в конце камеры, получают координаты частиц, вызвавших возникновение электронной лавины (или ионизацию газовой среды с образованием свободных электронов)^[1].

Параметрами дрейфовой камеры являются пространственное (${\displaystyle 0,1-0,2}$ мм) и временное (единицы наносекунд) разрешение и быстродействие. В зависимости от типа камер (плоские, цилиндрические, сферические) эти параметры различны. Напряжённость электрического поля в дрейфовых камерах различно, в зависимости от конструкции; в среднем составляет величину ${\displaystyle \thickapprox 1}$ кВ/см. Физические размеры дрейфовых камер различны, например, в ЦЕРНе дрейфовая камера имеет размеры ${\displaystyle 2\times 4\times 5}$ м³.

Газовой смесью в дрейфовых камерах служат инертные газы (например, аргон, ${\displaystyle {\ce {Ar}}}$, гелий, ${\displaystyle {\ce {He}}}$, ксенон, ${\displaystyle {\ce {Xe}}}$) с добавками газообразных углеводородов (в частности, используется метан, ${\displaystyle {{\ce {CH4}}}}$, а также бутан, ${\displaystyle {\ce {C4H10}}}$ и другие вещества, ${\displaystyle {{\ce {C2H6}}}}$, ${\displaystyle {{\ce {iC4H10}}}}$, ${\displaystyle {\ce {CO2}}}$, ${\displaystyle {{\ce {CF4}}}}$^[2].

Мультиэлектродная пропорциональная камера (т. н. камера Шарпака) была изобретена Ж. Шарпаком в 1968 году в Европейском центре по ядерным исследованиям (ЦЕРН, Женева), за что ему в 1992 году была присуждена Нобелевская премия по физике «за открытие и создание детекторов частиц, в частности, многопроволочной камеры».

На рисунках 1 и 2 представлены внешний вид цилиндрической дрейфовой камеры (многопроволочной пропорциональной камеры) и схема её устройства.

Дрейфовые камеры используются в научных целях, экспериментальной физике элементарных частиц, в ускорителях высоких энергий в качестве детектора частиц вокруг мишени или при столкновениях пучков частиц (в ускорителях высоких энергий и на встречных пучках используются чаще всего плоские дрейфовые камеры).