Время-проекционная камера

В 1974 году американским физиком и изобретателем Д. Нюгреном был изобретён гибрид дрейфовой камеры, который в последствии получил название время-проекционной камеры (ВПК). Первая время-проекционная камера была построена под его руководством группой из LBNL*  для электрон-позитронного коллайдера в Стенфорде. Регистрируя одновременно большое количество треков, ВПК оказалось хорошо приспособленой к коллайдерной физике.

*Национальная лаборатория имени Лоуренса в Беркли

                       

Принцип устройства время-проекционной камеры

По сути ВПК есть одна большая (размеров в несколько метров), цилиндрическая дрейфовая ячейка, заполненная газом. В центре ВПК параллельно торцам её цилиндра расположен катодный диск, который окружает окружает точку взаимодействия встречных пучков и делит дрейфовую область на две части. На торцах цилиндра расположены многопроволочные пропорциональные камеры, необходимые для регистрации пришедших зарядов и восстановления траектории частицы. Во всём объёме камеры вдоль её оси  при помощи дополнительных электродов создано однородное электрическое поле.

Рассмотрим принцип действия ВПК. Релятивистская частица, попадая в такую камеру, ионизирует на своём пути газ. Образующиеся при этом первичные и вторичные электроны под действием однородного электрического поля равномерно дрейфуют к  торцам цилиндра (т. е. к пропорциональным камерам - анодным проволочкам). А образовавшиеся ионы – к катодному диску. Во избежание сильного рассеяния  электронов и их перекрытию при прохождении большого расстояния в дрейфовой области параллельно электрическому полю прикладывается ещё и магнитное поле, что позволяет помимо определения координат измерять также импульс. Таким образом, закрученный ионизационный след, который оставляют частицы при пролете сквозь дрейфовую ячейку на всём своём пути сохраняет свою пространственную форму. Их траектории как бы «проецируются» на торцы камеры. Координаты x и y (угловая и радиальная координата) фиксируются многопроволочными пропорциональными камерами, расположенными на торцах, координата z (координата вдоль оси цилиндра) определяется по времени дрейфа свободных электронов от момента своего образования до соответствующей анодной проволоки пропорциональной камеры. Благодаря этому удается восстановить трехмерную картину движения частиц.