Научный руководитель: Дружинин Владимир Прокопьевич, к.ф.-м.н.

В 90-е годы в ИЯФ СО РАН разработан быстрый однокоординатный беспараллаксный детектор рентгеновского излучения ОД3 [1,2]. К настоящему времени построено несколько установок класса OD3, которые успешно используются в ряде центров синхротронного излучения в России и за рубежом [3,4].

Эти детекторы позволяют регистриривать фотоны, рассеянные на угол до 30^0. В то же время существует ряд задач, в которых представляет интерес регистрация \gamma-квaнтов с углом рассеяния существенно больше 30^0. С этой целью с конца 1999 в ИЯФ им. Г.И.Будкера ведется разработка детектора OD120. Данный детектор не имеет принципиального ограничения на угол регистрации рассеянного \gamma-квaнта и обладает следующими проектными характеристиками:

• скорость регистрации - до 10^7фотонов/сек;
• отсутствие параллаксной ошибки для всех углов регистрации при фиксированном фокусном расстоянии;
• точность измерения координаты ~0.5*10^{-3}рад при фокусном расстоянии 30см;
• диапазон энергий регистрируемых фотонов: 5-10кэВ при рабочем давлении 1атм;
• эффективность регистрации ~30%.

Детекторы семейства ОД выполнены на основе газонаполненных дрейфовых камер, работающих в пропорциональном режиме. После попадания и поглощения рассеянного образцом фотона в газовом объеме детектора электроны первичной ионизации дрейфуют к аноду, где в сильном электрическом поле развивается лавина. Образовавшийся пространственный заряд лавины наводит заряд на катодные стрипы. Этот заряд регистрируется и оцифровывается электроникой детектора. По распределению наведенного заряда определяется координата точки конверсии \gamma-квaнта.

Для обеспечения однородности характеристик детектора (эффективность регистрации, координатное разрешение, загрузочная способность) по углу и одновременного исключения параллаксной ошибки вместо перпендикулярного относительного расположения анодных проволочек и катодных стрипов используется параллельное. При этом в случае определения координаты по номеру сработавшей проволочки измерительная точность определяется шагом анодных проволок и составляет ~1мм. Для более точного определения координаты возможно использование метода центра тяжести распределения наведенного на стрипы заряда.

Учет асимметрии распределения пространственного заряда в лавине, связанной с траекторией дрейфа ионизации близи анода, позволяет получить точность измерения координаты до 30мкм [5,6,7].

К настоящему времени проведено полное моделирование детектора, с помощью которого оптимизированы конструкция и электродная структура дрейфовой камеры: шаг анодных и катодных проволочек, величина зазора анод/катод, величина дрейфового и анодного потенциалов, диаметр анодных проволочек и др. Расчетное разрешение детектора составляет 20-25мкм. При моделировании учитывались диффузия электронов при дрейфе, размер облака первичной ионизации, распределение силовых линий электрического поля. (Можно ли не учитывать последнее при моделировании?) Конечная дискретность оцифровки вносит систематическую ошибку: для 10-ти разрядных АЦП погрешность восстановления координаты может достигать 60мкм. Данное координатное разрешение определяет точность измерения угла вылета рассеяного фотона из образца: ~0.3*10^{-3}рад для фокусного расстояния 350мм.

С учетом результатов моделирования разработан прототип детектора с рабочей областью около 120см^2. К настоящему времени изготовлена и испытана дрейфовая камера прототипа, достигнуты режим работы и параметры камеры, согласующиеся с расчетными. Завершаются монтаж считывающей и оцифровывающей электроинки, разработка програмного обеспечения для тестов на пучке СИ.