А.С. Белоусов, Е.И. Малиновский, Ю.В. Русаков, П.Н. Шарейко
 

                                ИОНИЗАЦИОННЫЕ ПОТЕРИ ЭЛЕКТРОНОВ
                                                         ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ

Работа выполнена в период 1971-1972г.г. на вторичных пучках электронных синхротронов С-25, С-60 и электроном пучке протонного синхротрона У-70 в Протвино. Схема эксперимента приведена на Рисунке 1. Описание выполненных работ и полученные результаты представлено в [1,2].
 

                Рисунок 1. Схема эксперимента по измерению ионизационных потерь
 

Аннотация

      Для измерений ионизационных потерь электронов использовался сцинтилляционный счетчик со спектрометрическим фотоумножителем ( ФЭУ-13 ). В качестве сцинтиллятора применялся пластик толщиной 20 мм. Абсолютная нормировка спектров энергетических потерь электронов в радиаторе счетчика при различных сериях экспериментов осуществлялась с помощью источника a -частиц и пластинки из кристалла CsJ(Tl), находившийся в оптическом контакте с сцинтиллятором счетчика.

          Измерения проводились на пучках электронов с тремя диапазонами энергий: от 70 до 160 МэВ - на калибровочном пучке электронного синхротрона С-25, от 200 до 550 МэВ - на синхротроне С-60 и электронном пучке ИФВЭ в Протвино при энергии 31 ГэВ.  Схема эксперимента, приведенная на рисунке,  включала в себя следующие элементы: свинцовый коллиматор для формирования пучка диаметром  20 мм, пучковые сцинтилляционные счетчики  S₁  и  S₂   с пластиком размером 20х20х5 мм, антисовпадательный счетчик   АS   размерами 200х200х20 мм  и  отверстием с диаметром 15 мм, черенковский спектрометр полного поглощения  ЧСПП  для подавления фона низкоэнергетических частиц в пучке и собственно сам счетчик ионизачионных потерь С_О.  Поскольку энергетические потери на ионизацию в среде  носят статистический характер, то они подвержены флуктуациям. Распределение потерь вокруг наиболее вероятного значения (максимум кривой распределения Ландау) имеет более пологий спад в сторону больших энергий. Эта асимметрия вызвана наличием взаимодействий с передачей больших энергий, дающей вклад в хвост распределения.   На Рисунке 2   показан спектр ионизационных потерь электронов с энергией 300 МэВ в пластике счетчика С_О вместе с реперным рапределением вспышек   a - частиц от источника  Pu²³⁹ в неорганическом сцинтилляторе  CsJ(Tl).   На этом же рисунке приведено
 

           Рисунок 2. Спектр ионизационных потерь электронов с нормировочным пиком
                                                энергетических потерь a - частиц в CsJ(Tl).

 распределение    ионизационных потерь электронов с энергией 31 ГэВ, совмещенное по максимуму распределения с спектром потерь для 200 МэВ. Совпадения формы спектров указывает на отсутствия искажений распределений из-за "качества" первичного электронного пучка.  При обработке результатов измерений нами исследовалась зависимость средних потерь dE/dx от величины g- фактора:

                                 (dE/dx) _{сред.  =}  ( S n_k N_k ) / ( S n_k )

                                 где N _k - номер канала анализатора, а n _k - число частиц в канале.

Экспериментальные данные сравнивались по положению реперного пика, нормировка с теоретической кривой была выполнена в точке с  g  = 180   ( Рисунок 3).   Теоретическое значение ионизационных потерь для электронов c
 

         Рисунок 3. Зависимость средних ионизационных потерь электронов   от энергии частиц.

энергией 31 ГэВ составляет   2.58 МэВ/г.см ^{-2  [3]}, а измерение  в эксперименте  дало величину:

                                               (dE/dx) = (2.54 ± 0.04 )
 

Литература.

1. А.С. Белоусов, Е.И. Малиновский, С.В. Русаков и др.
                       Препринт ФИАН, №40, 11 стр, Москва (1972)

2. А.С. Белоусов, Е.И. Малиновский, С.В. Русаков
                        Ядерная Физика, т.16, стр. 23 (1973)

3. R.  Sternheimer Phys.Rev. v. 103,   54 (1956)