Создание поляризованной водороднодейтериевой газовой мишени для эксперимента ANKE на внутреннем пучке накопительного кольца ускорителя COSY

• Автор: Григорьев, Кирилл Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Гатчина
• Количество страниц: 119 с. : ил.

Глава 1.

Источники поляризованных атомарных пучков

1.1. Введение

1.2. Описание конструкции и принцип работы

1.3. Сравнение источников поляризованных атомов

Глава 2.

Внутренние газовые мишени для ускорителей заряженных частиц

2.1. Введение

2.2. Струйные мишени

2.3. Мишени с использованием накопительных ячеек

Глава 3.
Поляризованная внутренняя газовая мишень для эксперимента ANKE
3.1. Ускоритель COSY
3.1.1 Краткое описание ускорителя COSY
3.1.2 Методы охлаждения пучков заряженных частиц
3.1.3 Многократная инжекция
3.2. Эксперимент ANKE
Глава 4.
Подготовка к экспериментам на ускорителе COSY
4.1. Измерение профиля пучка COSY
4.1.1 Описание измерительной установки
4.1.2 Измерение профиля пучка на этапе инжекции
4.1.3 Измерение профиля ускоренного пучка
4.1.4 Выводы
4.2. Магнитные поля в районе эксперимента ANKE
4.2.1 Магнитные поля вокруг источника на эксперименте ANKE
4.2.2 Магнитное поле вдоль оси источника
4.2.3 Выводы
4.3. Система подачи неполяризованного газа
4.3.1 Введение
4.3.2 Калибровка устройства измерения интенсивности
4.3.3 Измерение интенсивности атомарного пучка
4.3.4 Выводы

Глава 5.
Эксперименты с накопительной ячейкой на ускорителе COSY
5.1. Мишень с накопительной ячейкой
5.1.1 Приборы и методика измерений
5.1.2 Эксперименты с накопительной ячейкой
5.1.3 Выводы
5.2. Неполяризованная газовая мишень с накопительной ячейкой
5.2.1 Приборы и методика измерений
5.2.2 Эксперимент с неполяризованной газовой мишенью
5.2.3 Выводы
5.3. Поляризованная струйная газовая мишень
5.3.1 Приборы и методика измерений
5.3.2 Проведение измерений с неполяризованной газовой мишенью
5.3.3 Выводы
5.4. Эксперимент с двойной поляризацией
5.4.1 Подготовка и проведение эксперимента
5.4.2 Интенсивность ускорительного пучка
5.4.3 Измерение поляризации мишени
5.4.4 Измерения поляризации пучка COSY
5.4.5 Определение фоновых событий
5.4.6 Плотность газовой мишени
5.4.7 Достигнутые результаты
5.4.8 Выводы
Глава 6.
Перспективы использования
Заключение
Список литературы
Список иллюстраций
Рис. 1. Принципиальная схема источника поляризованных атомарных пучков
(пояснения даны в тексте)
Рис. 2. Зависимость интенсивности пучка от входного потока водорода
Рис. 3. Зависимость интенсивности пучка от радиочастотной мощности разряда
Рис. 4. Диаграмма энергетических уровней атома водорода в магнитном поле В, выраженная в единицах «критического» поля ( В" = 507Г ). Энергия измерена в
единицах AW
Рис. 5. Ядерная поляризация уровней сверхтонкого расщепления атома водорода, как
функция внешнего магнитного поля
Рис. 6. Принципиальная схема струйной мишени
Рис. 7. Накопительная ячейка для поляризованного источника
Рис. 8. Распределение давления в накопительной ячейке
Рис. 9. План ускорителя COSY
Рис. 10. Упрощенная схема работы стохастического охлаждения на ускорителе
COSY
Рис. 11. Пример многократной инжекции с последующим ускорением до энергии эксперимента. 28 инжекций с интервалом в 2 секунды для электронного охлаж-дения. Жирной линией отмечено количество частиц в накопительном кольце, тонкой
напряжение на выходе преобразователя числа частиц в COSY
Рис. 12. Спектрометр ANKE
Рис. 13. Вакуумная камера ускорителя COSY для установки мишеней в эксперименте ANKE
Рис. 14. Рамка с системой диафрагм. Слева - основная диафрагма (50 х 25 мм2),

правее - диафрагма с размерами 30 х 10 мм , далее - две диафрагмы 30 х 10 мм ,
расположенные одна за другой прототип накопительной ячейки с внутренним сечением
30 х 10 мм2
Рис. 15. Схема установки дистанционного управления перемещением рамки с
диафрагмами
Рис. 16. Принцип измерения профиля пучка COSY
Рис. 17. Принципиальная схема измерителя тока пучка

оценка магнитного поля с помощью расчетных величин по мере удаления от оптического центра пучка ускорителя сильно занижена и отличается от аналитической в два-три раза в самых удаленных от точках. Но, по мере приближения к центру (координата Х=0, Y=0 на Рис. 22), разница между измеренными и посчитанными с помощью программы MAFIA значениями становится меньше. Например, для турбомолекулярных насосов, расположенных в верхней части источника поляризованных атомов, измеренное поле было в полтора раза больше расчетного значения и превышало допустимую для работы величину.
Табл. 3.
Магнитное поле около компонент ABS, подверженных его влиянию
Устройство Расположение Магнитное поле, Г
Допустимое Карта поля Измеренное
Турбомолеку-лярный насос #1 первой ступени При повороте системы располагается ближе к магниту П2 135 47-150 32
Турбомолеку-лярный насос #2 первой ступени При повороте системы располагается дальше от магнита Б2 135 23.6-25 30
Турбомолеку-лярный насос второй ступени Самая дальняя точка источника от Б2 135 31-130 35
Криогенное охлаждение сопла Самая верхняя точка источника 300 26 35
Криогенный насос #3 (ближайший к магниту) 400мм от горизонтального центра магнита т 300 102
Центр пересечения пучка ABS и пучка ускорителя Координата (0;0) - 318 -
В результате выполненных измерений были определены компоненты источника поляризованных атомов, которые необходимо защитить от магнитного поля с помощью магнитных экранов. Кроме этого, все датчики давления25 находятся в областях с высоким магнитным полем (измеренное поле превышало 35 Г и достигало 100 Г для датчиков, расположенных ближе к магниту Б2) и также требует экранировки. После
25 Pfeiffer НРТ100, датчик давления совмещенного типа, рабочий диапазон 1 бар - Ю'10 мбар.