Сверхпроводящая магнитная система и жидкокриптоновый калориметр детектора КЕДР

• Автор: Пивоваров, Сергей Григорьевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 139 с.

Содержание.
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Детектор КЕДР на ВЭПП-4М

1.1 Ускорительно-накопительный комплекс ВЭПП-

1.2 Детектор КЕДР

ГЛАВА 2. Основной сверхпроводящий соленоид детектора КЕДР

2.1 Существующие СП магниты

2.2 Конструкция и основные параметры СП соленоида

2.2.1 Расчет магнитного поля

2.2.2 Выбор сверхпроводящего провода, рабочей точки. Основные параметры СП соленоида
2.2.3 Конструкция СП соленоида
2.3 Расчет магнитных сил, действующих на обмотку СП соленоида
при нарушении симметрии
2.3.1 Расчет аксиальной силы
2.3.2 Расчет радиальной силы
2.4 Расчеты элементов СП соленоида
2.4.1 Прочностные расчеты
2.4.2 Расчет подвесок и растяжек
2.4.3 Тепловые расчеты
2.5 Запитка СП соленоида
2.5.1 Расчет времени запитки
2.5.2 Газоохлаждаемые токовводы
2.5.3 Коммутация токоподвода к СП соленоиду и
обратный виток
2.6 Система контроля деформаций и перемещений СП обмотки
2.7 Результаты испытания СП соленоида
ГЛАВА 3. Компенсирующие магниты детектора КЕДР
3.1 Основные характеристики компенсирующих магнитов
3.2 Конструкция компенсирующих магнитов
3.3 Прочностные расчеты элементов компенсирующего магнита
3.4 Тепловые расчеты компенсирующего магнита
ГЛАВА 4. Жидкокриптоновый электромагнитный калориметр детектора КЕДР
4.1 Краткий обзор существующих калориметров
4.2 Физические характеристики и конструктивная схема калориметра
4.3 Конструкция калориметра
4.4 Система очистки жидкого криптона
ГЛАВА 5. Система криогенного обеспечения (СКО)
детектора КЕДР
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
Введение.
Первые установки на встречных пучках ВЭПП-1 на энергию 2x160 МэВ, ВЭПП-2 на энергию 2x700 МэВ в Новосибирске и накопитель на энергию 2x550 МэВ в Стэнфорде были сооружены в 60-х годах. На первых е е накопителях использовались простые детекторы с малыми телесными углами, предназначенные в основном для изучения двухчастичных реакций. Но уже на установках первого поколения были выполнены фундаментальные работы по исследованию применимости квантовой электродинамики на малых расстояниях, изучению процессов однократного и двойного тормозного излучения, двухфотонного рождения электрон-позитронных пар, исследованию свойств р, со, ср мезонов, открыты процессы множественного рождения адронов, В 70-х годах началось бурное развитие метода встречных пучков и он стал одним из основных методов в физике частиц. Развитие шло как по пути увеличения энергии, так и светимости установок [1] (рис. 1.1). Для реализации возможностей установок со встречными пучками потребовались более сложные и универсальные детекторы. Основные требования к современным детекторам: максимальный телесный угол по регистрации и идентификации частиц, высокая точность измерения импульса заряженных частиц, возможность измерения энергий нейтральных частиц. Эти требования привели к необходимости создания сильных магнитных полей в большом объеме.
Одним из первых современных детекторов был детектор PLUTO, построенный на накопителе DORIS (~6GeV) в 1974 году [2]. В качестве примера можно привести детектор ALEPH (CERN) на е*е ускорителе LEP с энергией 2x100 GeV и светимостью 1032 crrfV1 [3], который закончил работать в 2000 году. В настоящее время работают две так называемые е е В-фабрики: PEP-II (SLAC, USA) с энергией 9 GeV electrons on 3.1 GeV

соленоида в осевом и радиальном направлении симметрично относительно железного ярма производится при помощи упоров в ярме, на которые ставится криостат.
Подвески и растяжки имеют тепловую развязку, выполненную из стеклопластика 27-63”С”. На концах растяжек и подвесок стоят тарельчатые пружины, которые служат для компенсации температурных усадок катушки, подвесок и растяжек при захолаживании обмотки до гелиевой температуры, а также для предотвращения разрушения растяжек. Ход тарельчатых пружин у растяжек рассчитан на перемещение обмотки вдоль оси на 5 мм, после чего обмотка садится на упоры и таким образом предотвращается разрушение растяжек. Осевое перемещение обмотки может быть обусловлено магнитными силами, возникающими вследствие потери симметрии обмотки относительно железного ярма. Упоры изготовлены из СТЭФ, что уменьшает теплопритоки к обмотке в случае контакта с холодным объемом.
На гелиевый сосуд снаружи нанесена слоистая изоляция из 5 слоев теплоизоляционных матов, каждый из которых состоит из 15 слоев пленки ПЭТФ-Э-ДА-12 и стеклобумаги марки БМД-К из супертонкого волокна и соединена со слоистой изоляцией, нанесенной на внутреннюю обечайку наружного кожуха. Между 3 и 4 слоем матов расположен азотный экран, представляющий собой змеевик из медной трубки 10x1 мм, с обеих сторон которой плотно прилегает тонкая алюминиевая фольга АД 1 М-0,02. Расстояние между трубками 290 мм.
Охранный вакуум в полости составляет 10"..10'6 мм.рт.ст. Задача экранно-вакуумной изоляции состоит в том, чтобы уменьшить конвективный теплообмен между узлами криостата с разной температурой за счет остаточного газа и радиационный теплообмен между наружными стенками криостата и гелиевым сосудом.