Создание и исследование устройств для радиочастотного адиабатического переворота спина поляризованных нейтронов

• Автор: Сумбатян, Армен Араратович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 211 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Способы и устройства реверсирования поляризации

нейтронов
1.1. Краткий обзор методов переворота спина нейтронов
1.1.1. Флиппер-монохроматор на основе пространственно-спинового резонанса
1.2. Принцип радиочастотного адиабатического переворота спина
в магнитном поле
1.3. Оптимизация расчета флиппера
1.4. Генератор радиочастотного тока
Глава 2. Флипперы для установок с различной конфигурацией ведущего поля
2.1. Выбор типа флиппера
2.2. Флипперы с поперечным направлением ведущего поля
2.3. Флипперы с продольным направлением ведущего поля
2.3.1. Флиппер для нейтроновода
2.3.2. Флиппер большого объема для нейтроновода в вакууме
2.3.2.1. Катушка специальной формы для установки на нейтроноводе
2.3.2.2. Экспериментальные исследования и расчет распределения поля
в радиочастотной катушке
2.3.2.3. Конструкция флиппера
Глава 3. Флиппер для экспериментов с резонансным спин-эхо

3.1. Принцип работы и схема установки резонансного спин-эхо
3.2 . Эксперименты с резонансным спин-эхо на реакторе ВВР-М
3.2.1. Описание спин-эхо установки
3.2.2. Результаты экспериментов
3.3. Генератор радиочастотного тока для резонансного спин-флиппера 107 Глава 4. Генераторы радиочастотного тока
4.1. Г енератор на двух транзисторах типа NPN
4.2. Генератор на комплементарных транзисторах (PNP и NPN)
4.2.1. Моделирование генератора с помощью Micro-Cap
4.2.2. Экспериментальное исследование генератора
4.3. Г енератор тока треугольной во времени формы
4.3.1. Исследование процессов в катушке генератора при приложении прямоугольного разнополярного напряжения
4.3.2.Технические проблемы изготовления генератора треугольного
тока
4.3.3. Г енератор треугольного тока для резонансной спин-эхо установки 176 Глава 5. Расчет статических магнитных полей в системе компьютерной математики МАРЬЕ
Заключение
Литература

Введение
На исследовательских реакторах используются нейтроны с широким диапазоном энергий (длин волн). Это тепловые нейтроны с длиной волны 1 -4 Ангстрем (Е = 100-5 мэВ), холодные с длиной волны 4-15 Ангстрем (Е = 5-1 мэВ) и ультрахолодные с длиной волны X > 670 Ангстрем (Е < 1,8-10-7 эВ). Значительная часть исследований выполняется с поляризованными нейтронами. Спектр решаемых задач чрезвычайно широк [1,2].
В начале 1970-х годов в ПИЯФ были начаты работы по определению электрического дипольного момента нейтрона (ЭДМ) с помощью ультрахолодных нейтронов (УХН). По сути дела с нуля были разработаны методики и средства для вывода, хранения и поляризации УХН [3-6].
Наиболее сложной оказалась задача осуществить переворот спина УХН. В классической схеме определения поляризации необходимо в области между поляризатором и анализатором осуществить переворот спина нейтрона относительно магнитного поля. Из-за малой скорости УХН спин нейтрона отслеживает направление магнитного поля (адиабатическое прохождение) и поэтому переворот спина УХН — очень сложная задача. Кроме того, например, в хорошо известном методе неадиабатического переворота спина - фольге с током - пучок УХН значительно ослабляется в материале фольги и может просто отражаться от нее. Было решено использовать переменное магнитное поле резонансной (с прецессией) частоты и большой амплитуды, чтобы деполяризовать

Таким образом, используя полученные в [67] формулы, можно произвести расчет флиппера исходя из:
1) диапазона длин волн нейтронов А > Ат1П, в котором эффективность переворота должна быть близка к единице;
2) геометрических размеров флиппера;
3) технических возможностей создания полей.
Для того, чтобы избежать влияния случайных магнитных полей на качество переворота, необходимо создание полей и градиентов порядка несколько десятков эрстед. Таким образом, минимальное градиентное поле должно быть не ниже 10 Эрстед. На практике для нейтронов с длиной волны 2 и более ангстрем градиент поля составляет 1 Э/см и при длине пролетной базы флиппера 30 - 60 см градиент постоянного поля на половине длины АНо = ±15-30 Эрстед.
Частота радиочастотного поля Н определяется из формулы <х>{) = уп /70, где Н0 - градиентное поле в точке резонанса (середина флиппера). Для расчета частоты удобно использовать ларморовскую постоянную уь = уп12п -3000 Гц/Э. Тогда /0 = уь Н0.Для Я0, равного 20 - 40 Э, частота РЧ поля соответствует 60 - 120 кГц. Для выполнения условия адиабатично-сти необходимо, чтобы напряженность вращающегося магнитного поля равнялась градиенту напряженности постоянного поля на половине длины флиппера АНо Так как мы используем не вращающееся магнитное поле, а осциллирующее, то следует удвоить величину напряженности осциллирующего поля, т.е.