Поляризованная дейтронная мишень

В данной работе представлены результаты разработок и исследований ПДМ по состоянию на сегодня. Описаны результаты исследований рефрижератора растворения ³He в ⁴He, методика и результаты обработки дейтронного спектра по вычислению поляризации дейтронов в аммиаке и экспериментальные данные Т-асимметри...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Вопросы атомной науки и техники
Date:1999
Main Authors: Беляев, А.А., Гетьман, В.А., Дзюбак, А.П., Карнаухов, И.И., Карнаухов, И.М., Луханин, А.А., Сорокин, П.В., Споров, Е.А., Телегин, Ю.Н.
Format: Article
Language:Russian
Published: Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 1999
Subjects:
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79576
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Поляризованная дейтронная мишень / А.А. Беляев, В.А. Гетьман, А.П. Дзюбак, И.И. Карнаухов, И.М. Карнаухов, А.А. Луханин, П.В. Сорокин, Е.А. Споров, Ю.Н. Телегин // Вопросы атомной науки и техники. — 1999. — № 1. — С. 38-41. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1859827776637370368
author Беляев, А.А.
Гетьман, В.А.
Дзюбак, А.П.
Карнаухов, И.И.
Карнаухов, И.М.
Луханин, А.А.
Сорокин, П.В.
Споров, Е.А.
Телегин, Ю.Н.
author_facet Беляев, А.А.
Гетьман, В.А.
Дзюбак, А.П.
Карнаухов, И.И.
Карнаухов, И.М.
Луханин, А.А.
Сорокин, П.В.
Споров, Е.А.
Телегин, Ю.Н.
citation_txt Поляризованная дейтронная мишень / А.А. Беляев, В.А. Гетьман, А.П. Дзюбак, И.И. Карнаухов, И.М. Карнаухов, А.А. Луханин, П.В. Сорокин, Е.А. Споров, Ю.Н. Телегин // Вопросы атомной науки и техники. — 1999. — № 1. — С. 38-41. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.
collection DSpace DC
container_title Вопросы атомной науки и техники
description В данной работе представлены результаты разработок и исследований ПДМ по состоянию на сегодня. Описаны результаты исследований рефрижератора растворения ³He в ⁴He, методика и результаты обработки дейтронного спектра по вычислению поляризации дейтронов в аммиаке и экспериментальные данные Т-асимметрии сечения фоторождения π⁻-мезонов в области первого пион-нуклонного резонанса на поляризованном нейтроне.
first_indexed 2025-12-07T15:30:41Z
format Article
fulltext УДК 621.384.664; 539.143.5 Поляризованная дейтронная мишень А.А.Беляев, В.А.Гетьман, А.П.Дзюбак, И.И.Карнаухов, И.М.Карнаухов, А.А.Луханин, П.В.Сорокин, Е.А.Споров, Ю.Н.Телегин ИФВЭЯФ ННЦ ХФТИ, г. Харьков В ННЦ ХФТИ в течении ряда лет проводились экспериментальные исследования поляризационных параметров Σ,T,P,G и H в фоторождении π+ и π0 в области первого пион-нуклонного резонанса [1−3], в которых использовалась поляризованная протонная мишень с широкоапертурной сверхпроводящей магнитной системой [4]. На базе этой мишени была создана поляризованная дейтронная мишень (ПДМ), на которой были проведены исследования T- асимметрии сечения фоторождения π− - мезона на нейтроне в этой же области энергий [5]. В данной работе представлены результаты раз- работок и исследований ПДМ по состоянию на сегодня. Описаны результаты исследований рефрижератора растворения 3He в 4He, методика и результаты обработки дейтронного спектра по вычислению поляризации дейтронов в аммиаке и экспериментальные данные Т-асимметрии сечения фоторождения π−-мезонов в области первого пион- нуклонного резонанса на поляризованном нейтроне. Результаты по исследованию ЭПР-спектров в облученном дейтерированном аммиаке и отдельные элементы дейтронной мишени представлялись на конференциях и рабочих совещаниях по поляризованным мишеням [6,7]. Высокая поляризация дейтронов достигается методом ”динамической поляризации” в магнитном поле с индукцией 2.7 Тл и неоднородностью не хуже ±1×10−4, создаваемом магнитной системой [4] в объеме 30 см3 и при температуре 0.2-0.3 К, для чего используется рефрижератор растворения 3He в 4He, разработанный на основе криостата непрерывного потока 3He-4He [4]. Для накачки поляризации использовался СВЧ- генератор на лавино-пролетном диоде с частотой генерации в диапазоне 74÷76 ГГц и выходной мощностью 200 мВт. Схема криогенных конструкций мишени приведена на рис. 1. В вакуумном кожухе криостата мишени размещены азотная (7) и гелиевая (9) емкости. Ко дну гелиевой емкости закреплена сверхпроводящая магнитная система, состоящая из двух катушек (12) и (16). Катушки закреплены на дюралевой проставке (15) и имеют свои собственные резервуары для жидкого гелия. Между собой и с гелиевой емкостью они соединены с помощью сильфонов (11) и (13). В сильфонах располагаются токовводы и вводы датчиков температуры и уровня жидкого гелия. Для прохода пучка и выхода регистрируемых частиц в проставке (15) имеются четыре окна. Каждое окно обеспечивает углы доступа к мишени по 80ο в горизонтальной плоскости и 23ο в вертикальной. Рис. 1. Схема криогенных конструкций. Все узлы мишени, находящиеся при температуре 4.2К и ниже окружены медным экраном (17), который имеет тепловой контакт с ванной для жидкого азота. Для уменьшения массы вещества на пути пучка и регистрируемых частиц окна в вакуумном кожухе и азотном экране закрыты тонкими фольгами (14). В центральной части криостата мишени находится 38 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ 1999 № 1. СЕРИЯ: ЯДЕРНО−ФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ (33). рефрижератор растворения 3Не в 4Не, состоящий из рефрижератора непрерывного потока 4Не (4) и ступени растворения 3Не в 4Не (10). Рефрижератор непрерывного потока 4Не служит для охлаждения 3Не и его конденсации при температуре 1К. Из сосуда Дьюара 4Не по переливалке (3) подается в сепаратор (5) рефрижератора для разделения на жидкую и газообразную фазу. Из сепаратора жидкий 4Не охлаждается в противоточном теплообменнике (6), дросселируется и поступает в испаритель 4Не (8). Откачиваемый из испарителя и сепаратора газообразный 4Не охлаждает 3Не. Для быстрой (30-40 минут) смены рабочего вещества рефрижератор имеет шлюзовое устройство, состоящее из камеры шлюза (1) и разделительного клапана (2). Ступень растворения 3Не в 4Не показана на рисунке 2. Рис. 2. Схема ступени растворения 3Не в 4Не. Ступень растворения состоит из ванны испарения 3Не (2), находящейся при температуре 0.7 К, ванны растворения (15), соединенных непрерывным (5) и дискретным (6) теплообменниками. Все части ступени растворения окружены экраном (8), находящимся в теплоконтакте с ванной испарения 3Не. Ванна испарения 3Не выполнена из меди в виде тороидальной чашки. В ней находятся распределен- ный нагреватель (3) мощностью 0.5 Вт и угольный терморезистор 220 Ом (4). Непрерывный теплообмен- ник выполнен из 5- метровой тонкостенной нержавеющей трубки с наружным диаметром 2.5 мм, свернутой в цилиндрическую спираль диаметром 45 мм. Дискретный теплообменник представляет собой тонкостенную нержавеющую трубку диамером 32 мм, на которую с внутренней и наружной стороны методом термодиффузии припечены слои пористой меди толщиной 1.5 мм. Для этого использовался медный порошок сферической формы диаметром, не превышающим 0.04 мм. Чтобы избежать большой теплопроводности вдоль теплообменника, с наружной и внутренней стороны в напеченном слое сделаны совпадающие по длине кольцевые проточки со вставленными в них фторпластовыми кольцами (7). Жидкая смесь газов с высокой концентрацией 3Не подается в ванну растворения по трубке (16). Для прохода 3Не в резонатор, который является частью ванны растворения, в его нижней и верхней частях по периметру сделаны отверстия диаметром 0.5 мм. В ванне растворения находится измерительная катушка (13) входного контура Q-метра системы измерения поляризации [9]. В измерительную катушку помещен контейнер (20×20×20 мм3) с рабочим веществом. Контейнер изготовлен из фторпластовой пленки толщиной 0.02 мм. Для равномерной чувствительности к поляризации ядер во всем объеме вещества измерительная катушка выполнена из ленточного дюралевого проводника шириной 2 мм. СВЧ-мощность подается в ванну растворения по круглому волноводу (9), который согласуется с СВЧ-резонатором с помощью дюралевого конуса (12). Над конусом располагается угольный термометр 100 Ом (10). В качестве СВЧ- волновода используется тонкостенная трубка из нержавеющей стали с внутренним диаметром 9.5 мм. СВЧ-резонатор вместе с ЯМР-катушкой закреплены на подвижной тонкостенной трубке-штанге (1), с помощью которой можно производить смену рабочего вещества, не разогревая рефрижератор выше 1 К. Внутри штанги проходят волновод (9), коаксиальный кабель (11), соединяющий измерительную катушку со входом Q-метра и выводы угольного термометра. С целью уменьшения теплопритока штанга и волновод вакуумированы. В нижней части волновод закрыт вакуумным СВЧ- окном из поликора с толщиной, соответствующей половине длины СВЧ-волны в нем. Для работы в интенсивных пучках нами использовался режим непрерывной динамической накачки поляризации при температурах 0.2÷0.3К. Рефрижератор оптимизировался на максимальную хладопроизводительность. На рис. 3 представлена нагрузочная характеристика рефрижератора. Для 39 поддержания максимальной циркуляции гелия мощность нагревателя в ванне испарения 3Не устанавливалась равной 240 мВт. 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 Т е м п е р а т у р а ( К ) Х л а д о п р о и з в о д и т е л ь н о с т ь ( м В т ) Рис. 3. Нагрузочная характеристика рефрижератора. а) - 1 . 5 - 1 . 0 - 0 . 5 0 . 0 0 . 5 1 . 0 1 . 5 0 2 4 6 8 1 0 1 2 Р = − 3 3 . 0 % о - э к с п . д а н . − - р а с ч е т О т н . е д . О т н . ч а с т о т а б) - 1 . 5 - 1 . 0 - 0 . 5 0 . 0 0 . 5 1 . 0 1 . 5 0 2 4 6 8 1 0 1 2 Р = + 3 2 . 0 % о - э к с п . д а н . − - р а с ч е т О т н . е д . О т н . ч а с т о т а Рис. 4. Спектр ЯМР поглощения, соответствующий: а) отрицательной поляризации, б) положительной поляризации. В качестве рабочего вещества поляризованной мишени дейтронов использовался облученный аммиак. Гранулы размером 1 - 2 мм получались при дроблении медленно замороженного аммиака. Парамагнитные ценры создавались в аммиаке при облучении его на электронном пучке с энергией 500 МэВ. Облучение проводилось в среде жидкого аргона при Т=90 К [8]. Полное число электронов, прошедших через вещество, измерялось с помощью монитора вторичной эмиссии. Для равномерного облучения применялось сканирование пучка по всему объему контейнера с гранулами ND3. Доза облучения составляла 1017 e- /см2. Наработка рабочего вещества проводилась предварительно. После облучения рабочее вещество хранилось в сосуде с жидким азотом. Величина поляризации дейтронов равна p = (1−R2)/(1+R+R2), где R - отношение интенсивностей (площадей) переходов в дейтронной спиновой системе. Поляризация вычислялась из разложения линии ЯМР - спектра дейтронов, полученного в результате 400 накоплений. Основным источни−ком ошибок является точность вычисления пло−щадей. На рис. 4 представлены спектры дейтронного ЯМР- поглощения, соответствующие p = +32.0±1.2% и p = −33.0±1.2%. Нами проведены экспериментальные исследования Т-асимметрии сечения фоторождения π−мезонов на поляризованных нейтронах в области первого пион- нуклонного резонанса. В эксперименте использовался пучок тормозных γ - квантов линейного ускорителя электронов ННЦ ХФТИ ЛУЭ 2000. Методика экспериментов по измерению Т - асимметрии сечения в реакциях фоторождения пионов на нуклонах основана на зависимости дифференциального сечения от величины поляризации нуклонов мишени [9]: dσ/dΩ = (dσ0/dΩ)⋅ (1 + py⋅ T), где dσ0/dΩ - дифференциальное поперечное сече−ние реакции γN →πN для неполяризованных частиц, T- асимметрия сечения фоторождения пио−нов неполяризованными фотонами на поляризо−ванных нуклонах, py - поляризация нуклонов мишени с направлением вектора поляризации перпендикулярно плоскости реакции. Пучок γ -квантов получался при прохождении электронов с энергией 500 МэВ через аморфную танталовую мишень толщиной δ=0.1 мм. После коллиматоров и прохождения через дополнительный очищающий магнит он попадал на ПДМ. Для снижения электромагнитного фона вакуумная камера ПДМ соединялась с фотонопроводом. Пионы регистрировались телескопом сцинтилляционных счетчиков, установленным в магнитном спектрометре. Для отделения фона рассеянных электронов использовался черенковский счетчик. Экспериментальный выход пионов можно записать как N↓ = N0(1 ± py⋅ T) + NHe + NN +Nап , 40 где N0 - выход пионов, рожденных на нейтронах дейтерия в случае, когда поляризация нейтронов равна нулю; NN - выход на нейтронах азота, входящего в состав аммиака; NHe - выход на нейтронах гелия, которым охлаждается рабочее вещество; Nап - выход на нейтронах, входящих в состав материала аппендикса. Т - асимметрия сечения связана с экспериментально измеряемыми величинами следующим образом: Т = (1/к)⋅{ (N - N↓)/[p N↓ + p↓ N - (p− +p↓)(NHe + Nап)]}, где N и N↓ - выходы пионов для случаев, когда вектор поляризации нейтронов мишени направлен по и против вектора нормали к плоскости реакции, соответственно, p и p↓ - величины этой поляризации, κ - фактор, учитывающий вклад пионов, рожденных на нейтронах азота, входящих в состав аммиака. Фактор κ определяется из следующего соотношения: κ = ND/Nам , где ND - выход пионов на нейтронах дейтерия, входящего в состав аммиака, Nам -выход пионов на всех нейтронах аммиака: ND = (1/2)⋅ ( N + N↓) - NHe - NN - Nап , Nам = (1/2)⋅ ( N + N↓) - NHe - Nап . Для определения выходов NHe , NN , Nап были проведены дополнительные измерения на гелии, азоте и пустом аппендиксе. Для всей кинематической области κ = 0.25 ÷ 0.35. Полученные результаты энергетической зависимости Т - асимметрии сечения для углов θ∗ π вылета π− - мезонов 900 и 1200 в лабораторной системе приведены в таблице. Указанные ошибки статистические. θ∗ π Eγ, МэВ 900 1200 280 0.721±0.077 − 300 0.547±0.102 0.436±0.058 320 0.633±0.115 − 350 0.772±0.038 0.683±0.091 400 0.691±0.067 0.401±0.067 На рис. 5,6 наши результаты (светлые точки) представлены совместно с данными из работы [10] (черные точки). Сплошная линия - результат анализа [11]. Измеренные значения Т-асимметрии сечения хорошо согласуются с результатами анализа [11]. Рис. 5. Энергетическая зависимость Т- асимметрии сечения реакции γn→π−n для θ∗ π=900. 0 . 2 5 0 . 5 0 0 . 7 5 1 . 0 0 - 0 . 5 0 . 0 0 . 5 1 . 0 T Е γ , М э В Рис. 6. То же, что и на рис. 5, но для θ∗ π=1200. Литература 1. Get’man V.A. et al. Nucl. Phys. B 1 8 8 , 397(1981). 2. Belyaev A.A. et al. Nucl. Phys. B 213 , 201(1982). 3. Беляев А.А. и др. ЯФ 40, 133(1984). 4. Беляев А.А. и др. Препринт ХФТИ 85-9. -М. ЦНИИатоминформ, 1985.- 18с. 5. Агранович В.Л. и др. ВАНТ, сер.:Яд.-физ. исследования. Вып. 8(8), 5(1989). 6. Belyaev A.A. et al. 9-th Intern. Symp. on high energy spin phys. Held at Bonn, FRG, 6-15 Sep., 1990, Conf. Proc. v.2, p.253-256. 7. Belyaev A.A. et al. Conf-880983-.AIP Conf. Proc. ISSN 0094-243X. APCPC.(5 may 1989). v.187(2) p.1346.[8 Intern. Symp. on high energy spin phys. Minneapolis, MN(USA).12-17 Sep. 1988]. 8. Belyaev A.A. et al., 9-th Intern. Symp. on high energy spin phys. Held at Bonn, FRG, 6-15 Sep., 1990, Conf. Proc. v.2, p.257. 9. Worden R. Nucl. Phys. B 37 , 253(1972). 10. Menze D et al. Preprint Bonn Univ., 7-1, 1977. 11.Arai I. et al. Nucl. Phys. B 194 , 251(1982). 41 0 . 2 5 0 . 5 0 0 . 7 5 1 . 0 0 0 . 0 0 . 5 1 . 0 T Е γ , М э В Статья поступила: в редакцию 25 мая 1998 г. , в издательство 3 июня 1998 г. 42 Литература
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-79576
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1562-6016
language Russian
last_indexed 2025-12-07T15:30:41Z
publishDate 1999
publisher Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
record_format dspace
spelling Беляев, А.А.
Гетьман, В.А.
Дзюбак, А.П.
Карнаухов, И.И.
Карнаухов, И.М.
Луханин, А.А.
Сорокин, П.В.
Споров, Е.А.
Телегин, Ю.Н.
2015-04-03T12:38:49Z
2015-04-03T12:38:49Z
1999
Поляризованная дейтронная мишень / А.А. Беляев, В.А. Гетьман, А.П. Дзюбак, И.И. Карнаухов, И.М. Карнаухов, А.А. Луханин, П.В. Сорокин, Е.А. Споров, Ю.Н. Телегин // Вопросы атомной науки и техники. — 1999. — № 1. — С. 38-41. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.
1562-6016
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79576
621.384.664; 539.143.5
В данной работе представлены результаты разработок и исследований ПДМ по состоянию на сегодня. Описаны результаты исследований рефрижератора растворения ³He в ⁴He, методика и результаты обработки дейтронного спектра по вычислению поляризации дейтронов в аммиаке и экспериментальные данные Т-асимметрии сечения фоторождения π⁻-мезонов в области первого пион-нуклонного резонанса на поляризованном нейтроне.
ru
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
Вопросы атомной науки и техники
Методика эксперимента
Поляризованная дейтронная мишень
Article
published earlier
spellingShingle Поляризованная дейтронная мишень
Беляев, А.А.
Гетьман, В.А.
Дзюбак, А.П.
Карнаухов, И.И.
Карнаухов, И.М.
Луханин, А.А.
Сорокин, П.В.
Споров, Е.А.
Телегин, Ю.Н.
Методика эксперимента
title Поляризованная дейтронная мишень
title_full Поляризованная дейтронная мишень
title_fullStr Поляризованная дейтронная мишень
title_full_unstemmed Поляризованная дейтронная мишень
title_short Поляризованная дейтронная мишень
title_sort поляризованная дейтронная мишень
topic Методика эксперимента
topic_facet Методика эксперимента
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79576
work_keys_str_mv AT belâevaa polârizovannaâdeitronnaâmišenʹ
AT getʹmanva polârizovannaâdeitronnaâmišenʹ
AT dzûbakap polârizovannaâdeitronnaâmišenʹ
AT karnauhovii polârizovannaâdeitronnaâmišenʹ
AT karnauhovim polârizovannaâdeitronnaâmišenʹ
AT luhaninaa polârizovannaâdeitronnaâmišenʹ
AT sorokinpv polârizovannaâdeitronnaâmišenʹ
AT sporovea polârizovannaâdeitronnaâmišenʹ
AT teleginûn polârizovannaâdeitronnaâmišenʹ