Устройство для определения асимметрии вылета заряженных частиц распада поляризованных нейтронов Советский патент 1991 года по МПК G01T1/32 

Изобретение относится к физике элементарных частиц, а более конкретно к экспериментальной технике исследования нейтронного распада.

Целью изобретения является повышение эффективности и точности определения асимметрии вылета заряженных частиц путем устранения неоднородности магнитного поля вдоль направления перемещения заряженных частиц от ки рождения к детекторам.

На фиг.1 схематично показано устройство, предназначенное для работы

с одним нейтронным пучком, поперечный разрез; на фиг.2 изображен вид на обмотку с торца.

Устройство для определения acffM- метрии вылета заряженных частиц распада нейтронов содержит обмотку нитной системы, выполненную в виде совокупности плоских прямоугольных витков так, что одна из сторон 1 каждого витка расположена вдоль оси, а противоположные им - с равным интервалом по боковой поверхности цилиндра 2, образованного вращением прямоел 1

о

СП

зэ

угольного витка нокруг оси и охваты- ВЯЮЩРГО контролируемую область 3, причем дпе другие стороны отдельных витков, расположенные по основаниям цилиндра, изогнуты так, что образуют нейтронные окна А для пролета пучка нейтронов и технологические окна 5,6. Детекторы ,7,8 электронов расположены на диаметральной плоскости 9, проекция которой на основание иилинд- ра является осью нейтронных окон 4, так что окна и проекция детекторов находятся по разные стороны от центра основания, причем детекторы рас- положены симметрично относительна диаметральной плоскости в интервале R , удовлетворяющем условию R R , где R - граница контролируемой области 3 движения электронов вдоль радиуса. Устройство дополнительно содержит детекторы 10,11 протонов, расположенные симметрично указанной диаметральной плоскости в секторах между детекторами 7,8 электронов и граница- ми проекции нейтронных окон 4, причем детекторы 10,11 протонов снабжены средством 12,13, обеспечивающим их выведение за пределы контролируемой области 3 с радиусом R. Все эле- менты детектирующей системы размещены внутри вакуумной камеры 14.

Устройство работает следующим образом.

Вакуумную камеру 14 подключают к вакуумированному нейтроноводу (на фигурах не показан) так, что нейтронный пучок проходит через нейтронные окна 4 параллельно оси обмотки. Пучок- должен быть предварительно по- ляризован, а его поляризация ориентирована по или против магнитного поля, которое создается после подключения обмотки к источнику тока. Сум- марный ток по центральным -участкам - сторонам 1 обмотки должен составлять величину более 10Г А. Нейтронный пучок занимает область, задаваемую размерами нейтронных окон 4, и движется в магнитном поле В р0

где |и„- магнитная проницаемость вакуума; расстояние от оси системы; I - интегралънпй ток центральной части обмотки, эквивалентной полю бесконечного проводника с током. Стегкмь эквивалентности -зависит от числа BHiFon. При чигле витков 100 1очког|ъ реащп.шни доста

точна. Заряженные частицы, вылетевшие иэ области, занятой нейтронным пучком, движутся по траектории, удовлетворяющей следующей системе дифференциальных уравнений;

- 4- 4; - -f - IVrji-,-Ј..,.,

V

где

- -L Vl -«f „К/е - 2 „,

s . Ј i-slijtesi.

г

с

б

1 , Зч . Эч

(r Tr + z эГ Р

-3.

D

, ml .-г LpVo

VD - максимальная скорость; p(r,z,v) - электрический потенциал в области движения частиц; ife- максимальный потенциал; L0 - размер системы; М, q - масса и заряд частицы; m, e - масса и заряд электрона. Поскольку при дрейфе вдоль оси системы поле вдоль оси однородно, то эффектов магнитного отражения не возникает. При радиусе центрального проводника, образованного совокупностью приосевых участков сторон 1 витков обмотки, равном 0,06 м, токе I . и расположении пучка нейтронов от 0,1 до 0,15 м-от оси системы эл ктрЬны распада максимальной энергии 782 кэВ дрейфуют вдоль проводника по трохоиде, не выходящей за цилиндрическую поверхность радиусом 0,26 м. Регистрация асимметрии вылетевших по или против спина нейтрона электронов распада проводится детекторами 7,8 электронов. Возможная аппаратурная асимметрия учитывается известным способом с помощью периодического изменения поляризации нейтронного пучка на 1-80 . Де7ектЬры 10,11 занимают только две зоны в на- чальном и конечном участках устройства вблизи торцов ( и ниже по течению тока). Так как электроны дрейфуют против направления тока, а протоны - по направлению тока, то детекторы 10,11 протонов в начальном участке следует вывести за пределы зоны движения электронов с помощью средства 12,13, а в конечном участке привести в положение не гекторой10,11, экранироlean тем самым детекторы 7,8 электронов на этом участке. Тогда одновременно регистрируется асимметрия на протонах и электронах. При. необходимости учета пространственной неоднородности фона ее легко измерить при помощи изменения направления тока в .обмотке. Тогда начальный и конечный участки меняются местами, и необходимо привести в соответствие- с этим детекторы 10,11 протонов.

Технико-экономические показатели изобретения позволяют обеспечить при тех же потоках нейтронов, что и в известном ус.тройстве, но при меньшей напряженности поля лучшую точность за счет повышения эффективности сбора частиц и уменьшения фона.

Ф о р м ,у л а изобретен, и я

Устройство для определения асимметрии вылета заряженных частиц распада поляризованных нейтронов, содержащее магнитную систему сбора заряженных частиц из контролируемой области распада и детекторы электронов, расположенные на границах контролируемой области распада, отличающееся тем, что, с целью ио вышения эффективности и точности определения асимметрии вылета заряженных частиц nyrt-м устранения неоднородности магнитно о поля вдоль направления перемещения заряженных часЯ

11

9

тиц от точки рождения к детекторам, обмотка магнитной системы выполнена в виде совокупности плоских Прямоугольных витков так, что одна из сторон каждого витка расположена вдоль- оси, а противоположные им - с равным интервалом по боковой поверхности цилиндра, образованного враще0 нием прямоугольного витка вокруг стороны, расположенной вдоль оси, охватывающей контролируемую область,причем две другие стороны отдельных витков, расположенные на основаниях

5 цилиндра, изогнуты так, что образуют окна для пролета пучка нейтронов, детекторы электронов расположены на диаметре, являющемся осью симметрии для проекдии окон на основание ци20 линдра так, что проекция окон и детекторы находятся по ратные стороны от центра основания, причем детекторы расположены симметрично относительно диаметра в интервале R, удов5 летворяющем условию R Ј R ,где R - радиус зоны расположения детекторов электронов, устройство дополнительно содержит детекторы протонов, расположенные симметрично .указанному диамет0 ру в секторах между детекторами электронов и границами проекции окон,причем детекторы протонов снабжены средством, Обеспечивающим их выведение за пределы области с радиусом R .

It

ft

Изобретение относится к физике элементарных частиц, точнее, к нейтронным исследованиям. Цель изобретения - повышение эффективности и точности определения асимметрии вылета заряженных члстиц путем устранения неоднородности магнитного поля вдоль направления перемещения заряженных частиц от точки рождения к детекторам. Устройство содержит обмотку магнитной системы в виде прямоугольных витков, охватывающих контролирующую область, причем одна из сторон каждого витка проходит вдоль оси этой области, а противоположная - по краям, по боковой поверхности цилиндра,часть противоположных витков изогнута так,чт,: образуют окна для пролета нейтронов. Устройство содержит также детекторы электронов и дополнительно детекторы протонов с возможностью их выведения з пределы контролируемой области. Повышение эффективности и точности достигается за счет введения элементов, обеспечивающих реализацию магнитного поля, эквивалентного полю бесконечного проводника с тоном. Изобретение позволяет проводить измерения при меньших значениях напряженности поля. 2 ил. ш С с:

Фиг.1

Фиг. 2