Резонансный контур поляризованной мишени Советский патент 1982 года по МПК H05H7/00 

1

Изобретение относится к устройствам для исследования взаимодействия элементарных частиц высоких энергий с веществом в экспериментах на ускорителях, в частности, к криогенным поляризованным мишеням.

Известен резонансный контур поляризованной мишени, содержащий объемный резонатор и мополитный образец, выполненный из поляризуемого вещества, например, лантано-магниевого нитрата, и помещенный внутри объемного резонатора 1. Высокочастотное электромагнитное поле, возникающее в резонаторе при его возбуждении, проникает в образец, вызывая пoJJЯризацию ядер вещества. При использовании таких резонансных контуров в криогенных поляризованных мишенях возникают трудности, связанные с получением максимальной поляризации, вследствие неоднородности высокочастотного поля в образце, а также вследствие плохих условий отвода из образца тепла, выделяющегося как за счет поглощения энергии электромагиитного поля в веществе, так и за счет взаимодействия исследуемых высокоэнергетичных частиц с веществом образца.

Наиболее близким техническим решением является резопапсиый коптур поляризованной мишени, состоящий из высокочастотного объемного резонатора и размещенного внутри пего миuJeннoгo вещества из органического поляризуемого материала, например, 1,2 пропандиола, этиленгликоля

или смеси глицерина с водой в виде совокупности отдельных сфер диаметром 1- 2 мм 2.

Применение образца, состоящего из отдельных сфер, позволяет улучшить отвод

тепла, а также улучшает условия для проникновения высокочастотного поля в образец.

Недостатком такого резонансного контура является нетехнологичность его изготовлення, так как вещества, которые применяются в образце, при комнатной температуре паходятся в жидком агретаном состоянии. Кроме того, распределение высокочастотного поля в образце недостаточно однородно

из-за неоднородной структуры образца.

Целью изобретения является повышение однородности распределения высокочастотного поля в мишенном веществе. Поставленная цель достигается тем, что

в резонансном контуре поляризованной мнщени, содержащем высокочастотный резонатор, внутри которого располагается мишенное вещество из органического поляризуемого материала, резонатор выполнен и

виде соосно расположенных рупорной нередающей антенны и отражателя, между которыми внутри мишенного вещества расположена многодипольная объемная антенна из материала, диполи которого ориентированы вдоль направления движения исследуемых частиц.

Кроме того, длина диполей равна /2/, протяженность мишенного веш,ества вдоль диполей VsA, где Я - длина волны возбуждения, и отражатель выполнен конфокально относительно объемной дипольной антенны.

На чертеже приведен схематический разрез резонансиого контура поляризованной мишени.

Резонансный коитур поляризованной мишени содержит мишен 1ое вещество 1 из поляризуемого органического материала, в качестве вещества мишепи используется 1,2-пропандиол, этиленгликоль или смесь глицерина с водой, виз-три которого размещены диполи 2 миогодипольной объемной антенны. Образец 1 установлен между рупорной передаюп1ей антенной 3 и коифокальиым отражателем 4. Длина диполей, изготовленных из металла с высокой теплон электропроводностью, равняется /2 Д-ины волны возбуждения. Протяженность мишенного вещества вдоль динолей составляет 7з длины волны возбуждения. Расстояние между диполями в антенне порядка длины волны возбуждения.

Устройство работает следующим образом.

После создаиия необходимых условий для поляризации мишенного вещества 1, охлаждения до гелиевой температуры и номеп;ения в однородное внешнее постоянное магнитное поле требуемой напряженности в рупор передающей антенны 3 подается высокочастотная электромагнитная мощность. Диполи 2 внутри мишенного веп ества 1 возбуждаются благодаря их связи с руиор пой передающей антенной 3 и между собой. Высокочастотиое электромагнитное поле внутри мишенного вен;ества однородно с точностью до нескольких процентов благодаря выбранному соотношению между размерами мишенного вещества, дииолей и расстояний между диполями. Конфокальный резонатор 4 позволяет возвратить к центру липиенного образца электромагнитное ноле, |рои,1ед1исе HeiO. Тем самым увеличивается мониюсть ноля, которая необходи.ма для насьпцения лпиш электронного резонанса в веи,1естве .1ишени.

При величине внешнего постояпного магнитного ноля 1,4 Т и длине волны возбуждения Х 8 мм (36 ГГц) длина динолей составляет 4 мм, протяженность мишенй вдоль диполей - 2,7 мм, расстояние между диполями порядка 8 мм.

Прп величине внешнего постоянного магнитного ноля 2,5 Т и длине волны возбуждения Я 4 мм (72 ГГц) длина диполей составляет 2 мм, протяженность мишени вдоль диполей 1,4 мм, расстояние между динолями - 4 мм.

Применение изобретения в криогенных поляризованных мишенях позволит упростить технологию их изготовления и следовательно сделать методику поляризованных мишеней более доступной для экспериментальной физики.

За счет повышения однородности поля в MHHieiiH увеличивается доля вещества ми1нени с иоляризацией, близкой к 100%, т.е. повышение средней поляризации вещества

в объеме мишени или, что то же самое, повышается эффективность ее использоваиия в качестве иротонной поляризованной мии1ени.

Формула и 3 о б р е т е н и я

1.Резонансный контур поляризованной мишени, содержащий высокочастотный резонатор, внутри которого расположено мишенное вещество из органического поляризуемого материала, отличающийся тем, что, с целью повышения однородности распределения высокочастотного поля в мишенном веществе, резонатор выполнен в

виде соосно расноложенных рупорной передающей антенны и отражателя, между которыми внутри мишенного вещества расиоложена многодипольная объемная антенна, из материала, диполи которого ориентированы вдоль наиравления движения исследуемых частиц.

2.Контур но и. I, отличающийся тем, что объемная антенна имеет регулярную структуру, длина диполей равна /2 Я,

а протяженность мишенного вещества вдоль диполей равна 7з, где Я - длина волны возбуждения.

3.Конт5ф по пп. 1, 2, отличающийся тем, что отрал атель выполнен конфокальпо относительно об1 емной дипольной антенны.

Источники ииформации, принятые во внимание при экспертизе

1.Ждефрис К. «Динамическая ориентация ядер, М., «Мир, 1965, с, 297.

2.Ацаркин В. А. «Динамическая поляризация ядер в твердых диэлектриках У.Ф.Н., 1978, с. 1 (прототип).