Установка для измерения электрического дипольного момента нейтрона Советский патент 1985 года по МПК G01T3/00 

1 . Изобретение относится к области нейтронной экспериментальной физики и может быть использовано при измерении электрического диполь ного момента (ЭДМ) нейтрона с помо щью ультрахолоднык нейтронов (УХН) Известна установка для измерения ЭДМ нейтрона, co epжaщaя высоковольтную, накопительйую к;амеру для УХН с источником знакопеременнего напряжения для создания электрического поля внутри камеры ll. Ближайшей к изобретению является установка для измерения электрического дипольного момента нейтрона, включающая вы ;оковольную накогштельную камеру ультрахолодных нейтронов с источником -знакопеременного напряжения и стабилизатор магнитного поля с магниточузствительными элементами модуля вектора магнитного поля и источником питания 2 . Измерение ЭДМ заключается в измерении сдвига НИР, вызьгеаемого изменением на правления электрического поля на противоположное. В установке сзпцествует ток утечки по накопительной камере, создающий паразитное магнитное поле , что приводит к сдвигу ШР, KoppejpipoBaHHOму с коммутацией электрического поля, я, как следствие, к систематической ошибке в измерении ЭДМ. Целью изобретения является повышение -точности измерения ЭДМ йейт рона путем уменьшения систематической ошибки, вызванной током утечки Цель достигается тем, что в уста новке для измерения электрического дипольного момента нейтрона, включающей высоковольтную накопительную камеру ЧХН с источником знакопереме ного напряжения и стабилизатор магнитног.о поля с «агниточувствительНЬ04И элементами модуля вектора магнитного- поля и источником питания, каждый магниточувствителъный элемент стабилизатора снабжен компенсационной катушкой, подключенной к отдельному источнику питания. - На чертеже показана схема предложенной установки для измерения ЭДМ нейтрона. Установка содержит накопительную камеру 1, состоящую; из высоковольтного и низковольтного электродов 2 и 3 соответственно и полбго изолятора 4. Камера 1 свя 0 зана с источником высокого знакопеременного напряжения 5 высоковольтным кабелем 6 через ввод 7. Камера 1 снабжена заслонкой 8 и соединена с нейтронрводом 9. Дпя создания рабочего стабильного магнитного поля служит соленоид 10 с источником пи тания (на чертеже не показан), магнитньй экран 11 и стабилизатор 2 с МЧЭ 13, сйабженныекомпенсационными катушками 14 с источником питания 15 и с катушками обратной связи 16. Установка работает следующим образом. По нейтроноводу 9 УХН вводятся в накопительную камеру 1 и закрываются в ней.заслонкой 8. На Камеру подается напряжение от источника 5, УХН выдерживаются в-камере 1 некоторое время, затем источник 5 выключается, заслонка 8 открьгаается и УХН вьгаодятся из камеры 1 для анализа их поляризации (соответствующее устройство на чертеже не показано). Следующий цикл операций в точности повторяет предьщущнй,кроме операции создания электрического поля. В этом случае на камеру 1 от источника 5 подается напряжение противоположной полярности. Из сравнения двух таких циклов определяется сдвиг ffliP под действием электрического поля. В процессе измерений стабилизатор магнитного поля включен. Рассмотрим случай отсутствия компенсационной катушки на МЧЭ. При включении источника 5 по кайере протекает ток утечки, создающий паразитное магнитное поле, имеющее из-за аксиальной симметрии установки .только азимутальную компоненту Нср лежащую в плоскости, перпендикулярной оси установки. При коммутации знака напряжения на камере направление, тока утечки и соответственно поля И изменится-на противоположное, что приведет к изменению модуля вектора магнитного поля Н в точке расположения МЧЭ на величину ,H.2ikHk где Hqi - азимутальная компонента рабочего магнитного поля. Стабилизатор отрабатывает этот сдвиг магнитного поля. Так как ток утечки создает внутри накопительной камеры значительно более

слабое магнитное поле, чем снаружи (известно, что внутри длинногополого проводника с током магнитное поле практически отсутствует), то изменение рабочего поля.ъ объёме накопительной камеры равно йН Это изменение поля приводит к сдви- ГУ НИР,, иммитирунмцему сдвиг за счет

эда.

Оценим величину систематической ошибки в измерении ЭЩ. При обычном значении тока утечюя 10 А И расположении МЧЭ на расстоянии 10 см от ойи установки имеем Э. Оптимальное значение рабочего поля Н Э. Значение в основном определяется остаточной :намагниченностью магнитного экрана и обычно составляет (2-3) 10 Э. Тогда сдвиг поля равен

к. Э, что соответствует ошибке в измерении ЭДМ uDл 10 е-см где е - заряд электрона .

При наличии компенсационной катушки 14, охватывающей МЧЭ 13, компонента Нср рабочего поля foжeт быть скомпенсирована и паразитное магнит ное поле Н(р от тока утечки йе-приводит к сдвигу НИР. Компенсационная KaTytdca, например, может, быть выполнена в виде пары катушек Гельмгольца, ось которых ориентирована по. направлению компоненты.H(f. Точность компенсации определяется

дрейфом компонентов Hq,, в реальных условиях равньм (1-3)10 Э, что позволяет подавить компоненту Н, , в 10-30 раз и тем самым повысить точность измерения ЭДМ до (0, .

УСТАНОВКА. ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДИГОЛЬНОГО МОМЕНТАНЕЙТРОНА, вюдачакнцая высоковольтную 'накопительную камеру ультрахолодных нейтронов с источником знакопеременного напряжения и стабилизатор магнитного поля с магниточувстви- тельшФШ элементами модуля вектора магнитного поля и источником питания, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности измеренияj каждый магниточувст- вительный элемент стабилизатора снабжен компенсационной катушкой, подключенной к источнику .питания.АО(Л