Криогенная корпускулярная мишень

При разработке новых исследовательских программ в области физики высоких энергий таких, как изучение пороговых эффектов рождения мезонов, мезонная спектроскопия в районе 1 ГЭВ, изучение редких распадов мезонов, изучение дибарионных резонансов, изучение странных барионных резонансов и лёгких гиперядер, поиск новых частиц появилась потребность в новых типах детекторов и мишеней.

Вызвано это тем, что криогенные мишени старых типов обладают рядом существенных недостатков.

Во-первых, большие размеры мишеней приводят к очень большой светимости и, как результат, к большим фоновым засветкам. При больших фоновых засветках трудно отделить от фона изучаемый процесс.

Кроме того, большие размеры мишени не дают возможность точно восстановить место и характеристики произошедшего взаимодействия: энергию взаимодействия, импульс, тип вылетевших из мишени частиц и т.д. Повысить точность определения характеристик взаимодействия можно лишь в том случае, если мишень малых размеров окружить датчиками с углом захвата π.

Во-вторых, недостатком является и длительное время восстановления характеристик мишени. Под действием пучка мишень переходит из твёрдого состояния в газообразное и требуется некоторое время для перевода мишени в первоначальное состояние.

- Принципиальная схема установки.

Особый интерес вызывает использование в качестве мишеней криогенных корпускулярных мишеней (проект WASA CELSIUS, Швеция; проект на протонном ускорителе ИТЭФ и ряд других). В этом случае мишень представляет собой твёрдую гранулу малых размеров. Для получения гранул обычно используется водород или его изотопы.

Подобная корпускулярная мишень может быть создана на основе вынужденного капиллярного распада струй криогенных жидкостей. В качестве рабочего вещества могут быть использованы водород, дейтерий, азот, аргон, а также, криптон и ксенон.

Общий принцип работы мишени заключается в том, что струя жидкого криоагента вытекает из генератора капель в вакуумную камеру. Под действием специального возмущения, накладываемого на жидкую струю, струя распадается на одинаковые капли. В вакуумной камере за счет интенсивного испарения происходит охлаждение капель и они замерзают.

- Предполагаемый внешний вид установки.

Замерзшие капли через систему отверстий (шлюзов) поступают в объем ускорителя. Шлюз обеспечивает попадание капель в ускоритель и минимальное натекание в объем ускорителя. Для уменьшения натекания можно использовать две и более вакуумных камер, разделенных между собой шлюзами.

После взаимодействия с пучком гранулы попадают в охлаждаемую ловушку и выводятся из ускорителя.

Корпускулярная мишень обладает следующими важнейшими свойствами, отличающими ее от мишеней других типов:

  • высокая светимость (до 1032 см2с-1);
  • возобновляемость мишени;
  • малые размеры и стабильность по размерам и траектории движения мишени (разброс по размерам и траектории гранул не превосходит долей миллиметра).

Свойства мишени, особенно малые размеры и стабильность траектории, позволяют наиболее экономично расположить детектирующую часть и тем самым дают возможность с высокой точностью реконструировать события, происходящие в мишени.

Кроме того, необходимо отметить, что в экологическом отношении эксплуатация накопительного кольца с тонкой внутренней мишенью будет более безопасной, чем эксплуатация ныне действующего протонного синхротрона, во-первых, из-за более низкой энергии первичного пучка частиц, а, во вторых, из-за локализованного места взаимодействия пучка с мишенью и отсутствия массивных мишеней.



Публикации.

1. Криогенные корпускулярые мишени. Концепция и основная модель. // А.В. Бухаров, А.Ф. Гиневский, А.С. Дмитриев, А.А. Семенов, В.Д. Чернецкий, В.П. Чернышев. Препринт МЭИ. № 17-17. М.: Издательство МЭИ, 2002.

2. Pellet target for experiments on internal beam of accelerators. // A.V. Bucharov, A.F. Ginevskiy, A.S. Dmitriev etc. 13th Annual Conference on liquid atomization and spray systems. Florence. Italy. July 1997. P. 240-247.

3. О теплофизических явлениях при генерации и распространении криогенных корпускулярных мишеней в криогенной технике. // А.В. Бухаров, А.С. Дмитриев и др. Труды Второй Российской национальной конференции по теплообмену, 26-30 октября 1998. Т 4, с. 280-282.

4. Монодиспергирование вещества: принципы и применение. // Е.В. Аметистов, А.К. Городов и др. М.: Энергоатомиздат, 1991.



См. также:

Микрокапсулирование лекарственных и витаминных препаратов 

Капельный холодильник-излучатель

Капиллярная неустойчивость при интенсивном испарении

 

Авторизация



Кто на сайте

Сейчас 5 гостей онлайн

Поиск по сайту