Содержание к диссертации
О Введение
1 Для чего нужны медленные позитроны 8
-
Введение 8
-
Дефектоскопия 10
-
Позитроний 17
-
Позитронная микроскопия 18
-
Сравнение методики медленных позитронов с другими способами анализа дефектов 20
2 Обзор современных источников медленных позитронов 22
-
Активированные радиоизотопы. 22
-
Линейные ускорители. 24
-
Тепловые нейтроны 25
-
Сильнополевой шифтер как ключевой элемент источника медленных позитронов 26
3 Расчет магнитной системы высокополевого шифтера 30
-
Сверхпроводящие материалы 31
-
Нахождение оптимальной конструкции обмотки 35
-
Геометрия сердечника катушки центрального полюса 36
-
Разбиение катушки на секции 40
-
Подбор ярма 46
-
Шиммирование 47
4 Общее устройство шифтера. Основные элементы конструкции. _ 53
-
Магнитная система 53
-
Питание шифтера 60
-
Защита от срыва сверхпроводимости 65
-
Криостат 67
5 Испытания и магнитные измерения 73
-
Испытания в погружном криостате 73
-
Срыв сверхпроводимости 73
-
Анализ срывов 79
-
Тренировка. Достижение максимума поля 81
-
Нахождение соотношения токов для нулевого интеграла проволочкой с током 82
-
Измерение проволочкой интеграла фокусировки 89
-
Измерение кареткой с пятью датчиками Холла 93
-
Измерения профиля максимума поля одним датчиком 96
-
Синхротронное излучение из 10 Тл сверхпроводящего шифтера _ 102 6.1 Основные свойства излучения из 10 Тл шифтера. 102
-
Заключение 106
-
Приложение 108
9 Литература
Введение к работе
В настоящее время применяется много различных методов изучения твердого тела, поверхности вещества. Четверть века тому назад эти исследования расширились еще одним инструментом - медленными позитронами, вернее, применением свойств взаимодействия позитронов с веществом. Для этого позитроны замедляются до тепловых скоростей и фокусируются на образец вещества. Из полученных энергетических и временных характеристик реакции взаимодействия позитронов с веществом можно судить о структуре или состоянии как поверхности, так и более глубоких слоев кристаллической решетки материала образца. Одной из проблем применения этого метода является получение интенсивного моноэнергетического пучка позитронов, наиболее часто требуемого в используемых методах исследований. Существует много традиционных способов получения позитронов, главным общим недостатком которых является наведенная радиоактивность вещества, используемого как источник позитронов. В работах [1],[2],[3],[4],[5] было предложено использование синхротронного излучения для генерации позитронов, что при большой интенсивности позитронного пучка значительно уменьшает опасность радиоактивности. Целью этой работы является описание 10 Тл сверхпроводящего шифтера, созданного в Институте Ядерной Физики им.Будкера СО РАН, который при постановке б на накопитель электронов SPring-8 (Япония) будет являться ключевым элементом в международном проекте источника медленных позитронов.
В первой главе дается краткое описание истории развития метода медленных позитронв в исследованиях вещества, а также сделан обзор различных областей применения и различных методов применения позитронов в исследованиях в настоящее время.
Во второй главе говорится о различных существующих источниках медленных позитронов на базе радиоизотопов, ядерных реакторов и линейных ускорителей. Дается краткое описание предлагаемого метода на основе синхротронного излучения из высокополевого шифтера при установке последнего на электронный накопитель.
В третей главе подробно описывается проведенный расчет создания магнитной системы шифтера. Приводится анализ используемых сверхпроводящих материалов. Изложены разработанный алгоритм нахождения оптимальной конструкции обмотки основного, центрального, полюса и подбор магнитопровода шифтера. Описывается решение для получения однородности магнитного поля в области прохождения электронного пучка накопителя. Полученная формула нахождения геометрии шиммирующих пласти может быть использована для создания высокополевых шифтеров, вигглеров, или дипольных магнитов в технике ускорителей.
В четвертой главе рассказывается об основных элементах конструкции, о устройстве шифтера как совокупности магнитной системы, криогенной системы, системы питания и стабилизации поля. Приводятся краткие описания этих систем и системы защиты от срыва сверхпроводимости. В пятой главе приводятся описания испытаний и магнитных измерений шифтера. Подробно описываются процесс срыва сверхпроводимости и его влияние на токонесущие части магнитной системы. Приводятся история срывов сверхпроводимости во время испытаний шифтера, эффект тренировки и достижения рекордной величины магнитного поля 10.3 Тл. Описываются методы проведенных измерений карты магнитного поля шифтера, нахождения соотношений токов питания шифтера для получения нулевого интеграла магнитного поля при разных уровнях поля шифтера методом натянутой проволоки с током, а также измерение фокусирующих свойств шифтера этим же методом. Приводятся результаты измерений профиля магнитного поля (или однородности) в месте максимума поля. В шестой главе на основе проведенных измерений поля приводятся оценки мощности и спектрального потока фотонов синхротронного излучения из шифтера, оценки выхода позитронов при этом излучении. В приложении приводится вывод формулы для получения однородности магнитного поля при использовании шиммирующих пластин в высокополевых шифтерах. И, наконец, в заключении перечислены основные результаты работы.
