WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 21 |

«НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ имени Д.В. СКОБЕЛЬЦЫНА Исследования по ядерной и атомной физике на циклотронах НИИЯФ МГУ Университетская книга Москва ...»

-- [ Страница 3 ] --

Ионы образовывались в обычном дуговом источнике, в который подавался газ, содержащий нужный элемент: водород подходящих газообразных веществ применяли твердые порошки или небольшие куски металла (доли грамма), закреплявшиеся под дугой (на экранчике из W или Ta) источника. Используемое соединение должно было при нескольких сотнях градусов Цельсия достигать упругости паров около 1 Торр (133,334 Па.).

Некоторые твердые соединения давали возможность работать несколько часов, например Аl Сl3, а Р2О5 даже несколько суток [14].

Рис.2 Схема экспериментальной установки: 1 циклотрон; камера столкновений; 3 блок счетчиков; Н1-4 – магнитные анализаторы; Tg, s – газовые и твердые мишени; d диафрагмы, 4положение канала для измерения dE/dx и R.

На рис. 2 показана схема вывода ионного пучка из циклотрона 1 во второй экспериментальный канал; частицы фокусировались магнитом Н1 на расстояние 8 м от камеры циклотрона. Фокусировка проводилась в горизонтальном и вертикальном направлениях, в результате эффективная площадь сфокусированного пучка дейтронов и трехзарядных ионов азота составила 3-5 см2 (эти ионы использовались для настройки ускорителя), (рис. 1). Скорость частиц, после фокусирующего магнита определялась по формуле:

где Н1 – напряженность поля фокусирующего магнита, k калибровочный коэффициент. Его величина оценивалась из условий ускорения в циклотроне протонов, дейтронов и частиц различной энергии (величины пробегов определялись в воздухе и ядерных фотопластинках, разброс скоростей ионов составил около 2%). При определении скорости ионов по параметрам циклотрона точность оценки энергии ионов на выводном радиусе (30 см) составила около 5% [14].

При ускорении тяжелых ионов резонансное условие могло выполняться для нескольких ионов одновременно, в том числе и для ускорявшихся на разных гармониках. Частичное разделение пучков ионов происходило в циклотроне с помощью дефлектора, но чаще приходилось использовать явление перезарядки. Между фокусирующим и анализирующим магнитами помещалась тонкая пленка, после которой регистрировался набор ионов с разными зарядами. Анализирующим магнитом выделялся нужный заряд.

Наиболее сложным оказалось разделение пучков ионов лития и азота. Пришлось использовать небольшую разницу в удельных зарядах (0,2%), из-за которой не совпадали величины соответствующие максимуму интенсивности ионных пучков.

Всего для проведения экспериментальных работ было использовано более 50 ионов разных элементов с различными зарядами от –1 до +8 и ядерными зарядами от 1 до 36, при энергии от 50 до МэВ/нуклон. Полученный интервал энергии ионов оказался достаточно интересным с точки зрения изучения процессов столкновения: для ионов от лития до аргона вероятность перезарядки (обмена электронами) при такой энергии значительна, потери энергии для ряда ионов достигают максимума и т.п.

Из-за особенностей ускорения интенсивность выведенных взаимодействия частиц с веществом: пробеги и потери энергии;

заряд быстрой частицы; сечения потери и захвата электронов;

состояниях; разброс этих величин при прохождении ионов через среду, находящуюся в разных агрегатных состояниях; угловое, энергетическое и зарядовое распределение частиц, рассеянных от металлических поверхностей при скользящем падении.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ АППАРАТУРА

использовались устойчивые монохроматичные пучки ионов с наибольшем количестве вариантов сталкивающихся частиц (ускоренный ион атом мишени). В качестве первого этапа измерений предполагалось создать общую картину изменения разных параметров взаимодействия в доступном энергетическом интервале, а затем перейти к более детальному изучению экспериментальному каналу применялись магнитные поля. На рис. 2 показана схема экспериментальной установки. Основными элементами являются: магнитные анализаторы (Н1, Н2, Н3, Н4), ионопроводы, газовые мишени с системами напуска, откачки и измерения давления газа, а также твердые мишени, камера столкновений (перезарядки), детекторы регистрации частиц с аппаратурой.

Траектория пучка ионов формировалась с помощью диафрагм высотой 1-2 см и шириной 0,01-2 см. Магнитные анализаторы Н2 и Н3 предназначались для выделения требуемой компоненты из зарядового распределения после прохождения пучком ионов газовых или твердых мишеней. Первая часть ионопровода под углом 22о от первоначального направления, (рис. 2) использовалась для измерения пробегов и потерь энергии. Основной ее частью служила большая цилиндрическая камера, на входе в которую устанавливался пропорциональный счетчик, бывший одновременно монитором для пучка из циклотрона и диафрагмой. Давление в камере подбиралось таким, чтобы пробег частиц укладывался в ней при соблюдении рабочего режима в счетчике. Вдоль ионного пучка плавно передвигался измерительный счетчик, условия работы которого совпадали с подобранными для счетчика монитора, с его помощью регистрировался пробег ионов в разных газообразных веществах и удельная ионизация вдоль пробега, которая после необходимой калибровки переводилась в потери энергии. Так как измерения проводились до полной остановки частицы, то диапазон измерения потерь энергии продлевался в сторону Е 0.

Средние потери энергии при прохождении быстрых частиц через твердые вещества определялись по изменению пробега ионов при пропускании пучка через твердые мишени разного элементного состава толщиной от 50 до 350 мкг/см2.

Изменение тока в H3 позволяло переводить пучок ионов из канала во второй канал под углом 11о (измерение первого распределения ионов по зарядам и сечений перезарядки).



Магнитный анализатор Н4 фактически был частью регистрирующей аппаратуры второго канала, с его помощью пучок разделялся на зарядовые компоненты, которые регистрировались одновременно 8-ью счетчиками, сблокированными в одну систему, что снимало необходимость мониторирования ионного пучка из циклотрона. С помощью магнита можно было также измерять энергию ионов в пучке, используя калибровку магнитного поля. Магнитные анализаторы «питались» от стабилизированных источников постоянного тока, при этом колебание тока в обмотках электромагнитов не превышало 0,1%. Между магнитами Н3 и Н4 устанавливался электростатический анализатор (до 10 кВ), который использовался при работе с нейтральными атомами для отклонения ускоренных заряженных частиц из ионного пучка.

Вакуумные ионопроводы были сконструированы так, что на съемных крышках могли прикрепляться диафрагмы, насосы для откачки газа, измерители давления, газовые и твердые мишени.

Для получения вакуума были задействованы 3 диффузионных насоса мощностью 500 л/с и 4 вспомогательных на 100 л/с, остаточное давление при этом составляло (1-5)·10-6 Торр без газовых мишеней и доходило до 10-5 Торр при работе с газовыми мишенями, которые использовались в режиме дифференциальной откачки.

Для получения достаточной плотности газа в мишенях были сконструированы разного типа устройства. При регистрации равновесного заряда ионов применялась длинная (0,3 м) мишень с входным отверстием (102)мм2, также в экспериментах использовалась трубчатая мишень в виде блока из никелевых трубок диаметром 0,5 мм, длиной от 4 до 9 см и мишень в виде набора диафрагм – щелей длиной от 7 до 15 см. Максимальная толщина слоя газа в трубчатой мишени составляла около 2· ат/см2, превышая толщину в щелевой мишени в 2,5 раза.

Толщина слоя газа Р в мишени определялась по формуле:

где pk = [u 0/r1 + (u2 – u 0)/r2 ], q число атомов в молекуле газа, n число Лошмидта, р0 давление газа в центре мишени, L длина мишени, u2 давление газа в граничащим с мишенью объеме, L2 длина этого объема, uo остаточное давление без характеризующие чувствительность измерительных приборов.

мембранным (типа баротрон) манометрами. Датчики манометров устанавливались после микровентиля, регулирующего подачу газа в мишень. Термопарный и ионизационные манометры, калибровались с помощью масляного и ртутных манометров для всех используемых в экспериментах газов. Точность оценки толщины газовых мишеней колебалась от 5 до 20% в разных конкретных случаях.

Камера перезарядки (столкновений) представляла собой цилиндр, размещенный в вакуумном объеме, ограниченном каналами диафрагмами, остаточное давление в котором достигало 10-6 Торр. Высота каналов составляла 6 мм, ширина могла изменяться от 0 до 10 мм. Для юстировки каналы могли перемещаться относительно оси камеры в вертикальном и горизонтальном направлениях. При напуске максимального количества газа в камеру перезарядки давление в прилегающих объемах увеличивалось до измерялось ионизационными манометрами, проградуированными для разных газов масляным манометром Мак-Леода, с точностью 10-15% [15].

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ

Прохождение быстрых заряженных частиц через вещество экспериментального исследования, так и для теоретического описания. При столкновении иона с отдельным атомом оба могут изменить заряд, состояние и направление движения. Даже для атомов водорода взаимодействие с атомами и молекулами вещества проблема многих тел. Чем сложнее структура частицы, тем больше вариантов столкновений, в которых происходит потеря энергии, тем сложнее процесс перезарядки.

При этом электроны атомов вещества и быстрых ионов могут играть либо статическую роль экранировки, либо роль участника динамического перехода между сталкивающимися частицами.

Область скоростей ионов, использованных в эксперименте, столкновения медленными с образованием квазимолекулы и перекрытием электронных оболочек. Нельзя было считать их и быстрыми, когда движущийся в среде ион превращается в ядро.

разработанные модели расчета. Наш вариант наиболее сложен, поэтому получение большого экспериментального материала казалось целесообразным.

Для описания взаимодействия многозарядных ионов с веществом теория пока не создана, а в количественном описании этих процессов должны помочь экспериментальные сначала измерение пробегов и потерь энергии, измерения:

затем зарядов ионов в среде, с которыми связаны потери энергии и, наконец, совокупность сечений элементарных процессов взаимодействия, благодаря которым формируется заряд иона.

Частица, проходя через среду, теряет энергию в процессах столкновения с электронами и атомом как целым (неупругие и упругие потери энергии), в процессах с изменением и без изменения заряда иона. При снижении скорости частицы начинают преобладать упругие потери энергии. Доступный, благодаря 72-см циклотрону, интервал скоростей ионов охватывал некоторую область до максимума потерь энергии, а для ионов гелия, лития, бора – частично и зону после максимума.

Оказалось, что до достижения максимума потерь энергии пробеги ионов и потери энергии практически пропорциональны скорости частиц [16]. Этот результат подтверждается теоретическими моделями Ферми, Фирсова и Линдхарда [17-19].

Область максимума потерь энергии находится примерно при скорости ионов v0 Z2/3 (Z-заряд ядра иона), и при возрастании Z смещается в сторону большой скорости. По положению максимума потерь энергии можно приближенно оценить заряд ядра Z тормозящейся частицы. После максимума изменение потерь энергии при увеличении скорости ионов хорошо описывается несколько усовершенствованной формулой Блоха с учетом экранировки ядра электронами.

зависимость пробегов R и потерь энергии dE/dx ионов от Z при совпадало с изменением энергии связи электронов в зависимости от заполнения электронных оболочек быстрой частицы. Эффект «немонотонности» уменьшался при увеличении осторожного использования статистической модели для расчетов при таких скоростях ионов.

В этом же интервале скоростей ионов для некоторых пар сталкивающихся партнеров был обнаружен эффект симметрии потерь энергии в случае «рокировки» партнеров. Этот факт имеет практическое значение тогда, когда непосредственные измерения потерь энергии из-за особенностей среды затруднены [16].



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 21 |
 

Похожие работы:

«Знаменитого американского астрофизика и популяризатора науки Карла Сагана (1934-1996) со студенческих лет занимала проблема происхождения жизни и разума. Его книга Драконы Эдема (1977), посвященная эволюции человеческого разума, была удостоена Пулитцеровской премии СПб: Амфора. ТИД Амфора, 2005. – 265 c. Перевод с английского Н.С. Левитина, 1986 г. ОГЛАВЛЕНИЕ ВСТУПЛЕНИЕ I. II. ГЕНЫ И МОЗГ III. МОЗГ И КОЛЕСНИЦА 1. Р-комплекс 2. Лимбическая система 3. Новая кора О природе человека IV. ЭДЕМ КАК...»

«ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ЦЕНТРА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ МОСКВА • МАШИНОСТРОЕНИЕ • 2009 Научное издание ЧИЧЁВ Сергей Иванович КАЛИНИН Вячеслав Федорович ГЛИНКИН Евгений Иванович ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ЦЕНТРА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ Редактор Т.М. Г л и н к и н а Инженер по компьютерному макетированию М.А. Ф и л а т о в а Сдано в набор 01.10.2009. Подписано в печать 30.11.2009 Формат 60 84/16. Бумага офсетная. Гарнитура Times New Roman Печать офсетная. Усл....»

«МАТЕРИАЛЫ 50-Й ЮБИЛЕЙНОЙ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ Студент и научно-технический прогресс 13–19 апреля 2012 г. КВАНТОВАЯ ФИЗИКА Новосибирск 2012 УДК 53 ББК 22.3 Материалы 50-й Международной научной студенческой конференции Студент и научно-технический прогресс: Квантовая физика / Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 2012. 37 с. ISBN 978-5-4437-0042-7 Конференция проводится при поддержке Президиума Сибирского отделения Российской Академии наук, Российского фонда фундаментальных...»

«Рабочая программа по физике ориентированная на учебники Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика-10 10 класс 68 часов –2 часа в неделю Пояснительная записка Значение физики в школьном образовании определяется ролью физической науки в жизни современного общества, ее влиянием на темпы развития научно-технического прогресса. Обучение физике вносит вклад в политехническую подготовку путем ознакомления учащихся с главными направлениями научно-технического прогресса, физическими основами...»

«ФИЗИКА МИКРОМИРА Это первый учебник, посвящённый физике микромира. В нём представлено обоснование параметров и взаимодействий основных обитателей микромира: фотонов, электронов, протонов, нейтронов, ядер, атомов, молекул и кластеров. Учебник адресуется преподавателям и студентам физических и химических факультетов университетов, а также всем желающим заниматься самообразованием в получении новых знаний о микромире. It is the first textbook of Physics of a microcosm. In it the substantiation of...»

«Эксклюзив: глава из нашумевшей книги Ноа Сент-Джона о силе аффирмаций-вопросов Ноа Сент-Джон - доктор философии, основатель и главный исполнительный директор  SuccessClinic.com, международной компании, обучающей тому, как добиться успеха, ведущий канала  WealthyFunTV. Он является автором книг Разрешение на успех и Небольшая, но великая книга об афформациях, которые были переведены на четыре языка. До того как стать популярным во всем мире спикером и автором, Ноа работал официантом,...»

«НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ С.П.КУШНАРЕНКО, Я.В.КУШНАРЕНКО АНТИЧНАЯ ФИЛОСОФИЯ Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия НОВОСИБИРСК 2003 Рецензент В.Я. Буторин, канд. филос. наук Работа подготовлена на кафедре философии для бакалавров, магистрантов и аспирантов всех факультетов С.П.Кушнаренко, Я.В.Кушнаренко Античная философия: Учеб. пособие. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. - 58 с. © Новосибирский государственный технический...»

«Лекционные курсы НОЦ Выпуск 7 Издание выходит с 2006 года В. П. Михайлов, А. К. Гущин Дополнительные главы курса “Уравнения математической физики” Москва 2007 УДК 517.95 ББК (В)22.311 Л43 Редакционный совет: С. И. Адян, Д. В. Аносов, О. В. Бесов, И. В. Волович, А. М. Зубков, А. Д. Изаак (ответственный секретарь), А. А. Карацуба, В. В. Козлов, С. П. Новиков, В. П. Павлов (заместитель главного редактора), А. Н. Паршин, Ю. В. Прохоров, А. Г. Сергеев, А. А. Славнов, Д. В. Трещев (главный редактор),...»

«Московский Государственный Университет имени М.В.Ломоносова Научно-исследовательский Институт ядерной физики имени Д.В.Скобельцина Физический Институт имени П.Н.Лебедева Институт ядерных исследований РАН Объединенный институт ядерных исследований Харьковский физико-технический институт Исследования электромагнитных взаимодействий ядер: вчера, сегодня, завтра Москва 2011 1 2 УДК 539.165 ББЛ 22.383. С32 Редакционный совет: В.Г.Недорезов (председатель), Б.С.Ишханов, В.В.Варламов, А.И.Лебедев,...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.