Диссертация (1149457), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Следовательно, относительный вклад положительной ветви A (+ ) (θ )2 2 R0при θ<θсуменьшается, что способствует еще более яркому проявлению осцилляцийфраунгоферовского типа в освещенной области. Соответствующие искажения не зависят отзнака параметров деформации.Что касается возбуждений вращательных состояний, то, как следует из (2.16), в этомслучаеизмененияогибающихбудутиными:фраунгоферовскиеветвииспытываютамплитудные модуляции. Наряду с этим происходит нарушение фазовых соотношений вкартине осцилляций: согласно (2.16) каждая из ветвей Aкоторый при θ<θс равен(± )(θ )приобретает фазовый сдвиг,24φ (± ) = signβ 2 arctg[S ( y ± )/ C ( y ± )] −1y± ,3(2.19)где через C(x) и S(x) обозначены интегралы Френеля.Такое нарушение (френелевский сдвиг фаз дифракционных осцилляций) вызваноэффектами высших приближений по параметру ядерной деформации β2, зависящими от знакаэтого параметра (sign β2).
Появление такого сдвига может приводить к характернымизменениям дифракционной картины в освещенной области. В результате метод КотляраШебеко может применяться в рассеянии тяжелых ионов для извлечения информации о форменесферических как четных, так, что очень важно, и нечетных ядер.Так как в упругом рассеянии тяжелых ионов вклад ядерного механизма виртуальныхподвозбуждений коллективных степеней свободы сталкивающихся ядер может быть заметным,то истинным параметром, характеризующим величину такого вклада, может быть не толькопараметр деформации β2, но и определенная комбинация, содержащая вместе с нимпроизведение L(θ±θc), которое может быть большим.Полученные оптимальные параметры теории однозначно показывают, что френелевскиесдвиги фаз существуют, а их знаки соответствуют знакам деформации известных ядер [1].Таким образом, метод высших приближений по параметру ядерной несферичности являетсяновым эффективным средством измерения как абсолютной величины ядерной несферичности,так и ее знака для недоступных ранее нечетных ядер, а именно, только путем измерениясечений упругого рассеяния в кулоновски освещенной области θ<θс.25ГЛАВА III.
ПОСТАНОВКА ЭКСПЕРИМЕНТА ПО ИЗМЕРЕНИЮ УГЛОВЫХРАСПРЕДЕЛЕНИЙ УПРУГОГО РАССЕЯНИЯ ТЯЖЕЛЫХ ИОНОВ НА УСКОРИТЕЛЕ3.1. Изохронный циклотрон с регулируемой энергией ионов У-150М как источник дляизмерения ядерной дифракции дейтронов и альфа-частицВ Алма-Ате (КазССР) в 1965 году был введен в действие циклотрон У-150 в«классическом» режиме с фиксированной энергией ускоренных ионов 10 МэВ/нуклон, в 1972 г.переведен в изохронный режим с регулируемой энергией ионов: протоны: 6-30 МэВ, дейтроны:12-25 МэВ, ионы гелия-3:18-62 МэВ, ионы гелия-4: от 25 МэВ до 50 МэВ.Измерения сечений процессов рассеяния выполнялись на выведенных пучках дейтронов иальфа-частиц полутораметрового изохронного циклотрона У-150М Института ядерной физикис энергией около 10 МэВ/нуклон.Схема транспортировки пучка ускоренных ионов от камеры циклотрона до камерырассеяния [48, 49], расположенной на расстоянии 24 м от выхода пучка из камеры ускорителяприведена на рисунке 6.
Она включает в себя систему квадрупольных линз, два поворотных,разводящий, два нацеливающих магнита и систему коллиматоров. Все эти установки вместе сэлементами нацеливания и коррекции обеспечивают на мишени пучок заряженных частиц сугловым раствором не более 0,4° и диаметром 3 мм. Величина вакуума по всему трактуускорения и транспортировки в среднем составляла 5·10-5 мм рт. ст. Система транспортировкивключает в себя восемь квадрупольных линз, обеспечивающих фокусировку пучка по всемутракту, два поворотных магнита, отклоняющие пучок ускоренных частиц на 500.
Систематранспортировки пучка включает в себя промежуточный фокус, который позволяетосуществлять регулирование энергетического разброса пучка с помощью щелевой диафрагмы,установленной в точке промежуточного фокуса. Изменение направления пучка двумяповоротными магнитами позволяет свести к минимуму нейтронный и гамма-фон вэкспериментальном зале. Измерительная аппаратура и пульт дистанционного управленияшаговыми двигателями для изменения угла детектора относительно пучка и смены мишеней,установленных на «беличьем» колесе. В экспериментальном зале имеются четыре инопроводаД1-Д4 для решения различных исследовательских задач.
Данная экспериментальная работавыполнялась на инопроводе Д4, в который направлялся пучок ускоренных ионов с помощьюраздаточного магнита.26Рис. 6. Схема транспортировки пучка ионов циклотрона к исследовательской камере рассеяния.А, Б, В, Г – характерные точки поворота пучка ускоренных ионовВо время проведения экспериментов характеристики пучков дейтронов и альфа-частицприведены в таблице 3.1.Таблица 3.1 – характеристики пучков заряженных частицТипЭнергия,частицМэВДейтроныАльфачастицыМонохрома-тичность,кэВДлительностьимпульсов, нсДлительностьимпульсныхпакетов, секТок пучкана первойдиафрагме,мкАТок пучкана мишени,нА18190480,0338010-5029380480,0331510-50Энергия ускоренных ионов измерялась методом полного поглощения и путем сравненияэнергии ускоренных ионов, уменьшенной калиброванным поглотителем, с энергией эталонногоамериций-кюриевого альфа-источника.Мишени и детекторы размещены в камере рассеяния, которая одним фланцемподсоединена к выходному ионопроводу циклотрона, второй – к интегратору тока (цилиндруФарадея).273.2.
Камера рассеяния и способы повышения угловой разрешающей способностиэкспериментаКамера рассеяния (рисунок 7) позволяет проводить измерения как в области малых угловрассеяния (от 3 до 30°), так и в широком диапазоне углов (10°≤ θ ≤ 170°). Для измеренийугловых зависимостей дифференциальных сечений в области 10 ≤ θ ≤ 170° в цилиндрическойчасти камеры помещается либо один, либо несколько детекторов (детекторы Т1÷Т3) (ближниетелескопы). Расстояние от этих детекторов от центра камеры может изменяться в пределах 100÷350 мм.
За счет удаления детектора Т4 (дальний телескоп) на большее (по сравнению сдетекторами Т1÷Т3) расстояние удается значительно снизить загрузку на регистрирующуюаппаратуру при измерениях в области малых углов рассеянных частиц и при этом повыситьугловую разрешающую способность. Это позволяет одновременно измерять угловыезависимости сечений в обеих областях углов рассеяния, что существенно повышаетэффективность измерений.Рис. 7.
Камера рассеяния. 1,3 – независимо вращающиеся кольца К1 и К2 с приводом отшаговых двигателей; 2 – мишень; 4, 5, 7, 8 — телескопы ∆Е–Е детекторов, крепящиеся попарнок кольцам 3 и 1; 6 – детектор, служащий для мониторинга рассеянного пучка.На монтажной плите смонтировано устройство для одновременного вращения детекторовТ1 и Т2,и независимого от них одновременного вращения детекторов Т3 и Т4 , котороеосуществляется за счет независимого вращения колец К1 и К2, установленных на монтажнойплите. Детекторы Т1 и Т2 крепятся на кронштейнах к кольцу К1, а Т3 и Т4 — к кольцу К2.
Для28вращения колец К1 и К2 используется два шаговых двигателя. Использование шаговыхдвигателей для дистанционного вращения детекторов и перемещения их вдоль по радиальнымнаправляющим позволяет обеспечить установку детекторов по углу с точностью 10, а порадиусу – 0,01 мм.Сколлимированный пучок направляется в центр камеры, где перпендикулярно пучкуустановлен мишенный блок. Для быстрой смены мишени, изменения ориентации плоскостимишени относительно оси пучка, измерения толщины мишени и периодического контроля еетолщины в процессе эксперимента изготовлен и смонтирован на специальном держателемишенныйблок.Погрешностьвопределениипостояннойинтегратора,токпучка,поступающий из цилиндра Фарадея и определяющий количество частиц, прошедших сквозьмишень, измерялась методом заряда калиброванного конденсатора и составляла ±1 % [50,51].Для повышения угловой разрешающей способности системы регистрации былипроведены расчеты согласно методике [52], которые позволили при существующих размерахкамеры рассеяния получить минимальный угловой разброс.Рис.
8. Геометрия камеры рассеяния. 1 – первая режущая диафрагма; 2 – вторая режущаядиафрагма; 3 – мишень; 4 – детектор; 5 – экспериментальная камера.На рисунке 8 представлена схема геометрии измерений дифференциальных сечений.Угловая точность измерения дифференциальных сечений определяется как параметрамиколлиматора – система «коллиматор-мишень», так и параметрами детектора частиц – система«мишень-детектор».
Максимально возможная угловая разрешающая способность коллиматора(∆Θ) максв приближении прямоугольной функции углового разрешения для системы«коллиматор-мишень» имеет вид [53]29(∆Θ) макс= 2arctgd1 + d 2,2L(3.1)где d1 – первая режущая диафрагма, d2 – вторая режущая диафрагма, L – расстояние междуними. При этом диаметр пучка на мишени d м равенld м = d 2 + (d1 + d 2 ) ,L(3.2)где l – расстояние от второй режущей диафрагмы до мишени. Аналогично для угловогоразрешения системы «мишень-детектор» (∆Θ мд ) макс можно записать(∆Θ мд ) макс= 2arctgd м + d сп,2 L мд(3.3)где dсп – эффективный диаметр площади сектора позиционно-чувствительного детектора,интегрируемого под данным углом рассеяния Θ, Lмд – расстояние от мишени до позиционночувствительного детектора.
Полная угловая разрешающая способность спектрометра ∆Θ сп ,таким образом, равна∆Θ сп = α (∆Θ ) макс + β (∆Θ мд ) макс ,22(3.4)где α и β – некоторые коэффициенты, определяемые из эксперимента.Результаты вычислений сведены в таблицу 3.2. Для проведения экспериментов имелись вналичии три взаимозаменяемых коллиматора разной базовой длины (382 мм, 700 мм, 200 мм).Таблица 3.2 – геометрические параметры камеры рассеяния и полная угловаяразрешающая способность системы регистрацииТипd1 ,d2 ,L,l,Lмд,dсп,dм,∆Θк,∆Θмд,∆Θсп,сборкиммммммммммммммградградград13,03,0382306003,03,50,90,61,1БТ3,03,07006301893,08,40,53,53,523,03,07006303503,08,40,51,91,9ДТ3,03,07006308493,08,40,50,80,932,02,0200302152,02,61,21,21,741,01,0200302152,01,30,60,91,150,50,5200302152,00,70,30,70,8где использованы следующие сокращения:30БТ – ближний телескоп;ДТ – дальний телескоп;d1 – диаметр окна первой режущей диафрагмы;d2 – диаметр окна второй режущей диафрагмы;L – расстояние между ними (база коллиматора);l – расстояние от второй режущей диафрагмы до мишени;Lмд – расстояние от мишени до позиционно-чувствительного детектора;dм – диаметр пучка на мишени;dд – диаметр пучка на детекторе;dсп – эффективный диаметр площади сектора детектора;∆Θк – максимально возможная угловая разрешающая способность коллиматора;∆Θмд – угловое разрешение системы мишень-детектор;∆Θсп – полная угловая разрешающая способность спектрометра.3.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
