Установка для измерения электрического дипольного момента нейтрона

 

УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДИПОЛЬНОГО МОМЕНТА НЕЙТРОНА, содержащая накопительную камеру с заслонкой для ультрахолодУХ// а:союз дя |9 aAT «rflf « тгхнйческАк ВИБШОТШи ных нейтронов, нейтроновод, внутри которого установлена ферромагнитная пленка, распределительный клапан, спиновый флиппер и нейтронный детектор , отличающаяс я тем, что, с целью увеличения чувствительности установки,в нее введены отводной нейтроновод с входной заслонкой , вторая ферромагнитная пленка и дополнительный нейтронный детектор, причем внутри отводного нейтроновода установлена вторая ферромагнитная пленка, a на выходе - дополнительный нейтронный детектор, причем спиновый флиппер размещен на отводном нейтроноводе.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

С Ц В М

РЕСПУБЛИК

0Ю 6!) 1265

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

УХ//

ГООУДМРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3322327/ 18-25 (22) 15.07.81 (46) 23.07.84. Бюл.Р27 (72) !0.В.Таран (7!) Объединенный институт ядерных исследований (53) 621.387.426(088.8) (56) 1. Авторское. свидетельство СССР

1!502351, кл. 01 Т 7/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9545945, кл. G 01 Т 7/00, 1975 (прототип). (54)(57) УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ . ЭЛЕКТРИЧЕСКСГО ДИПОЛЬНОГО МОМЕНТА

НЕЙТРОНА, содержащая накопительную камеру с заслонкой для ультрахолод3(5g 6 01 Т 1/32 6 О! Т 3/00 ных нейтронов, нейтроновод, внутри которого установлена ферромагнитная

1 пленка, распределительный клапан, спиновый флиппер и нейтронный детектор, отличающаяся тем, что, с целью увеличения чувствительности установки, в нее введены отводной нейтроновод с входной заслонкой, вторая ферромагнитная пленка и дополнительный нейтронный детектор, причем внутри отводного нейтроновода установлена вторая ферромагнитная пленка, а на выходе — дополнительный нейтронный детектор, причем спиновый флиппер размещен на отводном нейтроноводе. 9

1021265

Изобретение относится к экспериментальной нейтронной физике и может быть использовано при измерении электрического дипольного момента (ЭДМ) нейтрона. 5

Известна установка для измерения

ЭДМ нейтрона, которая содержит накопительную камеру с управляемой заслонкой для ультрахолодных нейтронов (УХН), детектор, нейтроновод, 1О распределительный клапан и поляризатор из ферромагнитной пленки (1 )

УХН, пропущенные предварительно через ферромагнитную пленку, накапливаются в камере, подвергаются воз- 15 действию магнитных и электрического полей, выпускаются иэ камеры, анализируются ферромагнитной, пленкой и регистрируются детектором. Недостатком установки является использование 20 только одной спиновой компоненты пучка УХН для извлечения информации об ЭДМ.

Этот недостаток, устранен в другой известной установке для измерения 25

ЭДМ, в которой ферромагнитная пленка закреплена на подвижной рамке (2 ).

После пропускания одной спиновой компоненты пучка пленка выдвигается иэ нейтроновода и вторая спиновая ком- понента вытекает из камеры на детектор и регистрируется. Использование механического узла в этой установке понижает ее надежность и быстродействие.

Наиболее. близкой к заявляемой явля35 ется установка для измерения ЭДМ, содержащая накопительную камеру с заслонкой для ультрахолодных нейтронов, нейтроновод, ферромагнитную пленку, распределительный клапан нейтронный 4О детектор, в которой между неподвижной ферромагнитной пленкой и накопительной камерой установлен спиновой флиппер.

Флиппер, являющийся электрическим

45 устройством, повышает надежность и быстродействие установки. Однако последовательная во времени регистрация спиновых компонент нейтронного пучка является недостатком установки, так как во-первых, длительность цик50 ла работы установки увеличивается, а во-вторых, происходит потеря в интенсивности второй спиновой компоненты в стенках камеры из-за более поздней регистрации что, в конечном счете, понижает чувствительность установки, которая определяется абсолютной величиной точности .измерений ЭДМ за 1 сутЦелью изобретения является увеличение чувствительности установки для измерения ЭДМ нейтрона путем одновременной регистрации обеих спиновых компонент пучка УХН.

Согласно изобретению, для достижения указанной цели в установку для измерения ЭДМ нейтрона, содержащую накопительную камеру с заслонкой нейтроновод, внутри которого установлена ферромагнитная пленка, распределительный клапан, спиновый флиппер и нейтронный детектор, введены отводной нейтроновод с входной заслонкой, вторая ферромагнитная пленка и дополнительный нейтронный детектор, причем внутри отводного нейтроновода установлена ферромагнитная пленка, а на выходе — дополнительный нейтронный детектор, причем спиновый флиппер размещен на отводном нейтроноводе.

Использование отводного нейтроновода позволяет вывести спиновую компоненту, отраженную от первой пленки, которая установлена внутри основного нейтроновода, и тем самым создать условия для ее регистрации в одно время с компонентой, прошедшей первую пленку.

Отводной нейтроновод снабжен вхбдной заслонкой, которая позволяет отсекать его от основного нейтроновода при напуске УХН в накопительную камеру. В отводной нейтроновод попадает не только отраженная компонента, но и примесь другой компоненты.

Это — те нейтроны, которые в прототипе отражались от того участка стенки основного нейтроновода, который занят в заявляемом устройстве отверстием для подсоединения отводного нейтроновода. Чтобы вернуть эту примесь обратно и пропустить на дополнительный детектор только отраженную компоненту, используются вторая ферромагнитная пленка, установленная внутри отводного нейтроновода, и спиновый флиппер, размещенный на отводном нейтроноводе между его входной заслонкой и второй пленкой.

Совокупность новых элементов, а именно отводного нейтроновода, второй ферромагнитной пленки и дополнительного детектора, а также перемещения флиппера на новое место, позволяет осуществить регистрацию отраженной компоненты без задержки во времени и без потери ее интенсивности.

ВНИИПИ Заказ 5516

Тираж

7 11 Подписное

° Ф ород уа.Проектная 4

Э 10212

Отметим, что кроме расположения изменились функциональное назначение и режим работы флиппера. B прототипе флиппер служит для выпуска второй спиновой компоненты на детектор и работает в импульсном режиме. В заявляемом устройстве он переворачивает спины как отраженной, так и примесной компоненты, при этом необходимость в импульсном режиме работы 1п отпала, флиппер включен стационарно.

На чертеже схематично показана предложенная установка для измерения

ЗДМ нейтрона.

Установка содержит распределитель- 15 ный клапан 1, две ферромагнитные пленки 2 и 3, основной 4 и отводной

5 нейтроноводы, заслонки 6 и 7, накопительную камеру 8 и спиновый флиппер 9 и детекторы 10 и 11.

Клапан 1 связан с источником УХН (на чертеже не показан) и имеет два фиксированных положения: между источником и нейтроноводом 4 установлен коленообразный нейтроновод, детектор

10 отсечен от установки, между детектором 10 и нейтроноводом 4 установлен прямой нейтроновод, источник отсечен. Нейтроновод 4 соединен с камерой 8, снабженной управляемой заслон-Зо кой 6. В стенке нейтроновода 4 имеется отверстие, к которому подсоединяется отводной нейтроновод 5, на входе в который установлена управляемая заслонка 7. Внутри нейтроновода 4

35 на стыке с нейтроноводом 5 установлена ферромагнитная пленка 2. Расчет показывает, что оптимальный угол установки пленки равен 45, хотя этот оптимум выражен довольно слабо и допустимы углы вплоть до 90 (как в прототипе) . Внутри нейтроновода

5 поперек установлена пленка 3, перед которой имеется флиппер 9, а за ней детектор 11.

Установка действует следующим образом. УХН от источника через кгеапан

1 в положении 1 поступают в нейтроновод 4, поляризуются при прохождении через пленку 2 и наполняют камеру 8 при открытой заслонке 6 и закрытой 7.

После наполнения камеры 8 заслонка 6

65 4 закрывается, заслонка 7 открывается, клапан 1 переводится в положение II.

Накопленные УХН подвергаются воздействию магнитных и электрических полей в течение =30-50 с затем

Э t заслонка 6 открывается и УХН выпускаются на ферромагнитную пленку 2, Одна спиновая компонента пучка УХН проходит через пленку и регулируется детектором 10, а другая отражается от пленки 2 и направляется в нейтроновод

5. Флиппер 9 переворачивает спины этой компоненты пучка на 180, и она проходит через пленку 3 и регистрируется в детекторе tt. Сочетание двух пленок и спинового флиппера- позволяет направить на детекторы фильтрованные спиновые компоненты пучка и тем самым обеспечить их одновременную регистрацию.

Для оценки величины ожидаемого эффекта используем параметры установки, приведенные в (1). В зависимости от характера отражения (зеркальное или диффузное) УХН от стенок камеры и нейтроновода время вытекания $ УХН в на детектор лежит в диапазоне от

5 до 30 с. Практически отражение является смешанным, для реалистического случая 4< =15-20 с.. Аналогично, длительность наполнеНия << =5-10с. Тогда полная длительность цикла в прототипе равна т, =1 + 4 + 2t =65-100 с.

Ц Н Э „6

B заявляемом устройстве длительность цикла сокращается на 15-20 с, т.е. на 25-30Х, Потеря в интенсивности второй спиновой компоненты в прототипе равна Эе/Э=еер(/tt ) Y5

I ч в где — скорость УХН; 5 и 7 — площадь и объем камеры; а — вероятность поглощения УХН в стенке. Для медных стенок,и= 10 Э и 3 /3 1,3. За счет более ранней регистрации можно избежать этой потери, тем самым полная скорость счета вырастет на 15Х (с учетом интенсивности первой компоненты). Заявляемое устройство позволяет в 1,25х1, 15 t,5 раза увеличить скорость набора статистики или в 11,5 раза увеличить чувствительность установки °