Электромагнитное устройство для реверса спина нейтрона относительно ведущего магнитного поля

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 620922 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) ЗаЯвлено 04. 06.76 (21) 2368985, 18 25

2 (51) M. Кл. с присоединением заявки ¹â€”

501 Т 1/32

Государственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий (23) Приоритет (43) Опу.бликовано 25.08.78,бюллетень ¹31 (45) Дата опубликования описания т 11В те (53) УДК 621.384.. 6 (088. 8) (72) Автор изобретения

Д. A. Корнеев (71) Заявитель

Обьединенный институт ядерных исследований (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕВЕРСА

СПИНА НЕЙТРОНА ОТЫОСИТЕЛЬНО ВЕДУЩЕГО

МАГНИТНОГО ПОЛЯ

1 2

Изобретение относится к экспериментальной нейтронной физике, а именно к той ее части, в которой используются поляризованные нейтроны, и может быть применено в экспериментах, в которых есть необходимость реверса взаимных ориентаций спина нейтрона и ведушего магнитного поля.

В настояшее время для осуществления реверса ориентаций спина нейтрона относительно магнитного поля используются так называемые спинфлипперы, у которых в зависимости от направления протекаюших по ним токов возможны две конфигурации магнитного поля: а) магнитное поле имеет одинаковое направление во всех точках на оси пучка нейтронов, что позволяет осуществлять адиабатическое проведение спина нейтронов; б) магнитное поле меняет свое направление на обратное в некоторой области и, а само поле равно нулю в этой области.

Последнее позволяет осуществить взаимный реверс спина нейтрона и магнитного поля за счет неадиабатического прохождения нейтроном области и, которую называют областью нулевого поля. Перечисленные свойства магнитного поля таких устройств позволяют использовать их в качестве спинфлипперов.

В литературе обсуждалась возможность создания магнитных систем на основе магнитных многополюсников, обладающих областью нулевого поля в виде отрезка прямой с линии (1) .

Однако конструкции многополюсников на основе прямолинейных проводников с током при попытке использования их в качестве спинфлиппера имеют тот недостаток, что в силу конечности длины проводников будут

1 з обеспечивать строгое равенство нулю напряженности магнитного поля только в некоторой точке на прямой реверса, а во всех остальных точках этой прямой значение поля тем ближе к нулю, чем меньше отношение линейных размеров замыкающих участков проводников к длине самих проводников.

Г!о годнее ставит в зависимость размер высокоэ; фективной области переворота спина с размс ром самой конструкции спинфлиппера. Например, пользуясь данными, приведенными в работе (2). можно оценить, что для 99 /о эффективности переворота спина в пучке нейтронов высотой 10 см. Необходимо иметь многополюсник с длиной стороны рамок порядка 2 м.

620922

Цель изобретения -- создание пространственной области переворота спина нейтрона в виде прямой линии.

Для этого в предлагаемом устройстве источник магнитного поля выполнен в виде 5 двух идентичных плоских токопроводящrn прямоугольных рамок, расположенных в одной плоскости так, что плоскость пучка нейтронов и бли?кайшие идентичные стороны рамок взаимно параллельны, а сама плоскость рамок перпендикулярна к оси нейтронного пучка, пересекающего плоскость рамок посередине расстояния между ними.

На фиг. изображен спинфлиппер, общий вид; на фиг. 2 — схемы токов, протекающих по виткам в режиме переворота 15 спина; на фиг. 3 — схема токов, протекаюгцих по виткам в режиме пррведения спина ней рона; на фиг. 4 — график зависимости величины Н вЂ” компоненты магнитного поY ля спинфлиппсра в зависимости от значения координаты х в плоскости vz (режим переворота); на фиг. 5 — график зависимости

I I --- компоненты магнитного поля в зависичости от х а плоскости (режим проведения спина).

Устройство содержит две идентичные rrpo- 25 водящие рамки 1 и 2, размещенные в одной плоскости на некотором расстоянии друг от друга. Направление пучка совпадает с осью х, а сам пучок лежит в плоскости xz. Магнитный экран 3, представляющий собой цилиндр расположен так, что соседние стенки рачок находятся внутри цилиндра, а дальние — за его пределами. Для этого в цилиндре 3 делают отверстия 4, через которые пропускак?т стороны рамок.

При антипараллельном включении токов з5 в рамках 1 и 2 объем внутри экрана 3 служит для адиабатического проведения спина нейтрона в магнитном поле, создаваемом участками рамок, параллетьными п IocKocти пучка. имеющем в плоскости пучка только компоненту Н, (х) (см; фиг. 5), т.е. оба изменения взаимной ориентации спина и магнитного поля, так как Н, (v) не меняет своего направления ни в одной точке оси х.

Влияние участков рачок, нормальных к плоскости. пучка, исключается наличием магнит- 45 ного экрана 3. При параллельном включении токов в рамках 1 Jl 2 не зависичо от íà IH4 чия магнитного экрана в плоскости пучка xz создается поле, имеющее только компоненту

Н., (х) (см. фиг. 4), которая в точке х = 0 ченяет направление на обратное..Последнее позволяет осуществить взаимный реверс спина нейтрона и магнитного поля при пересечении нейтроном оси z в плоскости хк. Приведенная конфигурация поля в плоскости

vz в режиме переворота спина (см. фиг. 4) определяется из рассмотрения задачи о величине магнитного поля в этой плоскости при наличии витков с током. Действительно, в силу зеркальной симметрии задачи магнитное поле от участков рамок, нормальных

tx n.1OCKOCTH, BCIO33 paBIIO Hh IrO B 3TOH n aOCкости, а поле от участков рамок, параллельных плоскости, как следует из расчетов, имеет вид. как показано на фиг. 4 в случае параллельного включения токов.

Таким образом, при параллельном и ангппара, лельном направлениях тока в рамкav предла.аечое устройство позволяет осугцсствлять либо реверс, либо проведение спина нейтрона в ведущем магнитном поле, соответственно.

Формула изобретения

Электромагнитное устройство для реверса спина нейтрона относительно ведущего

v.àãíèòíîãо поля, включающее магнитный экран и источник магнитного поля, отличиюп<ееся тем, что, с целью создания пространственной области переворота спина нейтрона в виде прямой линии, источник магнитного

ll(),I>I выполнен в виде двух идентичных плоск п токопроводящих прямоугольных рамок, расположенных в одной плоскости так, что плоскость пучка нейтронов и ближайшие идентичные стороны рамок взаимно параллельны, а сама плоскость рамок перпендикулярна к оси нейтронного пучка, пересекающего плоскость рамок посередине расстояния между ними.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Матора И. М., Препринт ОИЯИ, P3—

7824, 1974.

2. Р. Liand, R. 1. Steinberg and В Тignon

Хцс! Instr and Metl,с. 7 — 8, 1975.

620922 фиг.2 фиг. 3 фиг. Ф фиг.5

Составитель Е.Медведев

Редактор Т. Иванова Техред О. Луговая Корректор А. Власенко

Заказ 4650/42 Тираж 702 Подписное

LIHHHl1H Гбсударственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4