книги из ГПНТБ / Прямые реакции и изомерные переходы

Разрешение по импульсам, соответствующее аберрациям, равно

В- А В

ся геометрическим расширением изображения источника данной величины. Угловое увеличение дается отношением Дег/Деі угла между двумя крайними лучами на выходе к углу между такими же лучами, покинувшими источник. Линейное увеличение спектро­ графа вместе с дисперсией определяет допустимую для данного разрешения ширину источника. Энергетическое разрешение может быть выражно как

Увеличение вдоль фокальной линии показано на рис. 26 д. Влия­ ние увеличения на качество прибора связано с дисперсией и об­ суждение его целесообразнее проводить совместно с энергетическим разрешением, включающим в себя определенную ширину источ­ ника— мишени. Спектрографы А и Б не сильно различаются в этом плане. Большое линейное увеличение прибора Б компенси­ руется его большой дисперсией. Наименьшим увеличением обла­ дает спектрограф Г. Для спектрографов В и Д величина линей­

остальными деталями спектрографа. Уменьшение угла влета час­

величиной аберраций в приборе, которые определяют допустимое изменение величины входного угла ( + Д Е І ) В ПЛОСКОСТИ, перпен­ дикулярной полю.

В работе [29] показано, что для одной и той же величины абер­ раций AB = 0,00044 R расходимость пучка в приборе с полукруго-

1 120

чия в полных углах связаны главным образом с различием в краевых полях.

Спектрограф А не имеет эффектов, вызванных краевым полем, так как источник находится в поле. В спектрографах Б и Д ситуа­ ция аналогичная. Лучи на входе и выходе из поля для спектрограчра Б перпендикулярны границам полюсных наконечников. Для спектрографа Д лучи на входе также перпендикулярны границам поля, а на выходе испытывают слабую дефокусировку на фактор, близкий к единице. Спектрограф В имеет наименьший телесный угол из-за отрицательного угла на входе и выходе. В этом при­ боре значение Q'/Q порядка 0,6 для R=60 см. В спектрографе Г •положительный угол вылета вместе с дефокусировкой на выходе дает увеличение телесного угла. Для малых радиусов это увели­

Практика работы с одноканальными магнитными спектрогра- •фами показала, что наряду с несомненными достоинствами в изу­ чении энергетических распределений продуктов ядерных реакций

вых распределений, из-за чего в мишенях происходят плохо конт­ ролируемые изменения или они вообще разрушаются.

Идея прибора, который бы позволял одновременно снимать энергетические и угловые распределения продуктов реакций и обладал большей эффективностью регистрации частиц, чтобы мож­ но было уменьшить размеры щелей и толщину мишеней для луч­

В ИЯФ АН УзССР построен многоканальный магнитный спект­ рограф для изучения угловых и энергетических распределений про­ дуктов ядерных реакций. Спектрограф рассчитан на совместную

Здесь мы остановимся только на вопросах, имеющих непосред­ ственное отношение к ионной оптике, используемой в многоканаль­

точно подробно освещена в работе [28].

Выберем систему координат так, чтобы силовые линии магнит­ ного поля H были перпендикулярны к плоскости хОу и направлелены вверх (рис. 27). Предположим, что однородное магнитное поле имеет прямолинейные границы, параллельные границам маг-

122

нита, что вполне допустимо, если зазор между полюсами намного меньше длины полюсов. Тогда можно считать, что магнитное по­ ле изменяется только вдоль направления, перпендикулярного гра­ ницам магнита. В плоскость магнита введем еще одну систему координат х'Оу' (жирной линией обозначена граница магнита, а пунктирной — граница однородного поля). Напряженность магнит­ ного поля меняется по закону

где àt(x') и à2 (х) — функции, характеризующие спад магнитного поля при удалении от границы однородности и подчиняющиеся условиям

женного источника St — S2, расположенного на расстоянии / от границы магнита, и проходящей через точечный коллиматор, по­ ложение которого совпадает с началом отсчета.

123

Траектория движения заряженной частицы в магнитном поле вида (III.8) подчиняется системе уравнений

Первый интеграл системы равен

0

Будем рассматривать коллиматор как фиктивный источник с углами вылета частиц, равными углам влета их в коллиматор.

Уравнение траектории в координатах х'Оу' имеет вид

X

(ІІІЛЗ)

о

где

134

При вычислении (III.13) нужно учитывать возможность сущест­

125

Очевидно, нулевой член равен нулю, а коэффициенты раз­ ложения зависят от R и геометрических параметров магнита.

Условия фокусировки п-го порядка имеют вид

отношения (III.16), (III.19) представляют уравнение фокальнойкривой в параметрическом виде.

При выполнении условия фокусировки первого порядка в разложении (III.18) выпадает член, пропорциональный Де1 0 , а ос­ тальные члены дают вклад в аберрацию прибора. Ограничиваясь

однако, что в первом приближении можно пренебречь влиянием

126

Как показано ранее [76, 80], в этом случае фокальная линия; становится прямой, проходящей через начало координат под. углом с? к оси у. Координаты точек MFa и MF (для частиц, вы­ летающих из центра мишени под углом я/2 и из точки 5,) на: фокальной прямой записываются соответственно

Д е ^ - f - A '

Из (III.20) находим выражения для дисперсии по импульсамг

=^Rsini P _

s i n ( ß - < p ) ' (lu.zi.)'

и для аберраций в общем виде:

Магнитная цепь спектрографа представляет собой профилиро­ ванный тороид из мяпкого железа, разделенный воздушными про­ межутками (зазорами) на ряд секторов. Общее число зазоров,

127

определяющих число каналов, равно четырнадцати. Для углов влеред относительно пучка первичных частиц зазоры расположе­

толщина уменьшает воздушные зазоры до 10 и 20 мм соответст­ венно в пяти и девяти камерах.

Поскольку точность измерения энергетических спектров про­ дуктов реакций магнитным спектрографам зависит от стабиль­ ности магнитного поля, целесообразно изложить требования, ко­ торым должна удовлетворять используемая система стабилиза­ ции.

При определении импульса заряженной частицы с относи­ тельной погрешностью Др/р^0,001 изменение индукции в зазорах

чить такую степень постоянства индукции в зазорах. Как пра­

поддерживать постоянство магнитных индукций в зазорах в те­

Стабилизация магнитного поля спектрографа осуществляется «токовой» системой на основе дифференциальных магнитных уси­ лителей. Суть ее состоит в том, что в магнитных усилителях ток

большого тока сводится к точному 'измерению значительно мень­ шего по величине компенсирующего тока в момент баланса ам­ пер-витков управления, т. е. при нулевом сигнале на выходе. Под­ робное описание применения магнитных усилителей для измере­ ния и стабилизации больших постоянных токов дано в работе {26]. Приведем результат проверки качества работы нашей схемы в те­

При работе спектрографа со многими зазорами важно знать, как изменяется распределение магнитных индукций от зазора к зазору. Хотя магнитная цепь спектрографа неразветвленная, на­

128

минимуму влияние полей рассеяния, обеспечив разумный ком­

W3[—Г~1—I—I—і—і—I—i—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I

Ц/сгс

Рис. 29. Изменение индукций в зазорах.

величинами магнитных, индукций в зазорах, хотя характер изме­ нения остается прежним.

На этом же рисунке представлены зависимости kt = BJB^

для каналов 1, 12 и 9. Детальное исследование зависимостей kt = Blj.Bu позволяет отказаться от измерения магнитных индук­ ций во всех каналах спектрографа, так как вполне достаточно