![]() Рис. 5.5. Зависимость энергии аннигиляционных фотонов от угла вылета при различных энергиях позитронов |
Основные параметры имеющихся в мире установок с пучками комптоновских фотонов средних энергий приведены в таблице 6.1.
Таблица 6.1. Параметры установок с пучками обратных комптоновских фотонов
Название установки и накопителя | Ladon | Taladon | РОКК | LEGS | GRAAL | LEPS | |||||
1 | 2 | 1М | |||||||||
Фраскати Adone |
Новосибирск ВЭПП 4, 3, 4М |
Брукхэвен NSLS |
Гренобль ESRF |
Осака SP- ring 8 |
|||||||
Энергия электронов Ее, ГэВ |
1.5 | 1.5 | 1.8-5.5 | .35 - 2.0 | 1.4-5.3 | 2.5 | 6.04 | 8.0 | |||
Ток электронов Ie, A |
0.1 | 0.1 | 0.2 | 0.1 | 0.2 | 0.2 | 0.1 | 0.2 | |||
Энергия лазерных фотонов W, эВ |
2.45 | 2.45 | 2.34 -2.41 | 2.41 – 2.53 | 1.17 – 3.51 | 3.53 | 3.53 | 3.5 | |||
Энергия комптоновских квантов
![]() |
5-80 | 35-80 | 100-960 | 140 – 220 | 100 –1200 | 180 -320 | 550 –1470 | 150-2400 | |||
Разрешение по энергии ![]() |
0.07- 8 | 4 –2 | 1.5 – 2 | 4 | 6 | 16 | 30 | ||||
Интенсивность ![]() |
105 | 5.105 | 2.105 | 2.106 | 2.106 | 4.105 | 2.106 | 107 |
Видно, что имеющиеся установки перекрывают широкий диапазон
энергий вплоть до 3.5 ГэВ. Интенсивность пучка не превышает 107 фотонов/сек,
что определяется временем жизни пучка в накопителе. Для получения высокой степени
монохроматичности комптоновского пучка по энергии дополнительно используется
метод мечения, то есть регистрация на совпадение рассеянных электронов с продуктами
ядерной реакции. Для этого предпочтителен непрерывный во времени пучок, или
пучок с большим коэффициентом заполнения.
На современных накопителях, используемых как специализированные
источники синхротронного излучения, расстояние между банчами (электронными сгустками)
может составлять величину порядка одной наносекунды при длительности сгустка
несколько десятков пикосекунд, а длина орбиты достигает километра и более. Поэтому
такой пучок с точки зрения регистрирующей системы (с учетом разрешающей временной
способности при регистрации на совпадение электронов с продуктами ядерной реакции)
можно считать непрерывным. Однако, даже в односгустковом режиме, используемом
для работы на встречных пучках, частота повторения достаточна для работы системы
мечения при ограниченной интенсивности.
![]() Рис. 6.2. Схема установки РОКК-2 на накопителе электронов ВЭПП-3. TS - система мечения фотонов по энергии,М1 – M2 - магниты, L1 - L4 - квадрупольные линзы, w - кварцевое окно), L – лазер, АОМ - акусто-оптический модулятор, РС - ячейка Поккельса, FD - детектор ядерных фрагментов, CМ – очищающий магнит, SC, Х, Y, PC – мониторы пучка, TD – детектор полного поглощения фотонов. |
Варианты систем мечения различны на разных установках и отличаются как типом детекторов
для регистрации рассеянных электронов, так и элементами накопителя, которые требуют
специальной доработки. В Брукхэвене на установке LEGS используется длинный канал
для проводки рассеянных электронов к пластиковым сцинтилляторам через специально
сконструированную линзу.
На всех остальных установках,
отмеченных выше в табл. 1, детектор рассеянных электронов устанавливается
за магнитом накопителя в непосредственной близости от оси пучка электронов. При
этом, чтобы иметь максимальный диапазон системы мечения, на время инжекции, когда
колебания орбиты велики, детектор на несколько сантиметров отодвигается от пучка,
в рабочем режиме приближается к нему. В качестве примера на рис. 2 показана схема,
используемая в Новосибирске на установке РОКК-2.
Следует
отметить, что гамма – установки, приведенные в таблице 1, имеются на всех центрах
синхротронного излучения, на которых работает одновременно большое число пользователей
пучков СИ. Это обусловлено не только интересом к изучению взаимодействия гамма
квантов с ядрами, но и тем, что создание комптоновских установок на накопителях
полезно для диагностики работы самого накопителя, что включает в себя прецизионный
контроль вакуума, диагностику накопления ионов в накопителе, измерение положения
и стабильности орбиты электронов, измерение динамической поляризации пучка электронов
в накопителе.
Установлено, что вакуум в накопителе неоднороден;
вблизи орбиты за счет накопления ионов он значительно отличается от среднего.
Обычными методами изучать такие параметры, которые очень важны для оптимальной
настройки пучка, практически невозможно. В этой связи большой интерес представляет
проект создания комптоновского пучка на накопителе электронов “Сибирь-2” в Курчатовском
центре синхротронного излучения КЦСИ, который является первым специализированным
источником СИ в России.
Если в качестве налетающих частиц используются заряженные частицы, они должны
иметь достаточную кинетическую энергию, для того чтобы преодолеть кулоновское
отталкивание ядра и попасть в область действия ядерных сил. (Если энергия заряженной
частицы меньше высоты кулоновского барьера, вероятность ядерной реакции будет
сильно подавлена.)
Решение
прикладных задач с использованием электромагнитных излучений |