авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ПЕТЕРБУРГСКИЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ им. Б.П.КОНСТАНТИНОВА На правах ...»

-- [ Страница 3 ] --

Кроме режима «холостого хода», клапаны SV1 и SV3 используются при обработке всех аварийных ситуаций для автоматического отсекания TPC от циркуляционной системы.

4.2 Автоматическая система управления 4.2.1 Микропроцессорный блок управления Автоматическая система управления CHUPS должна обеспечивать стабильную работу установки без участия оператора. В частности, система должна автоматически управлять ра ботой адсорбционного компрессора, стабилизировать давление в детекторе, выполнять функ ции защиты и блокировки установки в случае аварийных ситуаций и т.д.

Система управления реализована в виде отдельного прибора, управляющего установкой в автономном режиме, и компьютера, используемого для мониторинга состояния установки и накопления данных о работе системы, а также для изменения параметров управления опера тором. Схема взаимодействия блока управления, компьютера и устройств установки приве дена на Рис. 47.

Устройства 4 источника питания нагревателей Температурный контроль 4 нагревателя с датчиками PT- Микропроцессорный Измерение уровня жидкого азота блок управления 1 уровнемер Управление электропневматическими клапанами - 3 клапана Управление контроллерами расхода 4 контроллера Измерение давления 2 датчика RS- Аналоговая обратная связь Источник тока PC Цифровое управление Аналоговое управление Рис. 47. Схема взаимодействия микропроцессорного контроллера с устройствами Ядром блока управления является микроконтроллер на базе процессора Atmel AT89S8252, который отвечает за автоматическое управление работой установки. Передача данных между управляющим компьютером и контроллером производится с помощью интер фейса RS-232 (RS-485). Контроллер работает под управлением специальной программы, на писанной на языке C. Она управляет чтением 31 измерительного канала с возможностью ус реднения по 1–255 измерений, выдачей сигналов на устройства и обменом данными с PC.

Программа контроллера обеспечивает работу установки без участия оператора и управляю щего компьютера. В ней реализованы алгоритмы стабилизации давления в ТРС, управления температурами колонок компрессора и термолизатора, а также процедуры обработки аварий ных ситуаций.

Функциональная схема блока управления приведена на Рис. 48. Аналоговые сигналы с датчиков разделены на две группы. В первую группу входят 16 сигналов с термометров со противления Pt-100. Эти датчики обеспечиваются стабильным измерительным током 1 мА от источника тока через 16-канальный коммутатор MAX336. Датчики подключаются по 4-хпроводной схеме. Потенциальные сигналы поступают на 16-канальный коммутатор MPC506, и, после коммутации и усиления на инструментальном усилителе INA118, подаются на один из входов второго коммутатора MPC506, который используется для всех остальных датчиков. К нему же подключаются до пяти токовых датчиков (датчики давления, влажности с выходом 4-20 мА), сигналы с контроллеров расхода и уровнемеров. Проволочные датчики уровня жидкого азота непрерывного типа (см. раздел 3.3) обеспечиваются стабильным током 40 мА от источника тока с коммутацией на 4-канальном переключателе MAX313.

Таким образом, всего прибор допускает подключение 31 датчика, 16 из которых – тер мометры сопротивления. После коммутации и усиления на усилителе AD711 сигналы со всех датчиков преобразуются в цифровой код на АЦП ADS7807 и записываются в память кон троллера.

Для управления установкой прибор оснащен:

· 16 цифровыми выходами типа «открытый коллектор» для управления нагревате лями колонок компрессора и клапанами;

· четырьмя аналоговыми каналами для управления контроллерами расхода азота (12 бит, 05 В);

· четырьмя аналоговыми каналами для управления контроллерами расхода водо рода (16 бит, 05 В);

P Adjustable Adjustable 74HCT current supply current supply P0[BUS] 1mA 10mA Buffer Address 74HCT245 switch MUX MAX313 Latch MAX336 NVRAM 74HCT WD LTC AT89S 16 RTDs 4 levelmeters Latch 12 x SV, 4 x HTR 74HCT MAX313 control Latch 74HCT RS- RS485 T/R P1. MAX3089E Buffer ADC MUX MUX RS-232 AD 74HCT245 ADS7807 MPC506 MPC H/F 5 x PT, 16 x TT SPI 6 x MFC, 4 x LT RS DAC DAC RS Рис. 48. Функциональная схема блока управления CHUPS.

commutator DAC7634 DAC RS MAX203E AMP AMP 4 x H2 MFC 4 x N2 MFC OPA4277 OPA Блок управления смонтирован в стандартном ATX PC корпусе (Рис. 49). Сигналы на все устройства подаются через специальные кабели, разъемы для которых смонтированы на зад ней панели корпуса. На лицевой панели корпуса находятся сигнальные светодиоды для инди кации текущего состояния системы.

Рис. 49. Блок управления в корпусе ATX PC 4.2.2 Программное обеспечение для РС Настройка параметров блока управления производится оператором с помощью специ альной программы, установленной на персональном компьютере. Помимо этого, программа служит для визуализации текущего состояния системы и записи всех ее параметров в базу данных.

Программа предоставляет в распоряжение оператору упрощенную мнемосхему, на ко торую выводятся все основные параметры текущего состояния установки, в том числе вре менные характеристики циклов нагрева-охлаждения колонок. Кроме этого, в виде графиков выводятся истории изменения температур всех колонок, расходов жидкого азота и водорода, давлений в TPC и буферном объеме, мощности, затрачиваемой на нагрев. В отдельном окне выводятся автоматические сообщения, генерируемые программой и сохраняемые в журнале событий. Программа предназначена для работы в операционной системе Windows XP.

Все параметры установки сохраняются в базе данных MS Access при каждом опросе блока управления (интервал опроса составляет 1–5 с). Для работы с базой данных разработа на специальная программа, которая обеспечивает визуальное отображение истории 1–4 пара метров в виде графиков и просмотр журнала событий. При этом оператор может выбрать для рассмотрения данные за определенный период времени. Кроме того, накопленные данные по произвольному количеству параметров могут быть экспортированы в текстовый формат или в формат MS Excel для последующего анализа.

4.2.3 Управление нагревателями Система имеет четыре однотипных электронагревателя. Три из них принадлежат колон кам, и один — термолизатору H4 (Рис. 45). Для питания нагревателей используются четыре источника мощностью 1000 Вт каждый, изготовленных на основе трансформаторов и смон тированных в двух отдельных корпусах (Рис. 50). Номинальное входное напряжение источ ников составляет 220 В, выходное — 24 В переменного тока. Все источники снабжены вход ными и выходными фильтрами для предотвращения влияния на близко расположенные элек тронные элементы, а также автоматическими предохранителями.

Мощность, поступающая на нагреватель, регулируется методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Питание на нагреватели подается прямоугольными импульсами продол жительностью несколько секунд. Соответственно, подаваемая на нагреватель мощность про порциональна скважности этих импульсов. Применение ШИМ позволяет варьировать ско рость нагрева колонок, используя источники питания с постоянными характеристиками.

Управление источниками производится сигналами блока управления. Для этого используют ся твердотельные реле, расположенные внутри корпусов источников.

Рис. 50. Источники питания нагревателей 4.2.4 Стабилизация давления в TPC Алгоритм стабилизации давления в TPC также содержится в управляющей программе микроконтроллера. Информация о текущем давлении в TPC поступает в микроконтроллер с датчика PT1. В соответствии с ней микроконтроллер выдает управляющий сигнал на кон троллер расхода водорода (Рис. 45, MFC4;

тип контроллера — 5850S, производитель — Brooks Instrument [67]). MFC4 регулирует расход водорода, перепускаемого из буферного объема BV в ТРС. При давлении в TPC ниже заданного этот расход должен быть увеличен, выше – уменьшен. Необходимая величина расхода вычисляется микроконтроллером в соот ветствии с пропорционально-интегрально-дифференциальым законом регулирования (ПИД-законом). Коэффициенты пропорциональной, интегральной и дифференциальной со ставляющих ПД-закона задаются оператором.

Расход водорода, выходящего из TPC в текущий момент времени, определяется работой компрессора. Наиболее велик он при синхронном протекании стадий охлаждения в двух ко лонках. Таким образом, стабилизация давления в ТРС сводится к компенсации расхода газа, изымаемого из ТРС на очистку, расходом газа из запаса, накопленного в буферном объеме.

После первого сеанса работы установки было принято решение добавить в систему вто рой буферный объем перед компрессором и дополнительный контроллер расхода MFC5 на выходе TPC. Соответственно, изменился и алгоритм стабилизации давления. Контроллер расхода MFC5 устанавливался на постоянную величину среднего потока, и давление стаби лизировалось с помощью входного контроллера расхода MFC4. Закон регулирования был за менен на пропорциональный, дифференциальный и дважды дифференциальный (по второй производной). Все это позволило существенно снизить пульсации давления в детекторе (Рис.

51), вызванные неконтролируемым отбором газа компрессором. Ширина гистограммы пуль саций давления снизилась с 12 мбар до 1.7 мбар.

Gaussian fit - 2 x - xc A w e Equation: y = y 0 + w p y0 8.19452 ±20. 5 xc 10.00029 ±7.1792E- w 0.00173 ±0. A 14.16326 ±0. - Counts X 9.996 9.998 10.000 10.002 10. Pressure, bar Рис. 51. Гистограмма осцилляций давления в детекторе.

Кроме того, в результате этих изменений в системе значительно снизились осцилляции потока водорода, проходящего через детектор. Во время первого сеанса работы осцилляции потока составляли 05 л/мин (все величины расхода газа измеряются в литрах при нормаль ных условиях). После установки второго контроллера расхода и дополнительного буферного объема амплитуда осцилляций потока снизилась до 0.3 л/мин (Рис. 52). Это существенный параметр для нормальной работы камеры, т.к. осцилляции потока приводили к нестабильной работе высоковольтной части детектора.

1. 1. MFC 1. MFC Поток водорода, л/мин 1. 1. 1. 1. 1. 1. 12:30 14:30 16:30 18:30 20:30 22:30 00:30 02:30 04:30 06:30 08:30 10: Время Рис. 52. Осцилляции потока водорода на входе в детектор (MFC4) и на выходе из него (MFC5) 4.2.5 Обработка аварийных ситуаций TPC весьма чувствительна к колебаниям давления рабочего газа. Существенное его от клонение от заданного значения приводит к сбоям в работе камеры и даже может повлечь ее повреждение. Кроме этого, TPC вместе с циркуляционной установкой в рабочем состоянии содержит около 1000 л (в пересчете на нормальные условия) водорода, что позволяет отнести эту систему к взрыво- и пожароопасной.

Для защиты детектора и предотвращения аварийных ситуаций в конструкцию установ ки заложен ряд особенностей. Так, ряд сценариев обработки аварийных ситуаций внесен в программу микропроцессорного контроллера блока управления. Предусмотренные програм мой аварийные ситуации и реакции на них микропроцессорного контроллера сведены в Таб лицу 1.

Во всех случаях контроллер предпринимает такие действия, благодаря которым система переходит в стабильное состояние. Такое состояние установка может сохранять до тех пор, пока сохраняется запас жидкого азота в баке LNT1. Выход из всех аварийных ситуаций мо жет быть осуществлен только под контролем оператора в ручном режиме.

Таблица 1. Аварийные ситуации Название Опасное Действия ситуации значение Высокое давление в TPC P1P1max TPC отсечена (SV1, SV3 закрыты).

Байпас (SV2) открыт.

MFC4 закрыт.

Запись сообщения в журнал событий.

Низкое давление в TPC P1P1min TPC отсечена (SV1, SV3 закрыты).

Байпас (SV2) открыт.

MFC4 закрыт.

Запись сообщения в журнал событий.

Опасная разность давлений в P2 P2max TPC отсечена (SV1, SV3 закрыты).

TPC и буферном объеме Байпас (SV2) открыт.

MFC4 закрыт.

Запись сообщения в журнал событий.

Низкое давление в воздушной P3P3min Запись сообщения в журнал событий.

магистрали Низкий уровень жидкого азота L1L1min Запись сообщения в журнал событий.

Существует ситуация, когда действия контроллера не могут предотвратить опасный подъем давления в ТPC. Это может иметь место при самопроизвольном открытии электроп невматических клапанов, вызванном критическим (до 18–20 атм.) подъемом давления в бу ферном объеме. Такое может произойти в случае, когда запас жидкого азота в баке LNT полностью исчерпан и три колонки компрессора одновременно отогреваются до комнатной температуры.

Для предотвращения открытия клапанов и вызванной им протечки водорода в TPC слу жит система аварийного сброса давления. Она состоит из защитного объема RV и клапана сброса CV8. Защитный объем соединен через клапан сброса с буферным объемом. При выхо де давления в буферном объеме на уровень 16 атм клапан CV8 открывается, и избыточный водород переходит в предварительно вакуумированный защитный объем. Далее водород мо жет быть безопасно возвращен из защитного объема в систему.

4.3 Результаты работы установки 4.3.1 Эффективность очистки Установка была смонтирована, испытана и эксплуатировалась в условиях эксперимента MuCAP [55] в 2004-2006 г.г. В каждом экспериментальном сеансе продолжительность работы установки в стабильном рабочем режиме составляла не менее 700 часов. Основным критери ем эффективности работы установки являлись данные об изменении чистоты водорода в ТРС в течение сеанса.

- Доля захвата мюонов примесями - - 0 100 200 300 400 500 600 Время с момента подключения системы к детектору, часы Рис. 53. Уменьшение содержания примесей по данным захвата мюонов Наилучшей характеристикой чистоты водорода, с точки зрения требований эксперимен та MuCAP, является доля захвата мюонов примесями – величина, которая вычисляется на ос нове непрерывно регистрируемых экспериментальных данных. Изменение в процессе экспе римента общей «эффективной» концентрации примесей, вычисленной на основе этой вели чины, представлено на Рис. 53.

Вклад в величину доли захвата дают, в разной степени, все присутствующие в водороде примеси. Таким образом, этот параметр, предоставляя информацию об «эффективной» сте пени очистки, не может быть непосредственно интерпретирован в единицах концентрации того или иного вещества.

2.0E- 1.8E- 1.6E- 1.4E- Доля захвата мюонов 1.2E- 1.0E- 8.0E- 6.0E- 4.0E- 2.0E- 0.0E+ 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00 3:00 6:00 9:00 12: Время Рис. 54. Уменьшение содержания азота по данным захвата мюонов На Рис. 54 показано уменьшение содержание азота при работе системы с большой на чальной концентрацией азота. Начальная концентрация азота, искусственно созданная в ка мере, составила 24 ppm, по данным хроматографического анализа. Из графика видно, что система очистки понижает концентрацию азота с большой скоростью.

Для проверки качества очистки по основным компонентам примесей (азоту и кислоро ду) проводился анализ проб водорода из TPC методом газовой хроматографии. Для этого об разцы газа объемом не более 10 л (в пересчете на нормальные условия) периодически отби рались в специальные сосуды через предусмотренную линию отбора проб. Содержание азота в ТРС после подключения системы CHUPS и включения циркуляции непрерывно уменьша лось. Результаты хроматографического анализа азота по водороду для всего периода непре рывной работы установки приведены на Рис. 55.

Концентрация N2, ppm 0. 0. 0 100 200 300 400 500 600 Время с момента подключения системы к детектору, часы Рис. 55. Изменение содержания азота в водороде в процессе эксперимента (по данным хрома тографического анализа) Концентрация кислорода при запуске системы очистки при первом же измерении упала ниже чувствительности хроматографического метода (около 5·10-9) и все последующие изме рения показывали отсутствие кислорода.

Одной из самых сложно удаляемых примесей в вакуумных установках и газовых систе мах высокой чистоты является вода. Причина этого состоит в том, что молекулы воды очень хорошо оседают на стенках камеры и трубках, и удалить воду можно только длительной от качкой с прогревом выше 100 С. Кроме того, как правило, в детекторах много поверхностей, адсорбирующих воду (например, каптон). Удалить воду из таких материалов еще сложнее, чем с поверхности нержавеющей стали. Для измерения содержания воды в водороде в систе му очистки был добавлен керамический датчик влажности (Pura gas dew-point transmitter).

Этот датчик способен измерять содержание влаги от 10 -11 до 10 -5 в водороде при давлении 10 атм. В ходе работы с ним выяснилось, что его показания сильно зависят от температуры датчика и исследуемого газа, несмотря на температурную компенсацию, заложенную компа нией-производителем. В связи с этим датчик был смонтирован на медной пластине, темпера тура которой стабилизировалась блоком управления с помощью элементов Пелтье. Это по зволило значительно улучшить стабильность измерений влажности.

Humidity, ppb 0 200 400 600 800 Time, hours Рис. 56. Уменьшение содержания влаги в водороде.

На Рис. 56 показано уменьшение содержания влаги в водороде на выходе детектора при работе рециркуляционной системы очистки. Сама система очистки выдает газ с содержанием влаги около 3 ppb. Вместе с детектором удалось понизить уровень влажности до 20 ppb.

4.4 Заключение Установка CHUPS продемонстрировала стабильную работу в условиях реального экс перимента. Была достигнута запланированная чистота водорода в ТРС по основным ожидае мым примесям – кислороду, азоту и влаге. Основные предъявляемые к установке требования по стабильности давления в ТРС и величине потребления жидкого азота также были выпол нены. Эти результаты подтвердили применимость криосорбционного компрессора и адсорб ционного метода очистки для работы с особо чистым водородом.

Автоматическая система управления установкой показала высокую надежность работы.

Все параметры системы, такие, как давление в детекторе, температурные циклы колонок компрессора, температура датчика влажности и т.д., автоматически регулировались в течение экспериментов. Все показания датчиков и параметры работы установки записывались в базу данных и доступны для анализа. В случае возникновения аварийных ситуаций система управления надежно защищала детектор и установку.

5 Измерительные средства для проекта CELGAS.

Изучение спин-зависимых эффектов в ядерных реакциях, т.е.: нуклон-нуклонные взаи модействия, реакции рождения мезонов, изучение развала дейтрона в p « d столкновениях, рождение странных частиц в реакциях типа pp - pK + L требует использования поляризован ных водородных или дейтериевых мишеней. До недавнего времени все подобные экспери менты проводились на твёрдотельных поляризованных мишенях. Новый тип мишеней поя вился только в последние десять лет, в которых материал мишеней (поляризованные водо родные или дейтериевые ядра) был заменён на поляризованные атомы из источника поляри зованных атомов. Вместе с использованием накопительных колец, которые позволяют увели чить поток заряженных частиц, был использован принцип накопительной ячейки, в которую атомы инжектируются. Ячейка имеет Т-образную форму. Именно такой комбинацией уда лось получить достаточную светимость для исследования малых сечений адронных реакций.

Определение поляризации мишени и пучка необходимо для анализа данных в поляризацион ных экспериментах. Поэтому, развитие подходящих поляриметров очень важно для будущих исследований. Это особенно важно в случаях, когда изучаются очень маленькие сечения ре акций, т. е. там, где основную роль играют электро-ядерные взаимодействия. В других случа ях, например, pd -реакции, знания поляризации, необходимые для калибровки, недостаточны в широком интервале энергий (500-2500 МэВ). Новый подход для этих сложных проблем включает использование Лэмбовского поляриметра вместе с накопительной газовой ячейкой.

Принцип получения пучка поляризованных атомов и молекул известен и описан в [72].

Поскольку для получения достаточной светимости поляризованных мишеней используется накопительная ячейка, столкновение атомов и молекул с её стенками приводит к уменьше нию поляризации. Возникает необходимость проведения экспериментов по оптимизации геометрических размеров, покрытия стенок, температуры стенок, магнитного поля и других параметров, влияющих на сохранение поляризации атомов и молекул. Первые эксперименты с этой целью проводились [73] непосредственно на ускорителях, однако для этого требуются значительное время работы ускорителя и большие финансовые затраты.

Изучение влияния различных факторов (температура, материал покрытия, величина магнитного поля, степень вакуумной откачки и др.) в эксперименте по исследованию ядерной поляризации в молекулах (CELGAS) позволит создать мишень с достаточно большой степе нью поляризации атомов и увеличить выход ожидаемых взаимодействий пучка ускорителя с мишенью.

В Т-образной газовой ячейке (Рис. 57) происходят основные процессы эксперимента CELGAS. В ней:

· создается облако поляризованного атомарного водорода (дейтерия);

· происходит рекомбинация поляризованного атомарного водорода в молекулярный во дород на внутренней поверхности ячейки;

· происходит ионизация атомарного и молекулярного водорода электронным пучком.

H D Electr on beam Ion be am 200 Рис. 57. Т-образная газовая ячейка Для сохранения поляризации в атомарном водороде (дейтерии) требуется внешнее маг нитное поле. Магнитное поле также требуется для изучения процессов сохранения ядерной поляризации при рекомбинации на поверхности газовой ячейки. Кроме того, для ионизации атомов и молекул необходимо провести электронный пучок сквозь ячейку. В связи с этим магнитное поле может быть направлено только по оси ячейки (при этом возможны два на правления поля - по электронному пучку и, против него). Для ионизации атомарного или мо лекулярного водорода требуются электроны с энергиями около 70 eV (максимум сечения ио низации). При этом скорость электронов, перпендикулярная оси ячейки, определяется мак симальной тепловой скоростью электрона на катоде. Ионы атомарного и молекулярного во дорода имеют тепловые энергии, соответствующие температуре газовой ячейки (40-200 К).

При таких энергиях электронов и ионов можно сказать, что они двигаются по силовым лини ям магнитного поля, при этом радиус осцилляций вокруг силовой линии мал по сравнению с характерными поперечными размерами газовой ячейки. Таким образом, существует два кри терия, ограничивающих неоднородность магнитного поля в газовой ячейке:

· неоднородность условий рекомбинации водорода внутри ячейки и неоднородность ус ловий взаимодействия поляризованных атомов и молекул со стенками газовой ячейки;

· условия прохождения электронного и ионного пучка сквозь газовую ячейку.

Не ожидается “острой” зависимости эффектов поляризации от магнитного поля. Следо вательно, допустимая неоднородность магнитного поля определяется условиями прохожде ния электронных и ионных пучков сквозь газовую ячейку. Действительно, уменьшение маг нитного поля приводит к тому, что часть электронов и ионов, двигаясь по силовым линиям, может коснуться стенок ячейки, перезарядиться и потерять поляризацию. Это принципиаль ный фон эксперимента. Его минимизация – одна из основных задач. Поскольку оценочная точность экспериментальных данных (поляризация атомов и молекул) находится на уровне 5 15% имеет смысл стремиться к неоднородности магнитного поля в газовой ячейке не бо лее 2%. Стремление к лучшей однородности может привести к неоправданно большим затра там на магнитную систему без какого-либо физического результата.

Неоднородность магнитного поля в газовой ячейке с неизбежностью порождается сле дующими факторами:

· Из-за Т-образной формы неразборной газовой ячейки основную катушку приходится делать составной – две катушки по оси электронного пучка. Следовательно, неодно родность магнитного поля в центре газовой ячейки неизбежна.

· Из-за невозможности продлить магнитные катушки далеко за габариты газовой ячейки (условия откачки водорода, растекающегося из газовой ячейки), происходит уменьше ние магнитного поля на краях газовой ячейки.

«Технологические» неоднородности магнитного поля, связанные с дискретностью вит ков, отклонением катушек от оси ячейки, разными токами в них, не рассматриваются.

Основное продольное магнитное поле создается двумя катушками (Рис. 58). Кроме ос новных сверхпроводящих катушек, магнитная система включает в себя несколько малых ка тушек, расположенных внутри основных и корректирующих магнитное поле в критических областях. Одна из них обеспечивает однородность магнитного поля в газовой ячейке со сто роны электронной пушки и позволяет лучше коллимировать электронный пучок. Две других обеспечивают однородность магнитного поля в центре газовой ячейки. Были рассмотрены другие конфигурации катушек, в частности, корректирующие катушки располагались снару жи от основных. Такое расположение было предпочтительно как с точки зрения технологии производства сверхпроводящих катушек, так и с точки зрения экономии сверхпроводящего кабеля. Но расчеты магнитных полей в такой конфигурации давали величину однородности магнитного поля в центре ячейки не лучше 92-93%. Таким образом, система с внутренними корректирующими катушками была выбрана в качестве основной.

Polarized Atomic Beam Source Liquid Helium Tank Superconductive Superconductive Correction coil magnet magnet Ceramics Lock grid Polarimeter Cell cooling Lamb Shift Cathode Shielding Cell grid Extraction grid Cryo panels Lock grid 0 500 mm Рис. 58. Схема установки CELGAS.

Использование сверхпроводящих магнитов упрощает конструкцию магнитной системы по сравнению с обычными «теплыми» магнитами, но усложняет управление системой в связи с риском перехода катушек в нормальное состояние (так называемого «квенча»). Такой пере ход ведет к быстрому выбросу большого количества энергии, накопленной в катушках, и мо жет привести к повреждению соленоидов и установки в целом. Энергия, запасенная в сверх проводящей катушке, составляет:

LI EB =, что составляет 5 кДж для каждого из соленоидов, используемых в установке. Таким образом, при одновременном переходе обеих катушек в нормальное состояние в гелиевой емкости может выделиться до 10 кДж энергии. В связи с этим важной задачей становится разработка и создание интеллектуальной системы управления сверхпроводящими магнитами.

Контрольно-измерительные средства эксперимента включают в себя различные устрой ства (Рис. 59). Для питания и управления сверхпроводящими магнитами разработан источник SCPS. Амплитуда магнитного поля измеряется магнитометром с помощью датчиков Холла.

Кроме этого, разработаны два типа модулей, обеспечивающих управление и мониторинг всей остальной части экспериментального оборудования. Это модуль управления высоким напря жением (HVC) и модуль уровнеметрии LEVC. Все приборы подключены к компьютеру через общую последовательную шину RS-485.

FuG HV: Lenses 6 discrete Temperature Electron gun 2-cell;

and Cathode Cell 4 cont. measurement 4 x EMCO 1-extract, Deflectors levelmeters & control 1-carbon 3 x EMCO Current Current EMCO12V EMCO12V supply supply Fiber optic line HVC HVC LEVC HVC LEVC Ground potential Cell potential RS-485 to fiber converter 2 discrete in Dewar Magnetometer Superconductive SCPS2 coils Corrective RS- SCPS1 coil Рис. 59. Контрольно-измерительные средства эксперимента CELGAS Сложность контрольно-измерительной системы для этого эксперимента состоит в том, что часть оборудования имеет потенциал накопительной ячейки (от 0.5 до 25 кВ). Эта часть приборов сосредоточена в отдельном крейте и управляется модулем HVC, который связан с общей шиной RS-485 через волоконно-оптическую линию.

5.1 Измерение уровня жидкого гелия Жидкий гелий в экспериментальной установке CELGAS (Рис. 58) используется для ох лаждения сверхпроводящих магнитов. Установка содержит две емкости с жидким гелием, в которых помещены магниты. Емкости связаны друг с другом в холодной области в нижней части. Верхние, выпарные, отводы емкостей соединяются в теплой области. Жидкий гелий заливается сверху из сосуда Дьюара.

Для измерения уровня жидкого гелия в магнитных резервуарах и сосуде Дьюара ис пользуется два типа уровнемеров. Непрерывные уровнемеры, сделанные из сверхпроводяще го провода, установлены в емкостях для магнитов на специальной поддержке. Она имеет по лукруглую форму, такую, что проволочка уровнемера располагается вдоль внешней цилинд рической поверхности гелиевого объема. В каждом резервуаре установлена одна поддержка с двумя непрерывными уровнемерами. Дополнительно к непрерывным, на каждой поддержке смонтированы по три дискретных уровнемера, сделанных из угольных резисторов Allen Brad ley. Кроме того, два дискретных уровнемера установлены в сосуд Дьюара вместе с нагревате лем для создания избыточного давления.

Для измерения уровня жидкого гелия был разработан специальный прибор LEVC (Рис.

60). Он построен на базе однокристального микроконтроллера Atmel AT89S8252, работаю щего на частоте 22.1184 МГц. Он оснащен 8 Кб памяти для хранения данных, схемой автома тического сброса процессора в случае сбоя программы. Микроконтроллер имеет также флэш память объемом 2 Кб, которая используется для постоянного хранения настроек прибора.

P2 Decoder Adjustable Adjustable 74HCT current supply current supply P0[BUS] 1µA1A 1µA1A Buffer Address 74HCT245 switch Jumpers block Latch NVRAM 74HCT Current switch WD (HUF76107) LTC AT89S Latch DAC control Analog current 74HCT signals to sensors Latch Current switch 74HCT RS- RS485 T/R P1. MAX3089E RS- H/F Latch 5 Digital outputs 74HCT Рис. 60. Структурная схема прибора LEVC.

SPI 16 bit ADC MUX SPI INA RS RS ADS7813 MPC commutator RS MAX203E 4 analog voltage 12 bit DAC Analog voltage outputs DAC7615 signals from sensors Indicator board На Рис. 61 приведена схема универсального управляемого источника тока, использо ванного в приборе LEVC. Источник предназначен для питания стабильным током широкого класса датчиков – преобразователей физических параметров в электрический сигнал.

Дина мический диапазон генерируемых источником токов ~ 106 (1 мкА 1 А). Долговременная стабильность тока от 1 до 10 мкА – 0.1%, от 100мкА до 10мА – 0.01%, от10 мА до 1А – 0.08%. Характеристики сняты при использовании в качестве шунта R4 резистора С2-29 клас са 0.01 или резистора С5-60. Источник построен по схеме со смещённой рабочей точкой и предназначен для использования на заземлённую нагрузку, то есть сигнал на нагрузке изме ряется или усиливается относительно земли, что облегчает выбор дифференциальных усили телей сигнала с датчика. Кроме того, важно то, что выход источника не боится короткого за мыкания на землю, т. е. он очень надёжен в эксплуатации. За 3 года эксплуатации и большого числа соединений – разъединений разъёмов не было ни одного отказа. Базовым элементом всей схемы является микросхема INA125, производства фирмы Burr-Brown. В состав микро схемы входит прецизионный опорный источник напряжения, резистивная матрица, операци онный усилитель и полный дифференциальный усилитель. Прецизионный опорный источник напряжения, резистивная матрица, операционный усилитель и внешний буферный транзи стор Т2 образуют мощный прецизионный источник напряжения. С помощью перемычки на контактной группе К1 можно выбрать одно из трёх напряжений: 2.5В, 5В, 10В. Выбор на пряжения определяется сопротивлением нагрузки. Источник тока допускает управление от внешнего источника напряжения (например, ЦАП), имеющего общую “землю” со схемой. С помощью микросхемы IC2 смещается входной управляющий сигнал на потенциал прецизи онного источника напряжения (потенциал эмиттера транзистора Т2). Проводимость полевого транзистора Т3 регулируется выходным сигналом дифференциального усилителя (усилителя ошибки), входящего в состав микросхемы INA125. При выходном токе больше 10мА вклю чается буферный транзистор Т1. Выходной ток источника определяется по формуле Iout (мА) = Vin (В) / R9 (kOhm).

Рис. 61. Принципиальная схема управляемого источника тока для уровнемеров Описанный источник тока питает в эксперименте CELGAS группу разнородных датчи ков: термометры сопротивления типа Pt100, дискретные гелиевые уровнемеры на основе угольных композитных резисторов (ток – 30мА), непрерывные гелиевые уровнемеры (ток – 150 мА), дополнительные датчики Холла (ток – 100 мА 150 мА). Он также использовался для питания координатных проволок в мониторе потока атомарного водорода и непрерывно го проволочного азотного уровнемера. Кроме того, этот же источник тока используется в эксперименте MuCAP для питания азотных уровнемеров и термометров сопротивления уста новки CHUPS. Во всех экспериментах источник тока зарекомендовал себя как надёжный, ста бильный и дешёвый прибор.

Прибор LEVC оснащен двумя стабильными источниками тока (1мкА1А) с коммутато ром на 8 каналов. Один из источников настраивается на рабочий ток для непрерывных уров немеров, второй – для дискретных. Коммутатор, построенный на полевых транзисторах HUF76107 компании Fairchild с сопротивлением канала 52мОм, последовательно подключает один из 8 датчиков к одному из двух источников тока. Выбор источника тока для каждого датчика осуществляется перемычками на плате. Потенциальные сигналы с уровнемеров по ступают на дифференциальный 8-канальный коммутатор MPC507, затем усиливаются на ин струментальном усилителе INA118, и преобразуются в цифровой код на 16-битном АЦП ADS7813. Диапазон измерения АЦП может составлять 010В, 04В, или ±10В (выбирается перемычками на плате). Таким образом, прибор способен обеспечивать током и измерять две группы различных датчиков общим количеством до 8 штук.

Разделение датчиков на две группы для двух источников тока было сделано для под ключения уровнемеров разного типа (дискретный и непрерывный) к одному прибору. Одна ко, эта возможность существенно расширяет диапазон применения прибора, т.к. в качестве датчиков к нему можно подключать термометры сопротивления, датчики Холла и т.д. В экс перименте CELGAS установлено два таких прибора. Один из них обеспечивает измерение четырех непрерывных уровнемеров и термометров сопротивления, второй предназначен для работы с дискретными уровнемерами в гелиевых емкостях для магнитов и сосуде Дьюара.

Прибор LEVC подключается к компьютеру с помощью стандартного последовательно го интерфейса RS-232 или RS-485. Прибор оснащен светодиодным индикатором для отобра жения уровня жидкого гелия. Он располагается на отдельной плате и содержит два 20 сегментных столбчатых индикатора для показа величины сигнала непрерывных уровнемеров и отдельные светодиоды для индикации дискретных уровнемеров. Все индикаторы управля ются микросхемой MAX7219, подключенной к основной плате прибора шиной SPI.

Кроме того, в прибор может быть установлен 4-канальный 12-битный ЦАП DAC для аналогового управления. Таким образом, LEVC имеет следующие входные и выходные каналы:

· 2 источника тока, коммутируемых в 8 токовых каналов · 8 аналоговых входов (16 бит, 010В, 04В, или ±10В с возможностью усредне ния) · 11 цифровых выходов (открытый коллектор, максимальный ток 500мА на канал) · 4 аналоговых выхода (12 бит, 02.5В) Это позволяет использовать прибор не только для работы с уровнемерами, но и с лю быми резистивными датчиками, например, термометрами сопротивления. Кроме того, прибор может использоваться для автоматического управления как дискретными устройствами (на пример, клапанами), так и аналоговыми (нагреватели, контроллеры расхода и т.д.).

В эксперименте CELGAS к модулю LEVC, работающему с непрерывными уровнемера ми, подключены два термометра сопротивления Pt-100. Один из них служит для измерения температуры центрального фланца, второй – теплообменника накопительной ячейки. На теп лообменнике установлен нагреватель, который управляется сигналом с ЦАП этого же моду ля. Таким образом стабилизируется температура накопительной ячейки.

5.2 Источник питания SCPS Источник питания сверхпроводящих магнитов (SCPS – Superconductive Coils Power Supply) был разработан [74] для управления, питания, а также защиты сверхпроводящих со леноидов в установке CELGAS.

SC coil SC coil To SCPS To SCPS R=0.5 R=0. SC switch SC switch Рис. 62. Схема подключения сверхпроводящих магнитов.

Сверхпроводящие катушки подключаются к источнику последовательно (Рис. 62). Каж дая из катушек оснащена сверхпроводящим ключом, при замыкании которого ток в катушке «замораживается». Кроме того, на каждом магните смонтирован резистор 0.5 Ом, подклю ченный параллельно катушке. Эти резисторы обеспечивают защиту катушек от перегрева в случае перехода в нормальное состояние, поскольку значительная доля энергии катушек вы деляется в виде тепла на этих резисторах. Сигнал квенча для системы управления вырабаты вается при помощи дополнительных катушек связи, установленных на каждом соленоиде.

Источник SCPS был разработан для питания обоих соленоидов установки одинаковым током, однако замороженные рабочие токи в магнитах могут быть разными благодаря приме нению раздельных сверхпроводящих ключей. Схемы защиты от квенча также разные для разных катушек. При срабатывании детектора квенча прибор разрывает сверхпроводящую цепь нагревом сверхпроводящего ключа и подключает к магнитам балластный резистор для рассеивания энергии катушек вне емкости с жидким гелием. Система управления источника должна быть достаточно интеллектуальной для ввода различных токов в индуктивно связанные соленоиды, поскольку любое изменение тока в одном из магнитов влияет на ток в другом.

5.2.1 Силовая часть SCPS Источник тока в приборе SCPS (Рис. 63) питается трёхфазным напряжением. Использо вание двухуровневой стабилизации позволяет достичь высокой эффективности регулирова ния и увеличить КПД источника. Вначале система управления уменьшает трёхфазную мощ ность с помощью широтно-импульсного регулирования. Схема регулятора построена на од нокристальной ЭВМ Atmel AT89C2051. Параметры регулирования передаются в контроллер из главного процессора. Вторичное, точное регулирование выходного тока выполняется по сле выпрямителя линейным регулятором на основе мощных по- L1 L2 L3 N левых транзисторов FB180SA10 (International Rectifier). Управ TRIAC TRIAC ляющий сигнал для транзисторов генерируется на усилителе regulator regulator ошибки на основе инструментального усилителя AD620 из сиг TRANSFORMER TRANSFORMER нала токового шунта и опорного напряжения, поступающего с 12 half-cycle 12 half-cycle 16-разрядного ЦАП (Burr-Brown DAC7634).

rectifier rectifier Отличительной особенностью силовой части источника яв Linear Linear ляется так называемый шестифазный двух-полупериодный вы- regulator regulator прямитель переменного тока. Он позволяет уменьшить уровень Current shunt Current shunt модуляции выходного напряжения до 1.5 % при максимальном To coils токе 200 А. Частота пульсаций при этом составляет 600 Гц, что Рис. 63. Силовая легко подавляется LC-фильтрами. Первичные обмотки силового часть источника то трансформатора включены по схеме «звезда». Три вторичные обмотки с числом витков N 2 каждая включены также по схеме «звезда» к выпрямителю Ла рионова [71]. Другие три вторичные обмотки с числом витков N3 = 3N 2 каждая включены во схеме «треугольник» ко второму выпрямителю Ларионова. Одноименные выходы обоих выпрямителей соединены вместе. Оба выпрямителя выполнены на основе трёхфазных диод ных мостов 160MT120KB (International Rectifier) с максимальным током 160 А.

L1 L SS A A A Q GND Ref Рис. 64. Детектор квенча.

Одними из наиболее важных элементов прибора являются детекторы квенча. Их зада ча – детектировать спонтанные переходы сверхпроводящих катушек в нормальное состояние.

Для этого на торце каждого магнита намотана небольшая катушка связи, индуктивно связан ная с основной сверхпроводящей катушкой. Катушка связи вместе с основным соленоидом подключены к мостовой схеме с различной полярностью (Рис. 64). Дифференциальный сиг нал мостовой схемы выравнивается потенциометром и поступает на усилитель А1.

Прибор может работать в трех режимах:

· ввод тока в сверхпроводящие катушки;

· вывод тока из сверхпроводящих катушек;

· продолжительная работа с замороженным током.

Во время ввода или вывода тока сверхпроводящий ключ (SS) разомкнут. Напряжение на концах катушки L1 пропорционально скорости изменения тока:

I e 1 = - L t Напряжение на катушке связи L2 составит L1 L2 I e2 =, M t где I1 – ток через L1, M – коэффициент взаимной индукции.

Эти напряжения складываются на дифференциальном усилителе A1. Результат будет иметь разную полярность для процессов ввода и вывода тока. Далее сигнал поступает на среднеквадратичный (RMS – DC) конвертер A2, после чего его абсолютная величина сравнивается с пороговым напряжением на компараторе A3. Пороговое напряжение управляется 16-разрядным ЦАП и выбирается таким образом, чтобы обеспечить необходимую чувствительность детектора квенча при заданной скорости ввода или вывода тока. Переход сверхпроводящей катушки в нормальное состояние во время ввода-вывода тока не вызывает изменения напряжения катушки связи, поскольку ток в сверхпроводящей катушке поддерживается на постоянном уровне источником питания. Однако, напряжение на выводах сверхпроводящей катушки изменится из-за падения напряжения на проводе в нормальном состоянии. Соответственно, изменится сигнал мостовой схемы, который превысит пороговое напряжение компаратора. В результате компаратор выдаст аварийный сигнал Q в главный процессор.

Аналогично происходит обработка перехода в нормальную фазу в режиме замороженного в катушке тока. В этом случае изменяется напряжение как сверхпроводящей катушки (из-за падения напряжения на участке провода в нормальной фазе), так и катушки связи (из-за резкого изменения магнитного поля в индуктивно связанной основной катушке).

Поскольку сверхпроводящий соленоид и катушка связи включены в мостовую схему в противофазе, изменение напряжения на обеих катушках усиливает выходной сигнал, поступающий на компаратор.

Все силовые компоненты, такие, как токовый шунт, мощные полевые транзисторы и балластные резисторы, установлены на водяной теплообменник, температуры которого изме ряется системой управления. Кроме того, плата управления ведет мониторинг температуры внутри прибора и выдает звуковой сигнал в случае перегрева любого из датчиков.

5.2.2 Система управления SCPS Блок управления SCPS (Рис. 65) построен на базе однокристального микроконтроллера Atmel AT89S8252, работающего на частоте 22.1184 МГц. Он оснащен 8 Кб памяти для хране ния данных, схемой автоматического сброса процессора в случае сбоя программы. Микро контроллер имеет также флэш-память объемом 2 Кб, которая используется для постоянного хранения настроек прибора.

Отдельный микроконтроллер Atmel AT89C2051 управляет широтно-импульсной моду ляцией трехфазного напряжения питания. Для этого используются фазовые сигналы синхро низации и внутренний таймер процессора, позволяющий регулировать напряжение с точно стью до 0.5%. Каждая фаза питания управляется независимо, в случае пропадания синхро сигналов от любой фазы все фазы блокируются. Параметры регулирования пересылаются из главного процессора по последовательному каналу передачи данных. Управление входным питанием позволяет увеличить КПД источника и уменьшить тепловыделение на силовых элементах.

DAC BUS SPI DAC7634 Buffer Address 74HCT245 switch To comparators, analog regulator Latch SRAM register AT89S WD RS-485 INT LTC MAX 3 phase switch To KBDIND Heater Board Heater Latch register RS- RS485 T/R MAX3089E RS- H/F BYTE, START ADC MUX BUSY AD ADS7807 MPC INT OR RMS to DC Vcoils, T, Comparators DIR MAX203E converters Shunt RS RS UART commutator From DAC Isolation Coils differential signals AMPs Triac drivers RS AT89C P Phase sync INT0 OR Рис. 65. Функциональная схема блока управления SCPS.

Сверхпроводящие ключи и трехфазный электромагнитный пускатель для входного пи тания управляется центральным процессором через твердотельные реле Crydom. Аналоговые сигналы с датчиков температуры, токового шунта и детекторов квенча коммутируются 16 канальным мультиплексором Burr-Brown MPC506 и, после усилителя AD711 поступают на 16-разрядный АЦП ADS7807.

Блок управления SCPS может подключаться к управляющему компьютеру с помощью последовательного канала передачи данных RS-485 или RS-232. Прибор не оборудован пане лью ручного управления. Однако, в нем предусмотрен дополнительный последовательный канал RS-485 для подключения внешнего, удаленного, блока индикации и ручного управле ния.

5.2.3 Программное обеспечение Программное обеспечение контроллера написано на языке C для микроконтроллеров семейства Intel 8051. Оно обеспечивает измерение 16 аналоговых входных сигналов с датчи ков с программируемым усреднением по 1-255 выборкам АЦП. Обмен данными с компьюте ром производится по специальному протоколу доступа к памяти контроллера и управляется прерываниями, так что он не влияет на временные характеристики прибора.

Программа контроллера обрабатывает аварийную ситуацию по сигналу прерывания от детекторов квенча. По этому сигналу происходит измерение напряжения на обоих детекторах квенча с усреднением по 8 выборкам, и, в случае превышения порога, нагрев соответствую щего сверхпроводящего ключа. Одновременно с этим прибор отключает трехфазное питание силовых цепей и включает звуковую сигнализацию. Программные пороги для сигналов де текторов квенча задаются вместе с аппаратными порогами с помощью управляющего компь ютера.

Процесс перехода в нормальное состояние в сверхпроводящих соленоидах скоротечен.

Дифференциальный сигнал с катушек нарастает в течение десятков миллисекунд. Для иссле дования процессов перехода в приборе реализован специальный режим накопления истории измерений. В этом режиме процессор накапливает выборки АЦП для первых 5 каналов (сиг налы с детекторов квенча, токовый шунт) с заданным интервалом между измерениями. Это позволяет получить данные об изменении сигналов во времени с шагом до 0.5 мс. Время на копления данных определяется объемом внешней памяти контроллера. После завершения ра боты в этом режиме данные передаются на компьютер. Режим накопления истории измере ний включается автоматически при срабатывании детекторов квенча.

5.2.4 Настройка прибора Проверка и настройка прибора производилась на двух сверхпроводящих катушках, с максимальным полем 2 Тл при токе 100 А. Были отработаны основные алгоритмы работы прибора, такие, как плавный ввод и вывод тока, стабилизация тока (Рис. 66) на максимальном уровне. На рисунке, в частности, представлен ввод тока с различными скоростями и управле ние сверхпроводящими ключами. Магнитное поле в катушках измерялось датчиками Холла, установленными в центрах катушек.

2. Магнитное поле в катушке 2. 2. Магнитное поле в катушке 1. Магнитное поле, Тл Ток, А 1. 1. Ток 1. 0. Нагреватель ключа 0. 0. Нагреватель ключа - 0. 0 10 20 30 40 50 60 70 Время, мин.

Рис. 66. Ввод тока с различной скоростью, плавный вывод и стабилизация тока.

Кроме того, были исследованы процессы перехода в нормальное состояние сверхпрово дящих катушек (Рис. 67) с помощью режима накопления истории измерений. Для этого в ка тушки вводился сравнительно небольшой ток (10 А), после чего включался нагреватель, рас положенный на сверхпроводящей катушке, одновременно с запуском режима накопления.

Таким образом, начало временной шкалы соответствует началу перехода сверхпроводника катушки в нормальную фазу. При этом измерялось как напряжение непосредственно на ка тушке (К), так и напряжение на выходе детектора квенча (ДК). Как видно из рис. 67, настрой ка усилителя детектора квенча не влияет на напряжение на сверхпроводящей катушке. Важ ным результатом измерений является характерное время перехода соленоида в нормальное состояние. В нашем случае выделение энергии, запасенной в катушке, происходит за 60 70 мс. Учитывая время реакции прибора на сигнал детектора квенча (не более 4-5 мс), можно сделать вывод об эффективности защиты сверхпроводящих катушек.

1.5 ДК до подстройки ДК после подстройки 0. Напряжение, [В] 0 100 200 300 400 500 -0. - К до и после подстройки -1. - Время, [мс] Рис. 67. Напряжение катушки 1 при переходе в нормальное состояние (квенче). [К] – напря жение на сверхпроводящей катушке;

[ДК] – напряжение детектора квенча.

5.3 Прецизионный магнитометр Магнитометр предназначен для измерения магнитного поля в широком диапазоне от 1 мТл до нескольких Тесла с помощью датчиков Холла. Отличительной особенностью при бора является применение реверсивных источников тока для питания датчиков. Это позволя ет значительно снизить влияние на результат измерения термо-ЭДС и контактных разностей потенциалов на разъемах и пайках, что особенно важно для работы в области криогенных температур.

SPI DAC BUS 74HCT Reverse 4x current Address Buffer switch source AT89S 74HCT NVRAM Latch WD RS- RS485 T/R LTC MAX3089E RS- H/F LCD 3 x Hall probes MAX203E T, 3 x Shunts ADC RS RS UART LTC commutator Рис. 68. Функциональная схема магнитометра.

Прибор (Рис. 68) построен на базе однокристального микроконтроллера Atmel AT89S8252, работающего на частоте 22.1184 МГц. Он оснащен 8 Кб энергонезависимой па мяти для хранения данных, схемой автоматического сброса процессора в случае сбоя про граммы. Результаты измерения выводятся на жидкокристаллический индикатор. Магнето метр оборудован последовательным каналом передачи данных RS-485 (или RS-232) для связи с компьютером. Он может использоваться как в составе распределенной системы управления, так и в качестве отдельного прибора.

Прибор допускает подключение до трёх датчиков Холла (или одного трёхкомпонентно го датчика) и одного датчика температуры Pt-100. Для питания датчиков использованы четы ре независимо управляемых реверсивных источника тока. Величина тока в них задается с помощью 4-канального 16-разрядного ЦАП Burr-Brown DAC7634. Датчики Холла и термо метр сопротивления подключаются к магнитометру по 4-проводной схеме. Источники тока для датчиков Холла оснащены токовыми шунтами для мониторинга величины тока.


120.78 120. Рабочий ток датчика при токе соленоидов 25А 120.77 120. 120.76 120. Магнитное поле при токе соленоидов 25А Магнитное поле при токе соленоидов 40А 120.75 120. Рабочий ток датчика при токе соленоидов 40А 120. 120. 120. 120. 120. 120. 0. Измерения поля при токе соленоидов 25А 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. Измерения поля при токе соленоидов 40А 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0:00:00 0:05:00 0:10:00 0:15:00 0:20: Время Рис. 69. Разброс измерений датчика Холла и токового шунта (без усреднения).

Дифференциальные аналоговые сигналы с четырех датчиков и токовых шунтов прохо дят через RC-фильтры и поступают на 24-разрядный АЦП LTC2418. Измеренные АЦП зна чения могут усредняться контроллером. Количество выборок для усреднения задается с управляющего компьютера. Разброс измерений датчика Холла и токового шунта без усред нения представлены на рис. 69. Принимая во внимание максимальное напряжение, измеряе мое АЦП (1.25 В), разрешение прибора составляет ±0.1 мТл и не зависит от амплитуды изме ряемого магнитного поля (Рис. 70). Использование усреднения выборок АЦП может улуч шить разрешение, однако, учитывая, что скорость измерения АЦП составляет 7 выборок в секунду, усреднение делает прибор достаточно медленным.

Model: Gauss Model: Gauss Equation: y=y0 + (A/(w*sqrt(PI/2)))*exp(-2*((x-xc)/w)^2) Equation: y=y0 + (A/(w*sqrt(PI/2)))*exp(-2*((x-xc)/w)^2) dN dN y0 0.43262 ±5.00636 400 y0 -0.63538 ±6. xc 0.49483 ±2.3771E-6 xc 0.86464 ±1.3762E- w 0.00008 ±6.2332E-6 w 0.0001 ±3.7362E- A 0.01495 ±0.00133 A 0.0461 ±0. 160 0 0.49470 0.49475 0.49480 0.49485 0.49490 0.49495 0.86445 0.86450 0.86455 0.86460 0.86465 0.86470 0.86475 0. Магнитное поле при токе 25А, Т Магнитное поле при токе 40А, Т Рис. 70. Гистограммы измерений магнитного поля для разных токов соленоида.

Полученное разрешение прибора соответствует мировым аналогам [75], [76], [77]. Точ ность измерений магнитного поля можно улучшить за счет использования температурной компенсации. В этом случае прибор может пересчитывать магнитное поле в соответствии с показаниями термометра сопротивления и калибровкой датчиков Холла. Таблицы калибров ки датчиков заносятся в энергонезависимую память магнитометра с помощью управляющего компьютера.

5.4 Измерения магнитного поля Измерения магнитного поля сверхпроводящих соленоидов проводились с использова нием перечисленных выше приборов. Ток в магниты вводился с помощью источника SCPS, магнитное поле измерялось магнитометром.

Работа с замороженным в сверхпроводящих катушках током позволила оценить ско рость затухания поля, связанного с конечным сопротивлением ключей (Рис. 71). Ступеньки на графике магнитного поля вызваны периодическим подливом жидкого гелия в криостат с соленоидами. Они не учитывались при расчете скорости затухания, т.к. в установке CELGAS планируется работать с непрерывным плавным подливом гелия, который не вызывает таких скачков магнитного поля. В криостате они вызваны образованием газовой фазы гелия в не большом объеме криостата и повышением температуры сверхпроводящих ключей.

1.0017 0. 1.0015 0. 1.0013 0. 1.0011 0. Магнитное поле К2, T Магнитное поле К1, T 1.0009 0. 1.0006 0. 1.0004 0. 1.0002 0. 1.0000 0. 0.9997 0. 0 120 240 360 480 Время, мин.

Рис. 71. Затухание магнитного поля в сверхпроводящих соленоидах при рабочем токе 50 А.

В сверхпроводящем соленоиде при замкнутом ключе замороженный ток затухает:

Rk - t I = I0 e L, где I – замороженный ток, I0 – начальное значение тока, Rk – сопротивление сверхпроводяще го ключа, L – индуктивность катушки. Скорость затухания магнитного поля можно выразить, как:

R R - kt k R-t B R = - B0 k e L = - k B.

B = B0 e L, t L L Отсюда можно получить сопротивление сверхпроводящего ключа в замкнутом состоя нии:

B L Rk = -.

t B Подставляя соответствующие параметры сверхпроводящих соленоидов установки CELGAS, получим:

Rk1 = 3.8 10 -8 Ом Rk1 = 2.3 10 -8 Ом.

Эти сопротивления малы и объясняются конечным сопротивлением медной матрицы в местах пайки сверхпроводящего провода ключей и катушек. Затухание поля при этом доста точно медленное и не мешает нормальной работе установки.

0.9 0. Bz 0.8 0. Bz_calc Bx 0.7 0. By Поперечные магнитные поля Bx, By, T Продольное магнитное поле Bz, T 0.6 0. 0.5 0. 0.4 0. 0.3 0. 0.2 0. 0.1 -0. 0 -0. -300 -200 -100 0 100 200 300 400 Координата вдоль оси магнитов, мм Рис. 72. Профиль магнитного поля при токе в катушках 40 А.

С помощью трехкомпонентного датчика Холла [78] были проведены измерения профи ля магнитного поля на оси соленоидов в гелиевых емкостях установки CELGAS. На рис. показаны зависимости продольной и поперечных амплитуд магнитного поля от координаты на оси соленоидов. За начало отсчета координаты выбран центр накопительной газовой ячей ки, представленной на рисунке серой областью. На рисунке также показано положение сверхпроводящих катушек, как основных (красные прямоугольники), так и корректирующих (синие прямоугольники).

Видно, что продольное магнитное поле достаточно однородно на всей длине накопи тельной ячейки и значительно превышает поперечное поле. Небольшой провал в центре ячейки вызван достаточно большим расстоянием между магнитами, что связано с дополни тельной теплоизоляцией центрального фланца, находящегося между катушками. Различие двух компонент поперечного магнитного поля (Bx и By) вызвано небольшим отклонением катушек от оси системы, неточностью установки датчика Холла и конечными размерами са мого датчика3. Однако амплитуда радиального поля вполне удовлетворяет условиям экспе римента CELGAS. Профиль поля объясняет небольшое различие амплитуд магнитного поля при измерении датчиками Холла, установленными в центрах катушек (Рис. 66). Легко заме тить, что профиль продольного магнитного поля хорошо совпадает с расчетной кривой. В об ласти накопительной ячейки (серая область на графике рис. 72) продольное магнитное поле составляет 0.819±0.014 Тл. Неоднородность поля составляет 1.7 %, что вполне достаточно для условий эксперимента и согласуется с расчетными значениями: Bz = 0.829±0.015 Тл, не однородность 1.8 %.

Трехкомпонентный датчик Холла имеет размеры 3х3х3 мм с чувствительной зоной 2х2х2мм Заключение Работа посвящена автоматизации криогенных установок в различных ядерно физических экспериментах за длительный период времени (1979-2006). В ней представлено описание электронных измерительных средств и устройств управления, созданных автором и физические результаты, полученные с применением этих устройств на следующих экспе риментальных установках:

Пузырьковая водородно-дейтериевая камера При модернизации пузырьковой камеры впервые реализована электронная стабилиза ция температуры рабочей среды камеры с точностью ±0.03К с возможностью управления температурой от компьютера. Это позволило получить треки из пузырьков стабильного раз мера, и, следовательно, повысить точность определения координат частиц.

Транзисторная накопительная схема поджига лампы-вспышки позволила со 100% га рантией зажигать лампу-вспышку в нужный момент, без пропусков и поздних запусков, ко торые приводили к бракованным кадрам.

Применение источника тока для питания удерживающего клапан электромагнита и магнита сброса расширительного устройства обеспечило стабильную по времени и амплиту де характеристику расширительного устройства и стабильное качество всего фильмового ма териала.

Примененная впервые регулярная световодная система передачи изображения рабочего объема камеры за пределы сильного магнитного поля позволила применить телевизионную систему с включенным магнитным полем. Это крайне важно для наблюдения реальных тре ков частиц при настройке расширительного устройства и задержек по максимальному каче ству треков.

Автоматизация работы камеры позволила оперативно регулировать и стабилизировать основные параметры камеры, тем самым обеспечив стабильное качество фотоматериала. Ав томатический контроль вакуумной системы значительно повысил взрывобезопасность всей установки в целом.

Автоматический мониторинг магнитных полей и шунтов магнитов тракта пучка и каме ры позволил своевременно выявлять отклонения от нормы и сообщать о них для принятия мер.

Повышение стабильности и оптимизация параметров (кривая расширения, давление, температура, время срабатывания вспышки и стерео фотоаппарата) привели к 38% увеличе нию качества фильмового материала. Данная работа позволила произвести более миллиона качественных кадров в экспериментах по pp и np рассеянию с полным использованием уско рительного времени. По результатам этих экспериментов опубликованы следующие работы:

[2]-в работе измерено сечение реакции rr ® rrp 0 в области дибарионных резонансов (энер гии 600 900 МэВ). [3] в эксперименте получены новые данные о характере изменения спек тра нуклонов, вылетающих в кинематически запрещённую для рассеяния на покоящемся ну клоне область, в широком диапазоне промежуточных энергий. Оказалось, что ниже 1 ГэВ в отличие от области более высоких энергий наблюдается энергетическая зависимость наклона инвариантного сечения. Это свидетельствует о том, что в механизме образования таких про тонов происходит вымирание какого то процесса, обеспечивающего при высоких энергиях постоянный вклад. С другой стороны, в области больших углов назад этот процесс остаётся существенным и при низких энергиях.

Возможности, заложенные в использовании 4p -геометрии пузырьковой камеры, по зволили привлечь для исследования механизма кореллированные спектры, что в конечном итоге дало качественное понимание особенностей изучаемого процесса в различных областях по импульсу кумулятивного протона. Совокупность различных экспериментальных фактов говорит в пользу изобарного механизма образования протонов с большими импульсами в об ласти больших углов. [4] ?

[5]-в эксперименте измерены сечения реакций парного рождения мезонов rr ® rrp +p -, r n ® r np +p -, r n ® rrp -p 0, r d ® r d p +p -.


в области энергий 700-1000 МэВ. Это первые систематические измерения при столь малых энергиях налетающих нуклонов. Проведён изоспиновый анализ реакций парного рождения, в результате чего получена энергетическая зависимость модулей изотопических амплитуд, по казано соответствие экспериментальных данных изотопической инвариантности и предсказа ны сечения не измеренных до сих пор реакций.

Физические результаты, полученные на автоматизированной камере с участием автора, опубликованы в работах [3], [4], [5], [6], [7].

Криогенная ионизационная камера Впервые применена дистанционная передача информации о давлении и температуре с помощью преобразования аналогового сигнала в частотный с точностью не хуже 0.05%. Эта же схема впоследствии была применена во втором поколении камеры.

Впервые применены в эксперименте авиационные малогабаритные датчики давления с аналоговым выходом.

Кроме того, впервые разработаны и применены в эксперименте дистанционно управ ляемые тиристорные источники питания.

Произведена абсолютная калибровка платиновых термометров сопротивления в широ ком диапазоне температур по давлению насыщенных паров Ne, Ar, Xe, Cr, N2, CH4. В резуль тате получена абсолютная точность измерений температуры в диапазоне 30300 К не хуже ±0.1 К.

Проведена комплексная автоматизация системы охлаждения установки КИК на основе электронной платы, вставляемой в PC, которая обеспечила стабильную работу системы без участия оператора в течение всех экспериментальных сеансов. В системе реализована полная гальваническая развязка экспериментальной установки, расположенной на пучке, от измери тельной электроники. Точность измерения аналоговых сигналов составляет ±0.051%, что приводит к погрешности измерения температуры камеры 0.08 К, с учетом разбивки всего температурного диапазона (25 400К) на два поддиапазона (25 80К и 80 400К). Автомати зация управления позволила провести оптимизацию расхода жидкого гелия в системе охлаж дения.

Созданная установка позволила провести уникальные по точности измерения парамет ров мезокаталитического синтеза. Измерены абсолютные значения скорости dmd-синтеза как функции температуры [36]. Кроме того, проведены уникальные по точности измерения ско ростей переворота спина в md-атоме l3/2®1/2, как функции температуры приведены на рис. и рис.34 и в работе [37]. Результаты исследования d3He ядерного мезокаталитического синте за приведены в [38], [39].

Тепловой проволочный детектор Исследования тепловых процессов в тонкой проволоке с большим температурным ко эффициентом сопротивления привели к созданию ранее не существовавших приборов:

1. Монитор тепловых газовых или жидкостных потоков и температурных полей, который может использоваться для измерения распределения скоростей газа или жидкости в потоке. Использовался для определения профилей температур и эф фективности водо-воздушных теплообменников и вентиляционных панелей в электронных стойках [56]. Основное назначение- неразрушающий контроль тем пературных полей и профилей скоростей газовых и жидкостных потоков.

2. Монитор плотности атомарного пучка, использующий эффект тепловыделения при рекомбинации атомов в молекулы, с возможностью неразрушающего изме рения плотности пучка в реальном масштабе времени. Использовался для изуче ния свойств пучка поляризованного водорода в поляризованных источниках экс периментов HERMES в DESY и ANKE в исследовательском центре Юлих, Гер мания [59].

3. Непрерывный тепловой уровнемер для измерения уровня непроводящих жидко стей, в том числе криогенных. Применен в криогенной рециркуляционной сис теме сверхвысокой очистки водорода CHUPS [68], [69] для эксперимента muCAP [60] в PSI, Швейцария.

Построены математические модели работы мониторов и непрерывного проволочного уровнемера. Все перечисленные приборы оснащены микропроцессорной системой управле ния.

Рециркуляционная криогенная система сверхвысокой очистки водорода CHUPS Для экспериментов по µ-захвату на водороде (PSI, Швейцария) разработана и создана автоматизированная рециркуляционная система получения сверхчистого водорода. Сечение захвата мюона пропорционально Z4 для Z от1 до 10 и далее медленно снижается (Z- зарядо вое число элемента). Поэтому требования по чистоте водорода были столь высоки- содержа ние примесей не более 10-8. Основные загрезняющим элементом газовой системы был сам детектор, время-проекционная камера(Time Projection Chamber, TPC). Предварительно очи щенный до нужной кондиции водород недопустимо загрязнялся через несколько часов рабо ты. Поэтому была создана рециркуляционная система очистки водорода. В разработанной системе отсутствовали механические побудители расхода, являющиеся дополнительным ис точником загрязнения. Даже мембранные компрессора не удовлетворяли нашему критерию чистоты. Система основана на криокопмпрессорах, впервые объединенных с системой очист ки на цеолитах в единую установку. Комплексная автоматизация системы очистки сделала возможной стабильную работу установки в течение всех экспериментальных сеансов. Авто матически, без участия оператора, поддерживались все основные параметры системы, вклю чая циклическую работу криогенного компрессора. Система управления показала себя на дежной и удобной в эксплуатации [68]. В ходе многочисленных экспериментальных сеансов (максимальное время непрерывной работы 2 месяца) не выявлено серьезных недостатков, ко торые могли бы привести к сбоям в работе системы очистки. В результате была получена уникальная чистота рабочего газа: концентрация примесей в водороде составила: азот и ки слород – 5·10-9, вода – 3·10-9 на выходе установки и 2·10-8 в детекторе [69], что позволило ис ключить из анализа экспериментальных данных погрешности, связанные с примесями.

Установка CELGAS Для управления экспериментальной установкой CELGAS был разработан ряд приборов, которые позволили создать модульную систему управления. Общее количество измеритель ных каналов установки – более 100. Число каналов управления – около 80. При этом удачное применение современной элементной базы и унификация аналоговых сигналов позволили разработать универсальные модули для управления различными частями установки. Так, все источники высокого напряжения, независимо от их типа, управляются тремя одинаковыми модулями. Прибор для измерения уровня жидкого гелия с успехом используется для термо метрии и стабилизации температуры накопительной ячейки.

Источник питания сверхпроводящих магнитов SCPS [79] стабильно работает во всех экспериментальных сеансах. Отличительной особенностью источника является шестифазный двух-полупериодный выпрямитель переменного тока. Он позволяет уменьшить уровень мо дуляции выходного напряжения до 1.5 % при максимальном токе 200 А. Частота пульсаций при этом составляет 600 Гц, что легко подавляется LC-фильтрами.

Прецизионный магнитометр для измерения магнитного поля сверхпроводящих соле ноидов обеспечивает разрешение ±0.1 мТл в широком диапазоне от 1 мТл до нескольких Тесла. В прибор заложена возможность повышения точности измерений магнитного поля за счет использования температурной компенсации датчика Холла.

Все приборы подключены через общую последовательную шину к управляющему ком пьютеру и составляют единую автоматическую систему управления. При этом решена про блема подключения к общей шине устройств, подвешенных под высоким потенциалом (до 26кВ). Применение микроконтроллеров в каждом приборе делает эту систему весьма гибкой, с возможностью переложения части задач управления на сами приборы. Систему управления показала себя надежной и удобной в эксплуатации. На установке получен пучок ионов водо рода с током до 2µА (~ 10 16 частиц в секунду на см.2) и энергией от 0 до 5кэВ.

Несмотря на многообразие перечисленных экспериментов и систем, всех их объединяет высокая надежность разработанных для их автоматизации электронных средств. Все уста новки проработали без существенных проблем и сбоев в течение длительных эксперимен тальных сеансов. Использование современной элементной базы, в том числе микропроцессо ров, для всех этих работ привело к высокому качеству систем управления, а также к большой гибкости и универсальности создаваемых приборов.

Благодарности Благодарю за дружную, творческую работу на пузырьковой камере В.И. Медведева, Е.А. Лобачева, С.Г. Шермана, В.И. Поромова..

Благодарю П.А. Кравцова, А.А. Васильева, Л.М. Коченду и М.Е. Взнуздаева за интерес ную совместную работу по разработке, созданию и эксплуатации экспериментальных крио генных и газовых систем. Создание этих систем было направлено на получение новых физи ческих результатов во многих ядерно-физических экспериментах.

Благодарю руководство лаборатории: Н.Н. Чернова, А.А. Васильева, А.Г. Никанорова за создание творческой, товарищеской обстановки в коллективе, позволившей успешно решать все, порой очень непростые задачи.

Благодарен всему коллективу лаборатории за дух взаимопонимания и поддержку друг друга. В таком коллективе очень хочется работать и дальше.

Литература [1] Glaser D. Some Effects of Ionizing Radiation on the Formation of Bubbles in Liquids. Phys.

Rev. 87, p. 665 (1952), Glaser D. Bubble Chamber Tracks of Penetrating Cosmic-Ray Particles. Phys. Rev. 91, pp.

762-763 (1953).

[2] Е.В. Кузнецов. Пузырьковые камеры. УФН т. 64, вып. 2, 1958, с. 361.

[3] V.P. Andreev, A.V. Kravtsov, …, V.A. Trofimov. Measurement of the cross section of the re action pp - p p pi0 in the region of dibarion resonances. Zeitschrift fur Physic A329, p.371 373, 1988.

[4] V.P. Andreev, V.V. Dobyrn, …, V.A. Trofimov. Correlation mesurement of the spectrums of protons to back semisphere in the reaction p d -- p p n at 1.2 - 1.7 Gev/c. (in russian). Russian jorn. of Nucl. Phys. v. 42, no. 6, p. 1420-1426,1985.

[5] L.G. Dakhno, A.V. Kravtsov, …, V.A. Trofimov. Enhancing delta3-3 resonance effect in the cumulative nucleon spectra from the deuterium breakup reaction pi d -- pi- p n. Phys. Lett.

123B, no. 1, p. 33, 1983.

[6] L.G. Dakhno, A.V. Kravtsov, …, V.A.Trofimov. Measurement of the double pion production cross-section in nucleon-nucleon collision below 1 Gev and isospin analysis. (in russian). Rus sian jorn. of Nucl. Phys. v. 37, p. 907-915, 1983.

[7] V.P. Andreev, A.V. Kravtsov, …, V.A. Trofimov. Measurement of the cross section of the re action pp - p p pi0 in the region of dibarion resonances. Proceedings of simposium on nu cleon-nucleon and hadron-nuclear interaction in intermedia energy region. Leningrad, 1986.

[8] Я. Б. Зельдович, С. С. Герштейн, Ядерные реакции в холодном водороде, «УФН», 1960, т. 71, с. 581.

S. S. Gerstein, L. I. Pоnоmarev, Mesomolecular processes induced by m- and p-mesons, в [9] книге: Muon physics, v. 3, N. Y., 1975.

[10] Зельдович Я. Б. Реакции, вызываемые -мезонами в водороде. ДАН СССР. 1954. Т. 95.

c. 493.

[11] Alvarez L. W. et al. Catalysis of Nuclear Reactions by Mesons. Phys. Rev. 105, p. (1957).

[12] Джелепов В. П., Ермолов П. Ф., Москалев В. И., Фильченков В. В.Катализ отрицатель ными мюонами ядерных реакций d+pHe3 +- и d+dp+t+- и образование молекул pd и dd в газообразном водороде.// ЖЭТФ, 1966, Т. 50, с. 1235.

[13] С.С. Герштейн, Ю.В. Петров, Л.И. Пономарев, Мюонный катализ и ядерный бридинг.

УФН т. 160, вып. 8, 1990, с. 3.

[14] E.A. Vesman, Muon catalysis of nuclear fusion reactions, Soviet. Phys. JETP 5 (1967) 9.

[15] С.И. Винницкий, Л.И. Пономарёв и др. Резонансное образование -мезомолекулы водо рода. ЖЭТФ,1978, т.74, с.849.

[16] В.П. Джелепов и др. Упругое рассеяние d- мезоатомов на протонах, дейтронах и слож ных ядрах. ЖЭТФ,1964,т.47,с.1243.

[17] В.М Быстрицкий, В.П. Джелепов и др. Резонансная зависимость скорости образования мезомолекул dd в газообразном дейтерии. ЖЭТФ, 1979, т.76, с.460.

[18] P. Kammel et al., First observation of muonic hyperfine effects in pure deuterium. Phys. Rev.

A 28, 2611 (1983).

[19] J. Zmeskal et al., Muon-catalyzed dd fusion between 25 and 150 K: Experiment. Phys. Rev. A 42, 1165 (1990).

[20] N. Nagele et al., Experimental investigation of muon-induced fusion in liquid deuterium. Nu clear Phys. A 493, 397 (1989).

[21] A. Scrinzi et al., Muon-catalyzed dd fusion between 25 and 150 K: Theoretical analysis Phys.

Rev. A 47, pp. 4691-4704 (1993) [22] D.V. Balin et al., Experimental investigation of the muon catalyzed dd-fusion. Phys. Lett. В 141, 173 (1984).

[23] A.A. Vorobyov, Muon catalyzed fusion in deuterium gas, Muon Cat. Fusion 2, 17 (1988).

[24] D.V. Balin et al., New precision measurements of dµd fusion, Muon Cat. Fusion 5, (1990).

[25] V.V. Filchenkov and L. Marcis, Muon catalyzed fusion in deuterium gas, Muon Cat. Fusion 5, 499 (1990).

[26] V.P. Dzhelepov et al., Measurement of the spin and temperature dependence of ddµ molecule formation rate in solid and liquid deuterium, JETP 74, 589 (1992).

[27] L. Demin et al., Measurement of the spin and temperature dependence of ddµ molecule forma tion rate in solid and liquid deuterium, Hyp. Interact. 101/102, 13 (1996).

[28] P. Knowles et al., Muon-catalyzed fusion in deuterium at 3K, Hyp. Interact. 101/102, (1996).

[29] Д.В.Балин, А.А.Воробьев и др. Экспериментальный метод исследования мюонного ка тализа ядерного dd-синтеза Препринт ЛИЯФ-964, Л., 1984, 54 с.

[30] Л.И. Меньшиков, Л.И. Пономарев, Т.А. Стриж, М.М. Файфман. Резонансное образова ние мезомолекул ddm. ЖЭТФ, 1987, т.92, с.1173.

[31] D.V. Balin, …, V.A. Trofimov, et al. Investigation of temperature dependence of the muon catalyzed fusion in deuterium, Muon Catalyzed Fusion 2, 241-246 (1988).

[32] Д.В. Балин, …, В.А. Трофимов, и др. Криогенная ионизационная камера для изучения мюонного катализа. Препринт ЛИЯФ-1630, 1990, 24 стр.

[33] А.А. Васильев и др. Микропроцессорная система измерения и стабилизации температу ры криогенной ионизационной камеры. Международная конференция "Криогеника-90", Кошице, Чехословакия, 1990.

[34] A. Vassiliev, A microprocessor system for the automatization of cryogenic experimental plants, International conference “Cryogenic-88”, Usti nad Labem, Cheh republic, April 1988.

[35] А.А. Васильев, Т.Д. Митюхляева, В.И. Поромов, Микропроцессорная система контроля параметров низкотемпературных термометров по давлению насыщенных паров, Всесо юзная конференции "Криогеника 87", июнь 1987, г. Москва.

[36] C. Petitjean, …, V.A. Trofimov et al., Muon catalyzed fusion in deuterium gas, Hyp. Interact.

118, 127-133 (1999).

[37] N.I. Voropaev, …, V.A. Trofimov et al., First observation of spin flip in dm-atoms via forma tion and back decay of ddm molecules, Hyp. Interact. 118, 135-140 (1999).

[38] E.M. Maev et al., Search for muon catalyzed d 3He-fusion, Hyp. Interact. 118, 171- (1999).

[39] E.M. Maev et al., Measurement of the muon transfer rate from deuterium to 3He at low tem perature, Hyp. Interact. 119 (1999) 121-125.

[40] R.W. Dowing, Fastbus mechanic, IEEE Trans.. Nucl.Sci. NS 27, N1 (1980) 622.

[41] B. Tanaka, "Venus RACK cooling sistem", IEEE Trans.Nucl.Sci.. Vol.33, N1 (1986) 833.

[42] Авторское свидетельство СССР N139105 Кл. C01 К3/02,7/02. Устройство для измерения средней температуры жидкости.

[43] Авторское свидетельство СССР N808872 Кл. C01 К7/00. Устройство для измерения температуры.

[44] Авторское свидетельство CCCP N1348663 А1 Кл. C01 К7/00. Устройство для измерения профиля температуры.

[45] Авторское свидетельство СССР N1352246 А1 Кл. С01 К7/16, 3/02. Устройство для измерения среднего значения температуры участков среды с неоднородным темпера турным полем.

[46] United States Patent 4.384.793 May 24,1983. Temperature profile monitoring method and ap paratus.

[47] А.А. Васильев, СМ. Козлов. Модуль интерфейса КОП для ПЭВМ типа IBM PC, Пре принт ЛИЯФ-1566, 1989.

[48] Diploma Thesis of M. Mikirtychiants. Measurements of degree of dissociation at the Polar ized Atomic beam source for ANKE Spectrometer at the COSY-Jlich Accelerator. Institute fr Kernphysik, Jlich, Germany, 1999, 47p.

[49] Diploma Thesis of M.E. Nekipelov. Device for Absolute Atomic Beam Intensity Measure ments at the ANKE Atomic Beam Source. Institute fr Kernphysik, Jlich, Germany, 1999, 69p.

[50] Микиртычьянц М.С., Васильев А.А., Коптев В.П. и др., Препринт ПИЯФ-2481, 2002.

[51] Winkler A. // Appl. Phys. A67, 1998, p. 637.

[52] Haeberli W., private information.

[53] Vassiliev А., Preprint PNPI-2260, 1998.

[54] Luma Metal AB. Box 701. S-391 27 Kalmar. Sweden.

[55] Vassiliev A., Egorov A., Koptev V. et. al., PNPI research report, 1998-1999. P. 223.

[56] Васильев А.А., Козлов С.М., Трофимов В.А., Чернов Н.Н., Монитор тепловых потоков, Препринт ЛИЯФ-1622, 1990.

[57] Канторович Л.В., Крылов В.И., Приближенные методы высшего анализа, Л.: Гостехиз дат, 1941.

[58] Vassiliev A., Koptev V., Kovalev A. et. al., // Proc. International Workshop on "Polarized Sources and Targets". Erlangen, 1999. (AIP Conf.Proc.200, 1999).

[59] V. A. Trofimov, A. A. Vasilev, A. I. Kovalev and P. A. Kravtsov. A two-coordinate detector for a beam of atomic hydrogen or deuterium. Instruments and Experimental Techniques 48, N 1, 2005.

[60] Gray F. et al., Precision muon lifetime and capture experiments at PSI, 6th International Work shop on Neutrino Factories & Superbeams (NuFact'04), 2004, Osaka, Japan, nucl-ex/0410042.

[61] Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. //М.: Химия, 1984.

стр. 17–25.

[62] Серпионова Н.В. Промышленная адсорбция газов и паров. //М.: Высшая школа. 1969.

cтр. 108–118.

[63] NORIT Nederland B.V. http://www.norit.com.

[64] Aalborg, USA. http://aalborg.com.

[65] Ceca SA, France. http://www.siliporite.com.

[66] Swagelok Company, USA. http://www.swagelok.com.

[67] Brooks Instrument, USA. http://www.emersonprocess.com/brooks.

[68] Б.М. Безымянных, … В.А. Трофимов, и др. Криогенная циркуляционная система сверх высокой очистки водорода для эксперимента MuCAP. Препринт ПИЯФ-2611, 2004, 17стр.

[69] A. Vasilyev, …, V. Trofimov et al. Cryogenic System for Continuous Ultrahigh Hydrogen Pu rification in Circulation mode. NHA Annual Hydrogen Conference 2005, Washington, DC, USA.

[70] M. Poltavtsev, …, V. Trofimov et al. Nuclear Polarization of Hydrogen and Deuterium Mole cules after Recombination of Polarized Atoms in a Storage Cell. Meeting of the German Physical Society 2005, Berlin.

[71] Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры. М: Радио и связь. 1985.

[72] K. Zapfe, W.Bruckner, E.Steffens, F.Rathmann, B.Braun, W.Haeberli, Detailed studies of a high-density polarized hydrogen gas for storage rings. NIM A 368, 1996, p. 293.

[73] T.Wisse et al., The nuclear polarization of molecular hydrogen formed by recombination of polarized atoms in a storage cell, Accepted Research Proposal to the Indiana University Cy clotron Facility, (1997).

[74] V. Trofimov, N. Chernov, P. Kravtsov, A. Vassiliev. Superconductive Coils Power Supply.

Preprint PNPI, 2549, (2004) 17p.

[75] Lake Shore Cryotronics, Inc. (http://www.lakeshore.com).

[76] GMW Associates, (http://www.gmw.com).

[77] Cryomagnetics, Inc. (http://www.cryomagnetics.com).

[78] В. Погодин. Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе РАН.

[79] V. Trofimov, N. Chernov, A. Kovalev, L. Kochenda, P. Kravtsov, A. Vassiliev. Control sys tem for inductively coupled superconductive magnets. Preprint PNPI-2549, 2004, 17p.

[80] V. Trofimov et al. Control system for inductively coupled superconductive magnets. Cryogen ics conference proceedings, Prague, 2004.



Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.