Экспериментальное исследование обратного комптоновского рассеяния тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

огдаял ЛЕНИНА >1 ОГДША ОКТЯЕГЫЖОП РЕВОЛЮЦИИ

ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

11МЕШ1 ПЛ. ЛЕБЕДЕВА

На правая рукопяся УДК 539,4,035 539.122.18: 539.1.076

Ц.Н.ЯКИШК0

гШПЕИЙЕНШЫОЕ ЖСЛЕДОНАНИЕ ОЕРАЖСГО КСШПОНОЭСКСГО РАССЕЯНИЯ

01.04в1б » фзэяка акшгаго ядра а ояэкзягарка: тагга?

Автореферат диссертация, предоташшн-пой на соискание учзаой отзпош: доктора фазшео-матшаигсзоюи паук

Нооква 19^0

Рабо?а вшодшна в ордена Яеюша и ордена ОстябрьеЕой рзЕолацяя ®изкчасЕ>а институт« пиоии П.Н.Пзбгдоса АИ СССР

Офяцкаяыша оппонента: доктор физико-шгеиагячоских наук Лдо Ю.Ы.

доктор ф^ з и ко -нате г *а гк чо е ¡«к наук

Кояомгнский Л.А. доктор ||-йзнко-ыаг0царичасккх неук ■^уыаЯкш Г.П.

Вэдущая организация: Инстогу? обцой физики АН СССР

Защита состоится " "___ . 19Э0 р, в часов

на зеседгшни спецпалксарз венного Сосота (Д 002.39.КЗ) @зд:тооеого института км. П.Н.Лебодепа А11 СССР по адрзеу: 117924, ГСП, Москва В-333, Ленинский проепокг, 53,

С диссертацией когно огмакоциться в библиотека

Авторэфараг разослан " "__1990 г.

Учгный секретарь Специализированного Совета доктор физнко-математичзсгшх наук

Л.Ц^Горбунов

ВВЕДЕНИЕ

Рассеяние электромагнитного излучения на электронах (коштоновское рассеянна) является одним из фундаментальных электродинамических процессов. Отличительной особенностью обратного коми то но веко го рассеяния (ШР) на релятивистских электронах является то обстоятельство, что энергия рассеянного кванта монет на того порядков превышать энергию квантов электромагнитного излучзния до взаимодействия.

Следует откатить, что явление ОКР по физической природе чрезвычайно близко когерентному тормозному излучения (си.» напр., /I/) и ондуляторноиу излучению /2,3,4/.

. Именно обратным кокптоновскиы рассеянием света (наряду с ионизацией и слнхротронным излучением) объясняят авторы ряда работ (см., напр., /5,6,7/) потеря энергии электронной коьяю-ненты космических лучзй в иеззвездном пространстве и рентгеновское излучение спокойного Солнца.

Экспериментальное исследование ОКР в лабораторных условиях било стимулировано появлением интенсивных источников электромагнитного излучения - лазеров и мазеров, В начале шестидесятых годов в период нарастания "лазерного бума" в ряде лабораторий одновременно и независино начинают обсуадаться целесообразность и возможности экспериментального исследования ОКР, в том числе ВДР на ультрарэлятивистских электронах в лабораторных условиях. И если прэдлоззния создать пучки кваэимонохроиатических поляризованных фотонов штодом ОКР, сделанные Арутанянои и Туманяном /8/ в Ереване, а тагсге Ыилбурнон /9/ в Калифорнии, были опубликованы именно как прздлозения, то еналогичнуэ вдев, Еьаказоннуэ А.Й.Еалдиным и 0.3.Куликосын, было рэсзно пнаталэ опробовать

аиспзрнгшнтально. Такой экспертиз к т был поставлен нанн совместно с- О.Й.Кулаюлши, прцчгц Куликов обеспечивал оптачэскув часть этого экспаришнта, е автор о сотрудниками управленца експери-мэнтом, связь е ускорителей, регистрации от дальних гакиа-квантов анзргизВ до 8 ЫзВ и обработку данных. Кшгаю содрукзстао двух груш равного профиля обеспечило успех первого эксперимента по рассеянии фотонов ре яятивтетскиик эазлтронаш. Результата его были опубликованы веской 1364 г. /1с, 2а/.

Этот эксперимент продемонстрировал реальность ос^цсстькэния в лабораторных условиях взаимодействия электронного и фотонного пучков, реальность получения пучков рассеянных фотонов. (На ело дует забивать, что к 1963 году относятся лишь парена экспэрм-канти нз встречные електрон«-элекгронньк пучках. Опыта проседании таких экспериментов ев;з из было)»

Аналогичный экепэринан? был выполнен несколько поз» на электронах с энергией 6 ГэВ на Квабридгекоы ускорителз /10/.

Поскольку указанные выше экспериизнты показали, что пучок рассеянных гакаа-квантоЕ ысаэг быть получэк с разумной гффок-тивностью (^ 2ОД), возникла необходимость иэучзния хярактерйстик-образуюцзгоеп гамма-пучка. Эта работа была вэдолнзна нойй а последующих экспериментах в сотрудничестве с группой О.Ф.Куликова /За - 10а/ (см. тагсхе /11,12,13/). Послэ его трагической гибели работа было нами продолжена /Па « 20а/ {ей. такаа /14,15/)«

Уке перша исследования /1а, 2а, 10/ ко пояучзниэ Ееет» ких гашш-квантов в процесса взаимодействия лазерного иэяучзния с влевтронныын пучками ускорителей позволила посгашгть его® способ создания ^-пучков в ред с другими кегодамн получения поляризованного кзиохромаги<кского И^-иэлучйняя, пригодного

для исследований в ядорноП физике /I, 16, 17, 18/. [1]жвдакатель~ ность "лазэрного" катода объясняется прэпдв всего тем, что при этой способа шено получить одноврзкзнно и сзлавцуз конохроыа-тазацш» о требуеиоП области энергий и внсокуа поляризация

^ «пучка в направлении, ааденноы первичным пучкоа лазерных фотонов. В этом отноезнии лазерный катод ииает лишь одного соперзшка - катод когарэнтного тормозного излучения а^эктронов о 1ж> но кристаллах, получивший самоа широте применение практически на еоох крупных элзктронных ускорителях /I, Ш/, Следует ответить, что "ласзр1ыйи цзтод позволяет создавать пучки квазимоно-хроиатическнх поляризованных гаша-квантов о интексивностяш до 1(Р фотонов в секунду на накопителях электронов а "паразиткой рзщшэ", бэз патзря цирнугирусцего пучка, что надое тутю вебы остальные ¡.'¿; то дан. Сладует иметь такгя в виду, что <ЖР :разэт несравненное прз имущество при необходимое та варьирования поляризации выходного пучка. В частности, липь ыэтод ОКР позволяет создать пучин гамма-квантов с циркулярной поляризацией«

В наатояцзв врэь!я в ряде исследовательских лабораторий кэтодоы ОКР созданы пучки поляризованных КЕазикокохрокатическии гаиаа-квантов. Аналогичные пучки соэдаатся на шозь отрояцихся уакоритэлыю-накопнтельныз коетлеизах, Разработаны програгзаз научных исследований, кспользуыдие такиз пучкя, и в ранках етнг програш получзны оригинальные результата.

В работа /19/ било обращено внянаниз на возмсноать сополь-еоЕзть (КР циркулярно-поляризованных фотонэв для рпрэдаяенап отепони поляризация осэктрояов больсой внэррип. В наатоптрэ врэмя этот котод нзгарзнпя поляризации циркулируг^сго огэ огромного (я поэитроиного) пучка спрогя вепольэуэтвя на пзоа йвйа-

. об «

ШГОЗШШЯ установках дня тачной шдибровки внаргш! циркулируют» пучшв,

Возыоеио таюзэ ЕСПояьзоЕашю обсуздаекого процесса для цараэрувеедвй диагностики других паршяэтров циркудирующого еязкгро иного сгустка. Хвш> ко годи из пспользовши в ряда лабора™ iopufl, в частости, иа иешгх »шгпоршантов /Но/ получит вагшишэ оценви паперэчиого разбора эгактрсншого сгусгса по взр-тикали а варгккаяыюгс уггового разкэра.

. В дптораауро гароко обзувдиатея испояьзовшшз ОКР в эшгера-шитаяьньк йоояздовашшг нзшшйной квантовой аазк^родцаакнки (КЗД). В йшек работах /14а, Иа/ показано, что в ряда слутазв дш псегодэвшпй нашшаГшой КЗД целесообразно использовать ÜKP фокшоо, парзоекая^Е! еяамрэшшЗ пучок под углом,бявзшш к шцув 1апй!1 случай вааиыодеЕотвш наш подробно кссяадовш /|Га, 12а, 13а/. .

Истод № использовался наш для повцклшл ючкос*а хдкайц-еацан издупайцой тоздэд орбиты ускорителя в цзтрологичзсвдз: ок=-спертштах» папольэукц»« сннхротрошюо излучение /Не/,

Всо пздояешюе cuss подтвзрздаа? новизну и акгуадыгесст; проведенного цикла исследований.

В цаяоц диссертация посвящена иасяэдозаниз обратного ш-«шовоеоро рассеяния как иотода получения поляризованных, кса= сшзпохроштнчаапах фогопав; в пой рассматривается такав пута иапользовашш № для ксояздовшшя пелшюйншг процессов ШЭД, дяагносуики сгустка ускоренных в синхротроне еяектроиов а бэшзшия точности эталонирования приемников в пучках спихро-трониого излучения<

Апробадпл результатов. В наокадоо врэыя раэработаишЯ кэтод нспояьзуотея на крушейипя егоптрршшх успорптеляя я паю-пнтоллх как у нас d страна, тан я за рубегоы.

Огноишо результата цякла исследований были опублисовакн в работах /1а - 20а/ я дояотш'иа ряда 1£8ядународанх п Есесоаеиш ганфэренций, совещаний, сошшаров, в той чпелэ: па ¿эйдупарЬдцой попфоропция по олзктрокапштнш взапкодойствпяи при нязкпя п сроднпх энергиях (Дубна, 1967 г.), ЦоавугоЕзгсжс'-шфронцпях ш олоктрошши ускорятелян в Топота, Цездугшродноы епкповпукз по электроника п фотонный взатгодействяям з Лгшераулэ (1970 г.}, КоиЗзрепцпя по взаимодействия эязптроиа с силыпи полем в Еалатои-£эр©д (1972 г.), Всесовзнои совзцашга по увЕйрйтэлпм зарягешия ®стац (1979 г.), Веесоазннх соезщонгои по стйрэтронкоиу кзду-чзппн, OGCcima ООМ и Ш® АН СССР.

ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОС ИЖЕ ИЛ ЗЛЩПУ .

На защиту шносптся разработка штода полутанпя поляризо-вагашх кбазйкопохроштических фотонов пуган обратного когшто-повсеого рассеяния лазер!!« фотонов на рэлятявйстскпх электропил, вклэтал:

1. рэзультаты первой регистрации а лаборатории условиях рассеянны* гамма-квантов от ШР лазерных фотонов на усйорэняшс до ультрарэлятивпстскнх с ко ростов электронах}

2. рэзультаты исследования угловых ti онергэтнчэсшяС характеристик пучков рассеянных фотонов о двух- различиях конфигурациях области взаимодействия сталкивавшихся Ьучков (когда пучка направляются подлшеарно, навстречу друг другу

п под утлой, бяизкна к прямому);

3. результат вспользовдшпя пучка гадша-ксангов, колучзн-кого мэтодом (КР оря столпноеоппя пучков под углов, блпзькн Б прямому, для постановки эксперимента по оценке степени поляраьа-

ЦИН}

4. шюяиз сраш!енпя голугзкншг характеристик о результатам? расчетов, учитнващях ре ал ьн аз характеристики сталкпвавгцяхся пучков;

5. результаты оптпикзацяи области сзаюгэдойсткгл первнчнаг пучков При использовании ОКР для рэЕзняп конкротшк аадач;

6. рэзулъгати определения вертикального размера сгустка изтодои (КР и анализ созаовностеа такого катода}

7. анализ созиошюстеЁ 0№ как кэтода получения пучков полярязовшных квазиганохроматпчесЕпх гаша-квантов о точна а рения досткгиугах кзгтенспшостой.

Структура я объем диссертации. Диссертация состоят из Введения, четырех глав, Закличення, трех приложений в содэргнт 247 с границ текста, 39 рисунков, 5 таблиц, а списке литературы содержатся 219 ссылок.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В гласа I дан обзор методов ОКР. Показано, что начиная с первых вссдадованпВ качала 60-х годов, среди которых в первая экспериментальная работа, выполненная автором с сотрудниками, методы ОКР евро ко распространились и используется в настоящее время для:

1. Соэдснпл пучков даяярпзовазпт пваэтажохрогатпчэскпя гакгя-ннштов для ядэряо-фтзпчзсгпх псслодовашП.

2. ПроцязштоА галпбровпп энэргппУснорэнинх цярцулярзэ-

¡ЦПХ 8Г9ПТР0!ЯШХ (ПОЗЯТрОННШ) ПУЧКОВ.

3. Диагностики эявк-гроптк сгуаткоп. ,

Сгсотаэтоя еозкоаюсгь кепользовзппя ЩР танно дня:

4. Создания порэстрапваегди покптоиосоштх я чэроппзсопяя ' яасзров п роптгено веком п гштз-дпопввоная елэргаП.

5. Ноцожроиатпэзцпп и пояяряэащш олектроп^а, пгизрзипя поляргаоцшт шсоЕоэноргячзлк 1'аша-геш1И>в.

• Откэчоно, что автором внесен вплад в п.п. I а 3 отого сшггпа.

В пэрвои параграфа второй гласа рассг-отроко влшшпз гщра>» !*этроп фоауаирувцзй спстски яоээрз на разшзри о'бласст взапко«» действия а СЕЭттаясть. Рассиотрзттз проведано в прэдполоЕэгат, что я элагстрогогаЯ п фэтопнкЯ пупзп кругшяз а гауссова. Погшзгда, что длила области взаикодействия по явгяотсл свободой^ паракэг» ром, а саимпт о» параметров фэгс}-сгфуггдсП скетезпа /14а/»

Из отого рассмотрения сдолап шсод, что для пссяздовапяя процессов типа ' .

в ^у-ъе'+Г. ; ■ ш

целесообразно планировать эксперяизнт, о котором взатаэдейсувуэ-цне пучка направлены ю отаоизнкэ друг и другу под углоа,' близким й пряному.

Приводятся аргументы в пользу такой геометрия п для ряда других зкеперягентов, в частности для диагностики элэстропнгп

сгустков, пря опрздехешш точной локализации области взаимодействия. В прздполокошпт, что в фокусо лазерного пучка еочон'иа эвзктрошого пучка 6ояьез чзы фотонного, показало, что выход процесса (I) но еавпсит оя фокусного расстояния опгачзской спсгеш, поскольку увзличанко плошости "фотонной шашн" кошзнскруотея сокращенней ое дгаш /15а/,

Дапзо ео второй глава приводятся результат распита впор» гетпчэсюк и углових характеристик рассеянного пучка да двух геометрий области пзшшодоЁстшя, когда пучка кйпшааркы и направлони пэрпевдпкулярю друг другу.

В частности показано, что в обоих случаях днффэрзкцкаяьЕэв сечзнга еошшнюеского рассояшя спрздояязтся Енргааипса

¿Я

прячем Енэргпя рассеянного фотона ^ вырааается чзреэ начаяь-нш спорпш олактрона Г. и фотона известной форлул'ой

у - гГ

¿0 * - ------>—

Вшзз

- приведенный угол вылета, (у - угол

кгяду направлениями ишульсов рассеянного фотона и падшцего

электрона, - угол »¡езду направлениями импульсов пвдащюс

фотона п электрона, - угол ыеюду направлениями импульсов

падещаго я рассеянного фотонов, -Г - параметр Стокса падав-> о

Ц8Г0 ротона (шраженка напксамо для динейно-полярлзосагагьк фо-тоиов),

Г,'0 - кяЕсепчэскиа радлус электрона, ^ «. лорзнц-фактор электрона, •

1/^- ¡Р*!/[¡Ц - скорость падакцего электрона.

Несыютря на одинаковый вид виракеиня сечзнпя в обоих слутага ( Ор — 90° п » 180°), эти дев геонотрия взаимодействия

с точки зрения ргсчэта принципиально отлпчгатся друг от друга. Дело в тоы, что если пря парпендикулярюй геокетрта плоскость рассеяния задана, и поляризация первичного фотона относительно плоскости рассеяния заранее известаа, то при кйзшеерпом столк-¡юеэнми плоскость поляризация определяется направлением вылета рассеянного (ротона. Это обстоятельство, наряду со спецификой оргашэащии области взаимодействия на криволинейной усгстяз орбиты и угловим разбросом электронного пучка, опрздэлила различие попэдения углоЕЫх и энергетических распределений при двух гооизтриях области взаю®действия. Подробнее эти вопросы будут обсуэдаться при сравнения расчетных аависпюстей с экспериментально пояучэшнлли.

В первой параграфе трэтьей гЛаги описан порвнй экспэрнггзнт (1963»1?64 г.) По обнаружения вторичных фотонов, образованных в результата еонптонобского рассеяния лазерных фотонов на ультра-рзялтивистокая эязнтромах, циряулирукчих С ускорителе. Влок-схеьа ЭЕСпарякэнта приведена на рис. I. Излучакйз лазера о покоцыэ зеркала ПЗ направлялось по касательной к орбЯТз О электронов в саиуушув камеру ВК ускорителя С-60 4ЙАН наЬотречу усгоряеша влэктронзи. Образующиеся в результате расеаяяйя ^ -кванты

ФЭУ -

УД//Ш

Усилитель одно&нальн. анализатор

Схемъ подя&га //озера Схема ПС

Кн управлен

Управляющий

импульс

РисЛ . Блок-схема первого эксперимента

по регистрации гайка-квантов, образованных при рассеянии лазерных фотонов на электронах, циркулирующих в ускорителе.

регистрировались в направлении* сошадавщен с вектором тазпульса электронов в области взаимодействия. По этому направленна за свинцовый коллиматором располагался сцинтнлляционный счетчик е кристаллом Ха ^ • Импульсы с фотоумножителя счетчика поступали на усилитель, дискриминатор (УОА) н пересчету» схему ГЕ со схемой ворот. Последняя открывалась с помощьв синхронизирующего устройства СУ управлявшим ишульсом ускорителя УИ с задержкой в 70 нксек после импульса подвига лаш накачки лазера (что соответствовало началу лагерного излучения) и закрывалась через 620 нксек, когда интенсивность лазерного излучения спадала почтя до нуля. Управляющий импульс УИ быв синхронизован с магнитным полем ускорителя и шг вырабатываться в дабой момент магнитного цикла синхротрона, т.е. при любой анергии ускоряемых электронов. За время лазерного излучения энергия ускоряемых электронов кзкэнялась ксньше чем на I ИэВ ( — 0,2 % прл энергии около 500 ЫэВ). Лазер запускался в нузашЗ момент очередного цикла, если была наяата кнопка КН. (Если кнопка была отпущена, перзс-четиая схема считала фон от ускорителя).

С вот лазера, прошедший лазерное диэлектрическое зеркало Л31 с коэффициентом пропускания 1735 и поворотное зеркало ПЗ, фокусировался линзой Л с фокусным расстоянием 800 ыы через стекло С касательного патрубка вакуумной камеры синхротрона на выбрапнув область орбиты электронов. Рассеянные в результате взаимодействия с электронным пучком У"' - кванты, пройдя отекло С, линзу Л, поворотное зеркало ПЗ, через коллиматор К диаметром 15 мм попадали в кристалл сцинтилляционного счетчика. Схема была построена так, что регистрировала ^-кванты,

оставляющие в сцинтилляторе энергив от б до 9 НэВ.

Эффективный участок орбиты электронов определялся целиком геометрией опыта и составлял около 20 мы. Островка коллиматора к лазера осуществлялась по синхротронному издученя» ускоряемых электронов. Лазер обеспечивал в импульсе энергия около 0,5 Да (1,5.10ю фотонов с \ = 604,3 нм). Синхротрон работал на уровне 0,5„10*° электронов на орбите.

Таким образом, при оптимальном перекрытии встречных пучков фотонов и электронов, сечении рассеяния порядка бсм^ я энергии электронов 550 ЫэВ можно было ожидать появления в цикле около 5 рассеянных фотонов с максимальное энергией порядка 7 МзВ.

Как показал статистически! анализ, в измерениях* проведенных при указанных условиях, было зарегистрировано в среднем 1,06 ± 0,08 кванта (полная статистика 213). Фон при отсутствии лазерного излучения составлял величину 0,64 ± 0,006 (полная статистика около II 400).

Таким обрезом, число "f* ~ квантов, которые следовало отождествить с рассеянными на электронах, составило 0,42 + 0,0В за цикл ускорения и импульс лазера.

Десятикратный недосчет числа рассеянных фотонов по с равна ни» с ожидаемым легко объяснить наличием ряда неконтролируемых параметров,таких как: неполное перекрытие взаимодействующих пучков, потери излучения лазера ка оптических деталях, поглощение и рассеяние - квантов в веществе и воздухе на пути к

сдатчику, малая эффективность регистрации ¿^-квантов в сцнн-тилляционном счетчике.

Полученный экспериментальный результат позволил утверждать,

что отершэ в лабораторных условиях на ускорителе было зарегистрировано коыптоновское рассеяние лазерных фотонов на ультрарелятивистских электронах.

Элементы первой экспериментальной установки по обнаруиенив рассеянных квантов были далеки от совершенства, но уже стало ясно, что, совершенствуя экспериментальнув методику, используя более интенсивные первичные пучки, можно будет получать этим методом достаточно интенсивные пучки фотонов с заданными свойствами.

Следует подчеркнуть, что успешному проведении исследований СКР во многом способствовал нестандартный, "медленный" цикл ускорителя С-60 ФИ АН,

Электронный синхротрон ФИАН /17а/ с максимальной энергией 680 ЫэВ работает в кваэинакопительноы рэщике. Скорость возрастания энергии электронов на наклонных участках кривой составляет около I ИзВ/ис. Количество ускоряемых электронов в калдом цикле (3 - 5).10*®, частота обращения при больших знергнях 20,445 МГц. Радиус равновесной орбиты равен 200 см.

Нестандартный цикл ускорителя С-60 сделал его довольно удобным для проведения работ, связанных с использованием синхро-тронного излучения и исследований, аналогичных описываемым /20/.

Дальнейшие исследования, описанные в гл. 3 и 4, были непосредственно направлены на исследования характеристик рассеянного пучка фотонов, в результате которых попутно улучшалась кэто-днка получения таких "лазерных" пучков.

На рис. 2 представлена схема эксперимента на эаюочителъ-них этапах исследования, когда взаимодействующие пучки перэсекались под углом, близким к прямому. В юыент достиветт эхавтро»

«а 15 т

Ркс. 2Общая с хеш эксперимента по определению характеристик пучка рассеянных квантов при 6р « 9(Р, I - вакуушал кашра синхротрона, 2 - орбита электронов, 3 и 4 - соответственно касательный и радиальный патрубки камеры ускорителя, 5 -свинцовый коллиматор, 6 - свинцовая защита детектора гаииа-квантов, 7 - детектор гаииа-квантов, 8 - оптическая система ввода излучения, 9 - рубиновый лазер, 10 - $ЭУ лазера, II - электронная систеш регистрации; ИЛП- иипульс привязки к полю, И31 - импульс запуска лазера. Штриховой линией показаны траектории фотонов, штрих-пунктирной - траектория электронов.

пекл выбранной анергия (в донном случае 480 ЫэВ)- на електроннуа сизга^у управления и рэгпстрзцяя II от ускорителя поступал ии-пукьо привязки к полз ИПП. Приблизительно чзроз 5 ко происходил зшуек рубинового лаззра 9, излучение которого та роз оптичзскуэ систему ввода излучения 8 и радиальный патр^оп тюры ускорителя 4, закрытый КЕярцзсьы окном, направлялось-в ка^эру ускорк-

тэля. Часть язлучзнпя лаезра, прошэдпал чороз заднее лазерное •

о

зеркало (коэффициент отрздашш для длят» вошы 6943 Л близок к

ЮСЙ), регистрировалась фотоушойнтолеи 10. Сигнал £ЭУ поступал

* »■

на аязктроннуэ систему регистрации и использовался для врэиенноЯ привязки рэгпстрацпи гаша-кваитоп к лазорноцу иипульсу п для кенитораро пения Фотонного пучка, Рассеянные гамма-кванты, пройдя чзрзэ касательный патрубок иакери ускорителя 3 со стеклянным о шоп и евкнцовнй коллгшатор 5, попадали на детектор гаша-квантов 7. Импульса детектора поступали на электроннуа систему регистрации.

На систему регистрации от ускорителя подавался тасэ аналэ-говнЭ сигнал X"величина которого была пропорциональна количз-ству ускоряемых электронов. Этот сигнал «¿пользовался для ко-ниторирования электронного пучка.

Конструкция лазера была разработана в ШВ ШАН. Активным злоиснтон слупил цилиндрический рубиновый стергень диакатрои 15 <и длиной 240 ш. При непрерывной работе энергия светового импульса лазера составляла 4-7 Да. Степень линейной поляризации лазерного излучения была близка к 100?. Изменение направления поляризации осуществлялось поворотом рубинового стераня. Оптическая система ввода-(ОСВ) лазерюго Излучения в

катару ускорителя состояла нэ двух кварцевых призы и двух линз, закрепленных в специальном изханиггз. Этот иэхшгазы позволяя в некоторых предолах поворачивать призггы вокруг кортикальной н горизонтально!! ocofl и скащать ttx о двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Радиус пятна'лазерного ссага в фокальной плоскости скатаны составлял около 2 ии.

На первых этапах работы (при осуцоствлзнпп сотрвчн взаико-действующих пучков, оптимизации га: порзкритпл п изЕйренпи угловмх распределений) в качестве детектора использовался шшстшссошЭ сцинтиялягор разкэром 2 х 30 х 30 cu с двумя фотоукнозгатвляш типа С0У-36, Большие грани сциктнллятора бшш располонош горизонтально, так что обращенная к ускорители поверхность состав» яяла 2 х 30 « 60 см^. Расчетная физическая эффективность регистрации дотектора составляла 70? для онергии гамиа-квантоэ 3 ИэВ п 99,1% для энергии 0,5 11эВ. Электрическая эффективность для гаы^а-квактов источника была равна 100?.

Детектор, использованный при измерении энергетического спактра пучка рассеянных квантов, представлял собой кристалл jf»^ диаметром 120 и высотой 100 tai, соединенный через световод с фотоумножителем типа ФЭУ-IIQ. Разргшзние спектрометрического тракта по линии 1,33 lisB источника составляло 14$. Полная эффективность регистрации гамма-квантов энергии 3 МзВ была равна 75?.

Главным требованием при разработке системы регистрации /19а/ гамма-квантов было уменьшение времени, необходимого для проведения измерений, и повышение точности измерений с учетом высокого и нестабильного уровня фона. Чтобы удовлетворить этому

требования, бШз1 псрользопаны два основных принципа; I) временная привязка регистрации к шкросо^диоЯ структура лазерного иштульса и 2) измерение фона и сугага "эффект™ + фон в.кавдои цикле ускорения. Для краткости "эффектен" ш называем пптзрссущпо нес коштоиовзшга гаима-квентн.

Пзред начален каждого этапа исследования яарактзристпп яучгл рассогаишх фоюноз» а такгв после существенного езшатель ства в экспертгеитальнуэ установку, связанного с со разгг,сти-гопглнз необходимо было обеспечить пересеченна ласор:;ого пучка с ор5:;?оП ¡электронов, зарегистрировать рзссеяншэ гагиа-кванты я оптимизировать условия перэкрытия взотаюдействущих пучков (утомить направление и точку фокусировки пучтеа лазера, соответствующие иаксииальному выходу комптоиовскнх гагша-квантов). Эта терзая стадия каядого этапа исследования оказалась осень трудоемкой. Методика такой оптимизации в основном разработана уез п первых ношах работах /За/, описана з диссертации в той вида, в котором она попользовалась в последних зкспер:;::энтах.

Пэрзоначзльная котировка аппаратура проводилась по пучку синхротронного излучения. В вертикальной плоскости вотировка детектора гв12£а='.:впнтов уточнялась по угловоыу распределения геьиа-фзна, вогшисаящзго при торбаном излучении циркулнрув-щих в ускорителе электронов на остаточном газе в каиэрэ, Оггончате льная оптимизация перекрытая пучков а половения детектора осуществлялась непосредственно по обратному номптоновокому рас-сеяниэ.

Дня расчета характеристик реального пучка рассешнгх квантов необходимо гнать распределение ускоряешх электронов в сгустке. Это распределение описывается формулой /II/

гда а, о а Л,В соо?ЕзгсзЕонта паркатра линзйньи и угловых распрэдэленпй вяэстропов в сгустка. Для нахоздашя параметров о» А, В о го го распрзделенпя достаточно опрадалить срздав» квадратнчнш отигонання а а в распре дэяенпя плотное га оязкт-ронов по попзрзчкону евчзнва сгустка. Значения угловых паршзт-рв А а В шчпзллятся по иасесткии а, в и поистаптаы уеюэра-тзля Ь в Л . ?акое вшшеягийо дазт, однако, лшш> верхние оцангз для А о В.

Веяячинц а в в для ускорителя С-60 была измерены в 1962 году /13, 21/ методом скоростной киносгеыки электронного сгустка и ^казались равными а в 2,84 ш, в » 0,71 ми. Результаты атмх измерения были использованы при обработка экспериментальных даданх в случае лобового соударенжя. Дальнейшие исследования характеристик рассеянного пучка дм случая * 9<Р проводились при других режимах работы ускорителя, что потребовало новых намерений параметров сгусти. Тлжт намерения были проведены нами /16•/ и их ревультаты были использованы при сравнении вксвери-менталышх данных е расчетными.

Интегральные по энергии угловые распределения пучка рассеянных квантов была измерены в обоих .случаях ( = 9<Р в М<Я) для двух направлений полярязацни падаацкх фотонов (вертикального я горизонтального).

Для к 180° получоны только вертикальные распределения, поскольку в этом случае горизонтальные распределения не содержа"

никакой информации, о физика процесса рассеяния п цеяивои опра-дэляэтся поведением э до к?ро иного пучка в области взаимодействия.

В случав Qp » 90° для каздоЯ поляризации бшш получены вертикальные а горизонтальные угловые распредэгэняя.

Измерение онерготвчэского спектра гамма-квантов в случае Q^ и 180° проводилось ео всех точках кривя* угговых распределений, но наибохоо полные даншо были получены для углов вылета гамна-квантов в вертикальной плоскости 0,045; 0,102; 0,409 ирад п 0,159; 0,182; 0,613 мрад для случаев, вогда эжектри-. чэсшгй вектор лазерных фотонов был распологэн в вертикальной и горизонтальной плоскостях соответственно.

• В случае я 90° изиэренке энергетически* спектров было выполнено такса для двух взаимно пэрпзндикулярша направлений полярпэацап лагерного излучения. В каждом случае были измерены спектры фона и вглачкны "аффект" + фон. Накопление спаггра фона производилось при вцкхзчэннои лазера в течонкэ Ю га о езздои цикла.

Для случая з 90° результата измерения гориеонталъного п вертикального угловых распределений пучка рассеянных квантов показаны на рис. 3 п 4 соответственно. Крпвкз получэнн путем интегрирования творетичэски рассчитанных ргспрэдолэнай по телесному углу ко яла катара. Рнс. 3 н 4 позволяй?, таили образом, , судить о соответствии форш экспериментальных н рас та таи распределений.

Следует ответить следувщеэ обстоятельство. Епрнш уггасуа распределении гаша-пучка существенно зависят от углпка пара» штров А и В электронного распрадалэнпя. Мэзду там пзпольговсн» пая нами методика измерения паракатров электронного еруотса со«

авоаяла иепосредатвйнно изморить только линейшо napauaípu CL в» & . Как указано вике /II/, найдонныэ по этой штсдиш гната» (гая А и В явдяптея взрмшш оценками этих величин. В нашзл случае наплучвэв соответствие шарпн расчзгиых а экспврцизи» галышх углокк распрздолзннй наблюдалось при сначонияг А п В на 30 <=> 355s изньшх, чей получзшкю аз линеБньс; разшрзв сгуатка О, и fe , и рашых еоотвбгственно 0,8 а 0г4 чго содтвзрз-дзот «озиоаность использования № для оцзнка уг&зьзго разброса елэктронного пучка.

Соотестстейо фзрж экгпершзэнтальньп: а еоорзздззсюв угловая распрздолзний било провалю е поыощьа Ерйтзрая .

Для случая ©ij> = 180° результаты нзкаргиип углового распрздолопия показены точкакя иа рисунка 5 для двух ориентация алгктричйсюто'. сектора иэкучания лазера (направленна вектора yt¿33Ho стрелкоИ.од рисунках). Ип оси абсцисс отггзчекы точки» в которых измерялся зпэргз5ичзок«Я епзктр рассеянных гсииа-квантов.

Сравнение кривых на pío. 3, 4 я 5 позволяв? сррхаъь слэдуи~ цвв ёнеоды: .

1. Различия кришх ка рас. Э а 4 связаны с отдачкои пара-ьзтров эдзктронного сгустка а и А, от «араштров в и В соо?-взтегвзшш. Балзо инроккз распродалатш рассеянных квантов о горизонтальной плоскости соотвагатаув? большим pastspau влонт-ро иного сгустка в ¿-той плоскости.

2, Срашаниа вэрзикальныя угловых раепрздзлзниЯ для двух елучаав ( Оу , * 900 и 180°), представленных соответственно на pss, 4 в рпз. 5,на первый взгляд еввдвтальотвуат об их протпно-рчавдоти. .Однако следует уодс?ь, что врисаз на ряс, 4 соотвзт-

Рис, 3 . Горизонтально утлоста рзспредэлсинл пучка' рассеянных квантов. 6р = 90°. Кривнз - результат расчета, точки - экспериментальннз данные. Слева показана типичная величина ошибки изшзрзипй. Стрзлка справа соответствует направлении поляри-завии падающих фотонов.

Pro. 4 . Вертикалышэ угловые распределения пучка рассеянных квантов. © « 9СР. Си. подпись к рис. 3 .

Рис. 5 . Вартнпаяьнет угяошз рсспрэдэлагал пучка рассеянных квангов ( 0р » 180°). См. подпись к ряс.З .

стсуиг горизонтальной плоскости расееяння, которая задана иа=. правдонпеи вшито парвнчкнх фотонов» в то врзия как дня случая

Q^ « 180° плоскость рассеяния задается ешь направленной сшгзта раесеяшнк фотонов п, коль ш раесыатрпваеи вэртнкальиоэ ргспрэдалзниа, она юртикалыш,

3. Сравнение углосях распрэддлзикй для двух случаев ( t)^ •« 90° п 160°), полученных для поляризация нзрвпчных фотонов, со спадающей с плоскостью расееягая и перпендикулярной посгздпай, попаэисаот корогюе совпадение полученных результатов.

Теперь прогездзи срашепкэ илтсшепшостей расеоякник квантов, полученных дял öji = 90° п 180°.

В случае Q^, = 9 (Я оценки здачзннй вихода, шлучзшакз ко акспзрикгнтаяьннх данных, для сертггкалыюП и горизонтально!! по» ялрлоаци(1 подаацих фотонов составили соотвэтствашо 54 + 21 к 33 + 13 KDaitTOB/Дп.Ю^ электронов против расчзтнщ опачшлЯ еоог™ ЕвтстЕэшю 85 + 17 и 16 + 3 D тех es одшшцах. Рссчиишо н ве1эрзнниэ значэнпя выхода согласится юзаду собой d продолах огабок кзузрзний.

Сравнительно новазокая точность пзшренпя вихода но пгразт рэютцай ролл и явяязтеп достаточной для практпчосгок цслаИ»

Согласно тоорэтлчвегаиу расчату в нсезм случао прп Эр » 180° дояггю обра so питаться около 100 квантов/Дд. Ю11. Эвепорп-канталышй выход бил в 1,8 раза кзиьеэ, Другими словаыя для СКР на круговом участка орбиты оказалось, что выходы при Ö^ п 90° п 180° сопостасшаз по вовпчяне.

Рассмотрим вопрос: насколько талы (пяя велики) пояученныо кктананшости? Как уко укааыпалось, катод СКР обладает нвибояь-

панп прзгефтцэвтвает для навоштзлзй, где разуш использовать яасори непрерывного или квазкнепрарысного дойетвпя п, гоноч^о, гкигзцать область пзапшдейетвпя на прякойпкзйныЯ участок орЗята» Наел рззультатн соответствуют прт-эрно 6,0 фотона« на 100 ц,\ тога накопителя на I В? гю^юста лазора п I ои области соат/одой» отеля» что согласуется с результата! nt, получлппхя друг ¡así авторами /22-25/.

Пэрзходя к обсувдеиип язг-^ренля сне рготачерюве спзктроп, саздуе? ог?*отпть, что кепоерэдетешшо результате?! проевдоишз» пзкэрзппй были оыплатудныэ спектра шлуяьсов гош'л^дзтактора, пояучвшко ирл рогистращш фэна п вояячшы "эффект" +■ фэи. Дшт определения энергетически спектров гекма-пучка необходимо бага naflïïj аииштудню спектра "йффзггха1* п затон поройтя о? uns л гпоргеткчзегсш распределения«.

Один из акпяцтудтсс спзктроэ ¿ ( i) дяя оиупя о 90° сряпэдш на рис. б. АиалогяччнЯ сшлятудшгЯ спектр для случая

с 18(Я п = 0,И2 нрзд прздзтэшгеп а пндч гистогр^ш-ei на pira. 7. IIa от;« ео рнеуиппя точкаия показаны тяиптудакэ спзптра с^на, портарованнга па ту по mironsшлюсть элокгропоп, чт а пртт-здошигэ ¡¿пяятудщэ спектру гатага-квгнтов. •

Как известно, штплитудгшЛ спектр шяульсов детакторл JJ (У ) опязаи с гнерготп'ггепян спактроя рэгистряруягаи rmam-пгаптоп Ср> ( ) соотнопзниэм

M «г/

Энергия, М»6

Рве. б

. Ашиштудада спектры величины "эффект + фон* (гистограша) и фона (точки) для горизонтальной поляризации падающих фотонов ( (?„« 5Г/2,

- ia •

Рпз. 1. Лмшттуякгя спзктри еэлячянн "эфг^эет + фон"

п нп для горизонтально!! поляр^зещии падагхтга • фотонов: бря * » 0.18 2 мрщ .

где (¡у (Со , V ) - функция отклика детектора. Для отыскания спектра ¿Р (СО ) по иэвастныя Л/ (V ) п 6 ( , \/ ) необходимо, следовательно, раиать интегральное уравнение. Сущеетвуо? насколько способов его приближенного равзния; мы пзпольеовалп катод /26/» ваиочащнйея в сладукцем. Функция отклика дэтов» тора С ( со , V ) аавзняэтая матрицей ^ . Элемент онрэдэяяэт дола ккпуяъсов от квантов с энорггой , низвщня

еетлячудн в интервала л \/с • . Ашшптуда вареааззтая

в вгюртотичзетаг едкнкцах ШзВ). Границы всех интервалов соот» Еатетвувт сэгячянзд , так что для всех К кнторьал г> Яс.

тогностыз покрьшаот фотопик от квантов с еноргпой . Суша

чсзиов каядого ряда матрица раша эффективности рэгкатрацнн.

Соотиосэгоз для /I ( V ) пра отои вепЕснваезся в виде'

= ^с

гдэ п - площади под соотвотетвукциып участкаьш

кривых амплитудного и енергетвческого распределений. Для иохое-дення сиз рготачзс кого распределения получаем

к -й &

С = |

где 0>{- матрица, обратная .

Матрицы ь»,^ и для спектрометра, аналогичного

нашему, были взяты из литературы /26/. При построении матрица

были использованы результаты измерений амплитудных спектров монохроматических гамма-источников и результаты расчетов

■Я*

иэюдоы Понте-Карло. Дга снэргетшюекпх спэнтра, получзиннх пра обработка айпянгуsaa епэ строп kqisítohoeskkx пшип-хваитов, измеренных дея * 90° при двух взаимно порпандикухярвшх

направлениях поляризация падгэдих фотонов, показана гкзтогракма-tr.i на p:ts. 8. Кришэ из этой рггсункэ пртдотавлЕзг собой нормированные по площади к гкстограшаи соотсзтствукциа растатнкз спектра,

Полупишь'! в рззугьтато пзрэсчзта оиергзтачэекий спектр для случая в 180°, и ^ = 0,182 нрзд для горизонталь-

tioii поляриоациа падшего излучения прявэден на рис. 9, гда указали a ошябнн, шчксленныз, исходя из ошибок агллптудюго еи^ктра в соответствия с община правялош.

Кравыз на рис, 8 сходни о нр-лвши рис. 9, т.к. в случае = 180° нязкознергвтичныЯ хвое? крявнх обгпеняэтея актака ргссэянмя а такте гостах области сзагшодействия, поториа нз со-сЗсзгетвувт направлзкет шшуяьса первичного злэетропз на детектор (э«о казахе и конец обзеатп взагаэдеПзтвия, когда [шпульс юпадазт прэсза ила гэсез до та кто ра за счет того, что в напзн еаучаз сбггзгь =зс::етдзЯа?и1я находится на криволшвйиом учгет-го орЗкги). Другпш словаыя» np*t сравнения спзктральньа рге-прз делений раееоянньа фэгоноа для = 90® я » ISOР

плоскость рассвяшя коано ечатагь почта горизонтальной в обоих случаях.

Витэ било показана, что,в завпсикостл от Еонкрзтннх задач, стоящих перэд экспврякзнтаторои, оптпиальнш вогзъ оказаться не только чацо йспользуоинЯ случай ©р » ISO9, по н случай

90°. Показам такет, что в пргнцжэ в обоаа случая* когут

Рио,б . Эиэрготичзспвв спектры пучка рассеянных квантов ( Эр в Я)2) при регистрации через коллиматор дщцатром 15 ш. Крисао - результат расчота, гкотогршаш - экспоряшнтолшыо данные. Стрелка оправа показывает ноправлание злектричзокого сзктора падащия фотонов.

Pro. 9 . Энвргетгаешя спектра пучка расс«янкис кваитоо ( Gp ■ S ). Си. подпноь в рае. в .

бить получзин гштокгпшоети, доетатощгыз для неповьзовамая ШР как из года пояучздая нолярнзовашкя пучков фотошв. В сшазшши в гд. 4 onanspiniSHia ко оцзнка е?епгнп ноляразацш иучка гаша-пваитав, получз:пюго ютодэи СИР дяя случая 0 _ я 9(Я, нала била врэддршшга попытка оцзнить вксплуатациошшз хараЕт-ернеявки созданного nyvita, (Ha с ело и деяэ по конструктишнц сайбраазцклы ©р составляя 105°). В связи е теи, что вра Q р — 90Р ssnauBKocsb вторичного пучка насколько нииз» выводу об вксЕзуа-■гацпошок характеристиках пучка во шюгом озтазтая едравэдЕЗ-еыыи и для случая Ф р - 160°.

Посла краткого излонения онвдазмих во&зрйзацркшша xapsste-рпаткк пушга фотоков,раесоштк рояятисизтсшпя элэктроигази пра '0 р и SO0, d гл. 4 описана экспэркхитальиая установка п о кзтодпка п результаты извдрсняя поляризации "лазерного" rasa-пучка. Эквнвраиеигедьиая установка отличалась от ошсашой внпэ • d сановной спсцааяпзирэЕаннка дэтзктороы и довольно сдоокии ■ урогкзи автоматизация ссегока рзгизтрацяя. ,

Огшгчзская скстоиа ввода лазерного издуташя в рлыэру уекорятаяя но проториала изкзнэиий. Поляризация лаеэркого вэлутакая па выходе ОСВ составляла около 933, направлен!» полярлоацза сохранялось. Шред дгтокто рои паша-квантов бш установлен колзшштор диамзтроы 50 ш.

Да и к торой при нзизрощш поляризации лазэрюго ^ -пучка слушл ЕокптоиоЕскаЯ сцингшшщЕонниЯ поляршзтр /20а, 15/, которой Состоял нэ трах ецкнтилляциопных детекторов. Рассеиватэваи (центральный до та кто р Д2) служил пластический ецгштиллятор.

Анализатораия Д1 я ДЗ являлись догакторн па основа кристаллов jC ^ СГЦ ). Кяздоа плэчо полярянэтра i ♦ 2 ша .2 + 3 прзд-стазяяяз собой двуякрястальннй коиптоновскпЯ сцвнттшащоягагВ jf - спвктрокзтр, работавший по прянццпу.слогкнщп шшлятуд.

Стзпэпь соляризация падагацля на подлрягэтр aasijpzna - кпантоз опрздеяягось со фортуго

DA \ i

г да

Xi п К - число совпадения соотвотетвугарк пар детекторов (1.2 я 2,3). Q «» поляризационная пувотЕитои*» ноеть пояяртягтра.

1Гнфор!,!эц}гл е поллрянзтра наряду с дшшшш о числа электрз® поп на орбита усиоряталя (питепсишость) п о длнтэяъкоаги • лазерного гагпульса (етсвенноз пзгзрзнга снсртпш васзра) поступала на систему сбора пнфорешцяи (ССИ), состояла пз стан» дарттсе кодулзй КШК, подкгзтеннш и ЭБЙ PDP - 11/03. Пред» варитеяышй отбор событий п врекзнная привязка регистрация осуществлялась быстрой логической схемой предварительного отбора (СПО), собранной на базе система блоков нсшсекундеоЗ ' логики. СПО осуществляла синхронизация измерений с шигросекунд-ной структурой лазерного гаяульса, после до ватэльнэизьэряла число событий Tima "фон" и яэффзкт+фон" в каздом цякло ус ко-

рзиия и вырабатывала строб-сигнал для разрешения штлятудяого анализа событий рассеяния с поляркзгатрз блоком АЦП скеш ССИ. Набор и обработка данных проводились с использованном ЭЕЫ РЯР-11/05, в рззуяматз получали нормированные акшштуцныо распределения с детекторов полярикэтра в виде двукэрок спектров трактов 1.2 и 2.3, затеи соотвэтствущиз naja амплитуд с уширо вались /1+2 и 2-+3/. Шсло вычитания фона и обтединонпя отдельных серий изшроний получала реэультнруэцие ехшлятудшкз спектры каздого тракта поляриметра.

Поляриметр калибровался по ^ " агН!:яы радиоокпшага: источников Cs 137 и Со60.

Для получения функции отклика поляриштра во соси диапазоне сиоргнЯ исследуемого -пучка был проведен расчет амплитудных спектров ш го дои Монто^Карло (программа ASCO) для внергкй, соответствующих ^ -линиям С ь ^ и Со®^. Совпадениэ рассчитанных спектров с измеренными от источников (рис. Ю) подтвердило справедливость алгоритма программы ASCO, что дало возмояюсть получить функции отклика поляриметра во всей области энергий исследуемого ^ -пучка. Ойа представляла собой матрицу коэффициентов размером 9 х 9 в интервале энергий 0,5 - 5,0 ИэВ с шагом 0,5 ИэВ и использовалась при преобразовании амплитудных спектров в энергетические. Поляризационная чувствительность поляриметра Q ( ¿0 ) также рассчитывалась с поыощьо программы ASCO /15/.

чоо

Si

too

Ct Й

/зг

1

Со

so

1

10

p •

4-1

2.0 • канал*'

Pito. 10. Калибровочные амплктуднш спзктры трайта 1'2

поляриметра от источников.Ci*3'и Со6® (сшйшная • линия) и результаты расчзта из тодон Монтз-Карло

• (пунктир).

ГЙ 4 ой

номер канала

я

Г"

Г

л ¿оо

Рио. II. Результирующие амшштуднае спектра; сплошной

линией представлены данные горизонтальной пары детекторов поляриметра, пунктир - данные вертикальной пар«.

Р,

• I M

i

♦ I ' ♦> ♦ i

a

* S3*

'¿•»90*

i

e.S\

* *■

4

i

OS

и} "franja

lu sv

-es -i

-в.!

-i

•es -i

. з .

Rio. 12 Зансшооть степени оохярооацка рессеянннх fr -пактов от юарпж: точна - вксперя-шнтажыо» дамню, цасяим - рвзу» тага, расчета.

Амялитудае спектра вдштоновсгого f «яуша покорялись при трех направлениях линейной поляризации лазерных фотонов;

ol0 ■ СР, €3° в 9 ОР. Измерен ля бия» проведаны для угла встреча лазерного я олэлтрокзшго пучков 105°, при о то и цаксимальлья впертая рассеянных квантов составляла 4,02 ЫаВ. Угловая расходимость ]^-цучка не превышала 2,5 ырад.

. Реэультирухцио амплитудные спектры вертикальной и горизонтальной пар детекторов для трех направлений поляризации s&sapm фотонов прздставланы на рис. II.

Оэраход от ыахлнтудаых спектров к знергетичасгсш осуществлялся посрздотЕОИ решения скстеш кэ 9 лвнейнах урошзиий гада Дх? % катодом последовательных исклэчзняй (метод Гаусса) с пошщьэ готошх, известных в литературе программ /28/. Полярпза-цая.Еомпгоиоввкого ^«цучка Р (Ю ) определялась с помоцш вагаупоиянутой формулы по данным енергетическтс спектров.

На pic. 12 представлены значения Р^ ( tJ ) для трог направлен^ соляризации первичных лазерных фотонов ( с/о « 0^63° и 90°) в сравнении с результатам» расчета Р^ ( ^ ) для угла встречи пучаов Q^ » 105°, ©нерткЁ ело «тронов 485 ИэВ и фотонов 1,78 еВ и степени поляризации в названных направлениях PQ в .0,99.

,2

Применение критерия \ к результатам, представлсиншз на рис. 12,показало, что на уроше достоверности около 1С® аксперк-менталыше данные согласуется с теоретическишпри степени поляризации лазерного излучения Р0 0,95 eôex трех направлений первичной поляризации. Эксперименты, аналогичные описанным' вша, по икюренна поляризации рассеянного у* -оучка при ■ 180°

были проведены нами ранее /ба, 12, 13/.

Рассмотрим подробнее источники ошибок при измерении поляризации •

Величины ошибок на рис. 12, обусловленные, преаде всего, статистиков при измерении амплитудных спектров, довольно велики. Однако, шскотря на бояьииэ осибки, полученные результаты ка-чэстбэнно хороню подтсерздая? теоретические данные о высокой степени поляризации рассеянного излучения, зависимости ее от спертой рассеянных квантов» направления н степени поляризации первичного фотонного пучка. 1Ьы саыыи с учетом задочздшЯ, сделанных низе, показана возможность использования пучка фотонов, полученного СКР на электронной ускорителе С-60 в "перпендикулярной" геоиетрия для проведения физических экспериментов.

Рассмотрим проблему повышения статистической точности таких эвспера1*ентов не только с точки зрения данного конкретного исследования на ускорителе С~60, но я с точки зрэния возиовностзй катода ОКР как такового. В описанных вниз эксперишнтальных условиях, т.е. при тоЯ аа энергия лазера в ккпульсе с преянзй кякросевувдкой структурой генерация и такиш же фоновьшн загрузками, уввлгчзнкз врсизка изкзрения огренйчэно в частности в ракелям азаек» установка, т.е. теи среднем отрезком времени, в те-чэикз которого откадвброванная а полноетьа сюстированная по точка вечрзча пучет» установка работает в рзнике измерения амплитудных спектров, сохраняя в допусти»« пределах основные рабочие характеристика: иоа^юсаь лазера» коэффициент пропусканал лазерного яэлучгнпя оптической систовдй ввода (ОСВ), точ-иость настройка поляримэтра по центру рассеянного у -пучха.

Нс'йнеюю этия характеристик обусловлено, в осноиюи, следу-

Бзилз трэия иричжаиа, кэ eosopшс определяющая является 'нарвал: •1 I. Старение .лаавра при длительной эксплуатация {вдрзвив-рзаея в нгдац случая в прогорании и порча зеркал, отрагатояя н тарцрв рубша saaopa),

■ 2. Ухудшила сушарюго коэффициента пропускания кварца газ доталзй ОСВ, обуолзолысюо их радиационным поврзздением, так как конструктивно CCÔ распояагаэтся практически шлотнув к вакуукпой каыора ускорителя;

3. Постешкиая разтяетировка ОСВ, поскольку еа юхсшга враплзпня в очзнь слабой степэнн, но все жзпсштавазт вдаянпа сзриодачсски шнякцогося капгатного поля ускорителя, иасыотря на пркнятыа ьзрн прздоотороЕПости. Это обстоятельство параду с Яэкоторой нестабильность» положения пучка в шшзро ускорителя, трзбовало- пзрподкчзскоа подстройки вотировки всеИ установка по еф&жту, занимавшей значительное время.

В uasau сиучао щдлая ешэш установки составляло десятки пасов пра полнен сретнв набора статистики сотня часов. Т.е. га Ерз1ш набора статистики потребовалось неоднократно сущэствсн-щм образом выпиваться в работу установки,для восстановления ее яаракторкояик (полировки отрааатзля и торцов рубинового кристалла, заадт лаил в лаворе, вотировки всей установка по точка ьзтрочп пучков).

Указанию прлчнш старения установки на свяэсш с юнкрэт-|Ш условияыя нагого эксперимента. С итш в той или иной каре сталкпваатся все екепериызнтаторы, яспольауедиа катод ОКР.

Как y£s неоднократно указывалось, катод ОКР наиболее иередав-.ришт па накопительных кольцах при испальеованна лазеров непрз-рашого или-кваввиопрерасного действия.

В это!« случае, по^прзяшиу ваични фапгорои, ая&яцяи ка с$фзктявность пзпояьзовапия катода ОКР. являзтся срок слуаЗм лазера. Хотя уso разработаны ласара пзпрэришюго доЛствяя со срогсон пяунби десятки тысяч часов, ко дяя лазеров со ерздлей ьвциостьп около 100 Вт этот показатель сущоствзшо скрошео.

Вопросы рЭДПЭЦИОННИХ поПрЭгГДСГ.иЯ оптятаской сгзтеод ввода язлучзшш яря осуществлении ттодч 0ICP на нопоялтзлях звучат кгпсо остро по двум прячинсм. Во-'Яорий, радиационная обстановка сблязн ваяуушюй кшври накопителя суцостЕаико 6,олзо благоприятна по сравнении с обстановкой о ко го ускорителя в патеи ЭЕзпзршзптз» я, во-вторых, пря пгпрзркгаой рзбои лазера (непрерывной пучяэ рассеянных фотонов) и длинной области взаивддойетвшт преш побора втатгатики сущзетшшо уканьиготся.

Как п в нашем экспорткэкто, поияяшпп требования предъявляются к шзхвнячзской яссткоста бсой ус тало nía и пространственной стабильности пучка в вакуумной кигзрз пакопктоля.

Вша было показано, что в наезд экспзршзнто бил достигнут удельный выход, соотвэтетвутадяЯ пргизрщ) 50 фотонам па 100 нА циркуетруйщзго тока,на I Вт ко"510ста- лазора я Г су области взаимодействия пра квазкнопрзрывной работе" лазера'со сквазшостьо 0,2, хорошо соглаеущяйся с еяалогитааш даннкш, пояучяншшя другими автораки:, но установке FQKK-I интенсивность нучка провишет 10^ í прл длине области взакшдвйотэия о ra so 2 ы, мощности лазера 2 + 3 Вт я его скваяшстя 10™^ /25/;, на установке получены аналогичные параштры /22-24/.

Важным моментом, обеспечившим повышение интенсивности на дай-

¡

ствунцях "лазер««" пучках, явАяатся работа лазера в псазгаю-прерывном режкмэ, т.е. в импульсном режиме с частотой следования

влоктротшн сгуаткэс (818 кГц для установки РШК-1).

Олат проьэдетш иааго эксиорашита, от» ошшяувтацш другпк дзПвтвущия "лзЕорлих" гагсш-цучков наглядоо дзшнетряру^ о? соагюетооть (ИР как взтода подучзнпя поляриоовагаш, шзазк-иоиохроштдазсишз гтгг-ноантоа при высокой техно логячасвэЯ культура взготовлэнпя и эксплуатация как уз коряге льно-иакот?-тельного кмзшжсо, так н эгсизэтов увтеновки №.

Нокоторий прокгрш в интонсввиостп кз СраПЯИКЗ 00 0№ дартнш! штодсш получзшя поляризованного ?ориоапот излучения на крястекла, тробуе^яй пршаяюгая рзгквтраругчзх установок с бОЛЪСОА ОЕОТОСВЛОЙ, С ЯКХВОП кошонспруэтся ¿ЭГКОСТЬЭ сизин т-лярагацкя аушса в юзможностьэ работа в "каразитаоа" рзтагз.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Яэдюдя итоги работы, коротко пэрачксякз поотокаэ результаты.

1. Впзршз а лабораторных условиях па ускоратзллх едреге-стрггроЕакс обратное тоиттокоескоо рассеянно фотонов с нота до ультрарэлятвоастсккх электронах.

2. Разработан н даталыго несжздоваы катод водучоняя поляри-&о ванте квашмокохроиаглчэс гспх гвита-кваитов путей рассеется казариых фотонов на увьтрарояятпькстских элзк^роиьх.

В ходе »той работы:

- Э нетто рзкжталъно псслэдоввны утяовш, эиэргетнчаскпо о полярязациошшэ характеристика лучков рассеянных квантов при колляаоаряой в угловой геометрии области встречи взаимодейст-вуйцм« пучвэв.

- Проведено сравнение получзшШх угловых и кзэргвтнтаокпх вэвиснкостей, а такнз степени поляризации оторнчаа пучков о тао-рзтпчйсгого! расчетами, в которых учятывклкоь реаяышэ харав-тзркотает взаиюдзйствущнх пучков.

Показало, что угловой разброс олоктрэноа алллот на угяокхэ п частично на энергетические характеристики рассеянного пучка,

« Проведена оптимизация области взагаетдойствил пучков для конкрэяшх условий использования ОКР. Показано, что для огапэрэ-гякгоз то «содедозашга электродинамических процессов в гащпаг,. электромагнитных полях, а та юга в штодичосккх. иксперашнтая по наследован!® поперечного профиля электронного сгустка оптимальной яг.яяется фокусировка светового пучга в пятао ютлшального раагзра, что легко достигается при углах встреча пучков, близких к 90».

3. Продемонстрирована возизвность использования разработанного кз то да при проведении экспериментов в гаьга-пучко, при ке-сгадойатоях параметров электронного пучка, а .ьотрояогии.

На синхротроне С-60 ЙЙАН а пионерских экспериментах были созданы пучаси с интенсивностями квактоЕ/ямиуям пря

двух располояениях езагомдэйствуиднх пучков. Уев эти интенсив-нос ти позволили использовать полученные йучкп для ряда приложения. •

• 4. С учетом имевшегося прогресса в области лазерной и.-ускорительной техники указаны возможности подучзния методом СКР интенсивных пучков поляризованных, квазгаянохроизтичэских квантов при лэбом относительном располокэняп лазер®го и электронного пучков.

СПИСОК РАБОТ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ.

1а. Куликов О.Ф., Тельнов Ю.Я., Филиппов Е.И., Якименко МЛ.

Конптон-эффехт на движущихся электронах. - Препринт ФИАН, 1064, А-45, -6с. 2а. Куликов О.Ф., Тельнов Ю.Я., Филиппов Е.И., Якименко Ц.Н. Комптон-зффохт на двинущихся электронах. - ЖЭТФ,1984, т. 47, вып. 6. с.1591-1594; Phys. Lett., 1964. v. 13, N 4, Р.344-Й46.

За. Куликов О.Ф., Тельнов Ю.Я., Филиппов Е.И., Якименко Ы.Н. Метод получения пучка гамма-квантов при комптон-эффзкте ка релятивистских электронах., ГГГЭД967, т. 4, с.14. 4а. Куликов О.Ф., Тельнов Ю.Я., Филиппов Е.И., Якименко МЛ. Угловое и энергетическое распределение д -квантов при комптон-зффехте на релятивистских электронах.- ЖЭТФ, 1969, т. 5, вып. 1, с.115-121. 5а. Куликов О.Ф., Тельнов Ю.Я., Филиппов Е.И., Якименко Ы.Н. Характеристики пучха гамма-квантов, возникающих при рассеянии лазерных фотонов на релятивистских электронах. Меядунар. конф. по электрсмагн. взаимодействиям при низких и средних энергиях.Дезисы докладов, Москва, 1967,с.58. 6а. Куликов О.Ф., Тельнов Ю.Я., Филиппов Е.И., Якименко М.Н. Экспериментальное исследовакие поляризации рассеянного излучения при хомптон-эффекте на релятивистких электронах.- Письма в ЖЭТФ, I960, т. 9, с.513-516. 7а. Королев Ф.А., Куликов О.Ф., Тельнов Ю.Я., Филиппов Е.И., Якименко М.Н. Экспериментальное исследование свойств комптоновсхи рассеяных фотонов на релятистских электронах. Труды 7 Меявузовской хонф. по электронным ускорителям., Томск. 1968; Атомиздат, 1970, т. 4 , с. 14. ва. Куликов О.Ф., Тельнов Ю.Я., Филиппов Е.И., Якименко М.Н. Исследование поляризации рассеяннного излучения в обратном хомптон-зффекте., Ломоносовские чтения МГУ, Москва, 1969. 9а. Куликов О.Ф., Тельнов Ю.Я., Филиппов Е.И., Якименко М.Н.

beam scattering on relativislic electrons., Proc. 4 Intern. Sumposium on electron and photon interactions., London, 19C9, p.272.

10a. Куликов О.Ф., Тельнов Ю.Я., Филиппов Е.И., Якицснко Ы.Н. Конференция по взаимодействию электрона с сильный эл.-маг. полом. Балатоифюред, 1972, Аннатации, с.28-29.

На. Мурашова В А.. Пащенко Г.С., Сырейщихова Т.Н., Якименко H.H. Коыптон-зффект на релятивисткнх электронах при перпеидику лярнои соударенни взаимодействующих пучков.-ЖЭТФ, 1976, т. 76, вып. 4, С.1181-1186.

12а. Артеыьева З.Л., Мороз Е.М......Якименко Ы.Н. Исследования по оптимизации времени аизни пучка электронов н "лазерный" гаына-пучок в ускорителе С-60. - Труды б Все- союзного совещания по ускорителям заряженных частиц, Дубна, 11-13 акт. 19,70.- Дубна, 1979, с.225-228.

13а. Мурашова ВА„ Пащенко Г.С., Якименко М.Н. Поляризацна рассеяного излучения при взаимодействии лазерных фотонов с релятивистскими электронаыи. - ЖЗТФ, 1985, т. 88, вып. 2, с.336-341.

14а. Якименко H.H. О размерах области взаимодействия оптичес кого излучения с пучком релятивистских частиц. КСФ, 1888, N 7, с.18-20.

15а. Якименко Ы.Н. Оценка области взаимодействия в обратном комптоновском рассеяния при регистрации эффектов второго порядка. - КСФ, 1988, N 8, с.28-29.

16а. Махов В.Н., Пащенко Г.С., Якименко U.U. Исследование ускоряемого электронного сгустка иетодои вращающегося диска. Препринт ФИЛИ, 1977; Краткие сообщения по физике ФНАН СССР, 1977, N 5, с.15.

17а. Якименко М.Н. Мощные источники ультрафиолетового ы рентгеновского излучения . - УФН, 1974, т. 114, вып. 1, с.55-66.

18а. Александров Ю.Ы., Благов Ы.И...... Якииенко H.H. Использование синхротрона ФИАН иа бЗОИэВ в качестве калвбрр-вапного источника излучения в вакуыиой ультрафиолетовой области спектра. Препринт ФИАН, 1975, H 138, 15с.

Установка для регистрации вторичного излучения, индуцированного лазерный импульсом. - Краткие сообщение по физике ФИАН СССР, 1878, H 4, с.6-11. - Препринт ФИЛИ N 125, 1977, -fie.

20а. Александров Ю.Ы., Мурашова В.А., Пащенко Г.С., Якименко Ы.Н. Комптоновский поляриметр на линии с ЭВМ. Труды ФИАН, 1983, t. 147, с.137-142.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА.

1. Друтюняц Ф.Р., Туманян В .А. Квазимонохроматические и поляризованные гамма-кванты высокой энергии. УФН, 1964, т. 83, е.3-34.

2. Гинзбург В-Л. Об излучении электрона, движущггеса вблизи диэлектрика., ДАН; 1S47, т.56, с.145-148.

Сб излучении микроволн и их поглощении в воздухе. Изв. АН СССР, 1247, сер. фиэ., г.Н, с.165-182.

3. Алферов Д-А-, Башмаков Ю.А., Бессонов Е.Г.

Об излучении релятивистских частиц в ондуляторах. Препринт ФИАН N 23, 1S72, ЖТФ, 1972, т. 42, с.1921-1828.

4. Motz Н. Application of the radiation from fact electron beam., J. Appl. Phys., 1951, v. 22, p.527-535!

6. Feeuberg E., Primakoff H. Interaction of cosmic-ray primaries with sunlight and starlight. - Phys. Rev., 1948, v. 73, N 5, p.449-469.

Q. Гинзбург В.П., СыроватскиЙ СЛ. Происхождение космических лучей. - Ы; Изд-во АН СССР, 1963, -384с.

7. Шкловский Н.С. О природе рентгеновского излучения солнца. - Астрономия, журнал, 1984, т. 41, N 4, с.676-683.

8. Арутюнян ф.Р., Туманян В.А. Комитон-эффект на релятивистских электронах н возможность получения пучков кестких $-квантов., ЖЭТФ, 1983, т. 44, вып. 6, c.210Q-2103.

9. Milburn R.H. Electron scattering by an intense polarised

• 4Q т

р.75-77. .

10. Bemporad C.,Milburn В.Н., Tanaka N.. Fotino Ы. High energy photon from Compton scattering of light on 8.0 GcV electrons.- CEAL-1014, 1965. 30 January.-l Ip, Phys. Rev. 1965, v.B138, p.1549.

11. Тельиов Ю.Я. Экпериментальное исследование комптоновскою рассеянии света ка релятивистских электронах.- Кандидатская диссертация: Ф11АН СССР,I960, -110с.

12. Филиппов Е.И. Эксперциентальное исследование поляризации рассеянного излучения при коыптон-зффекте на релятивист -ских электронах.- Кандидатская диссертация: МГУ, 1969, -107с. .

13. Куликов О.Ф. Экспериментальное исследование излучения и рассеянна света релятивистскими электронами. Труди ФИЛИ, 1975, т. 80, с.3-99.

14. Пащенко Г.С. Коиптон-эффект па релятивистских электрона* в случае взаимно перпендикулярных взаимодействующих пучков. - Кандидатская диссертация, Москва, 1978, 110с.

15. Мурашова S.A. Поляризация рассеяно Го излучения при обратной у.оиптоа-зффекте в случае взайино перпендикуляр ных взаимодействующих пучков. - Кандидатская диссертация, Москва, 19В6, 120с.

16. ililburn R.H. Optimisation of photon-eleclrofi interaction rales for laser-induced gamma ray generation. Международная конференция по элек^роыагНИтньш взаимодействиям nprf низки» it средних знергайх., Дубна, <967,

Т. 4, в.322.

ililburn R.H. Laser beaims. - SLAC Report, ISGS, N 4!, 49p. . Uitburn Н.И. Laser beams in high energy physics. ~ High Energf Phys. Polaris. Beams arid Targets. Syrtip., Argonne, 1979,- Hew York, 1976, p.440-445.

17. Dtarnbfini G. ifoRaeiirofnallc and polarised beatns cf

3 -quanta. - ipyati Йеадунар. КонферзИЩШ йо эле1Т£о-йвгннти. взяййодействйяй при низе. и среда, энергиях, Дубна, 1067.- ЦссШ, 1967, Т.4. с.251-27в.

18. Колйсийкав Ii.it iiytfta uonoxpotiafiiqeciiti rf поя^рЕзовавйй!

ыагнитные озашодейстьии ядер при ыалых и средин энергиях", Москва, дек. 1977. U: Наука, 1879, с.338-354.

19. Байер BJ1., Хозе В.А. Об определении поперечной поляризации электронов большой анергии. ЯФ, 1969, т. 9, с.409-413.

20. Александров Ю.М., Благов Ы.И., Коиар АЛ...... Якименко Ы.Н. Ускоритель электронов С-60 ФИАН - специализированной источник сиихротронного излучения - Препринт ФИАН, 1988, N 71, -70с.

21: Ершов А.Г. Определение амплитуд бетатронных н сннхро-тронных колебаний электронов методом скоростной кнно-с'емки. ЖЭТФ, 1962, т.42, с.606-609.

22. Federici L., Giordano G„ Malone G. el al. The LADON photon beam at Frascati. - Hadronie J., 1981, v. 4, H 4, p. 1295-1305.

ЯЗ. De Pascale M.P., Giordano G., Matono G. ei al. High energy photon beam production by head-on colission of laser light against relotivistic elestrons. - Appl. Phys. 1982, v. B28, N 2-3, p.151-152.

24. Burattini E., Balerna A., Reals A. et al. ADONE wiggler activity: status report and future perspectives. Труды бого Всесоюзн. совещ. по ней. синхротр. иэл. СИ-84, Новосибирск, 1984, с.63-82.

25. Кегерашвили Г.Я., Мишнев С.И., Муратов В.В., Украинцев Ю.Г. Пучок коыптоновских фотонов дла ядерно-физических экспериментов на накопителе ВЭНП-З. Одиннадцатое Всесоюзное совещ. по ускорителям заряженных частиц. Дубна, 25-27 охт. 1988г. Аннотации докладов. Дубна, 1988, с.179.

28. HubbciU.H. Response of a large Sodum-lodide Detector to High-energy ^-rays. Rev. Sci. Instr., 1958, v. 29, p.65.

27. Пащенко Г.С. Комплекс програыы для автоматизированного коиптоиовского поляриметра. - Труды ФИАН, 1983, т. 147, с.143-148.

28. Форсайт Да., Ыалькольи П., Моулер К. Машинные истоды математических вычислений. - И: Мир, 1980. -279с.