Электронные средства автоматизации криогенных установок в ядерно-физических экспериментах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

российская академия наук

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ им. Б. П. КОНСТАНТИНОВА

УДК 621.317.799:681.325 На правах рукописи

Трофимов Виктор Алексеевич

Электронные средства автоматизации криогенных установок в ядерно-физических экспериментах

01.04.01 - приборы и методы экспериментальной физики

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Гатчина-2006

003067077

Работа выполнена в Отделении физики высоких энергий Петербургского института ядерной физики им. Б. П. Константинсва РАН.

Научные руководители:

кандидат физико-математических наук А. А. Васильев, доктор технических наук Н. Н. Чернов.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Краснов Л. В., кандидат физико-математических наук, доцент Гребенщиков В. В.

Ведущая организация:

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет).

Защита состоится " X "2007 г. в Л часов на заседании диссертационного совета Д-002.115.01 в Петербургском институте ядерной физики им. Б. П. Константинова РАН по адресу:

188300, г. Гатчина Ленинградской обл., Орлова роща, ПИЯФ РАН.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ПИЯФ РАН.

Автореферат разослан " 2$" 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

И.А. Митропольский

1. Общая характеристика работы.

Работа посвящена созданию и применению электронных средств автоматизации криогенных установок в ядерно-физических экспериментах на пучках заряженных частиц в ПИЯФ РАН; PSI (Paul Scherrer Institute), Швейцария; COSY1, Германия в 1979-2006 годах.

Актуальность темы. Значительное число экспериментов на пучках заряженных частиц проводится с использованием криогенных установок. Криогенные температуры позволяют получать специфическое квантовое состояние вещества (ядерная поляризация) и увеличивать плотность ядерных мишеней, что приводит к быстрому набору статистики. Работа водородных и дейтериевых пузырьковых камер была вообще немыслима без использования криогенных температур.

• Криогенные установки позволяют создавать сильные магнитные поля за счёт использования эффекта сверхпроводимости.

• Криогенные установки необходимы для создания многих типов мишеней для экспериментов на пучках заряженных частиц.

• Криогенные установки часто применяются при создании рециркуляционных газовых систем и систем высокой и сверхвысокой очистки газов.

• Криогенные установки широко используются при разделении изотопов.

Часто криогенные установки представляют собой сложные и дорогостоящие системы, для нормальной работы которых необходимо измерение и регулирование большого числа параметров, таких как температура, давление и расход газов, уровень жидкости. Для автоматизации работы таких систем необходимо создание электронных устройств преобразования, обработки и регулирования перечисленных параметров.

Круглосуточная работа на ускорителях и высокая стоимость ускорительного времени определяют требования к системам управления криогенными установками: системы управления должны работать в полностью автоматическом режиме и все основные параметры установки должны записываться параллельно с общим потоком физических данных. Автоматизация необходима и для исключения пресловутого «человеческого фактора».

Зачастую в установках используются приборы самых разных типов, поэтому актуальной является также задача унификации электрических сиг-

1 COoler SYnchrotron, Forschungszentrum Jillich, Germany.

3

налов с различных приборов при построении из них общей контрольно-измерительной системы установки.

Целью работы является разработка новых методов измерений в физических экспериментах с использованием криогенных установок,

1. Повышение точности измерения координат треков заряженных частиц и эффективности работы пузырьковой водородно-дейтериевой камеры.

2. Разработка и создание экспериментальных криогенных систем, необходимых для исследования основных параметров мюонного катализа на базе ионизационной камеры высокого давления.

3. Разработка метода и создание установки по получению сверхчистого водорода для проведения экспериментов по изучению захвата мюона протоном.

4. Разработка метода и создание установки для исследования ядерной поляризации в молекулах водорода и дейтерия.

5. Разработка метода и создание приборов для неразрушающего контроля профиля: температур и скоростей в потоке газа или жидкости, атомарных пучков водорода и дейтерия, границы раздела жидкость-газ.

Для решения перечисленных задач были разработаны и созданы автоматизированные системы управления пузырьковой камерой, криогенной ионизационной камерой, криоциркуляционной установкой получения сверхчистого водорода.

Научная новизна

1. Создана новая комплексная система управления пузырьковой камерой, позволившая существенно улучшить качество и точность экспериментальных результатов, в результате чего получена рекордная для пузырьковых камер статистика (8356 событий в эксперименте по исследованию рр-рассеяния и 6032 событий в эксперименте по пр-рассеянию) при различных энергиях.

2. Разработанные системы газо- и криообеспечения позволили измерить рекордные по точности температурные зависимости скорости (1(1(1-синтеза и скорости переворота спина в цс1-атоме "кш-*\п •

3. Предложен метод получения сверхчистого водорода с рекордно малым количеством примесей (менее 10'8), на основе которого создана крио-циркуляционная установка для эксперимента по исследованию захвата

. мюона протоном (цСар).

4. Разработан метод и создан ряд приборов на основе проволочного детектора, позволяющие проводить измерения:

а. топографии температурных полей и полей скоростей газов и непроводящих жидкостей;

б. профиля плотности атомарных пучков по теплоте рекомбинации

атомов;

в. уровня непроводящих, в том числе криогенных, жидкостей в режиме непрерывного уровнемера.

5. Впервые разработана и создана вне ускорительных систем автоматизированная установка по исследованию ядерной поляризации молекул, образованных из поляризованных атомов и факторов деполяризации атомарных пучков в накопительных ячейках.

Практическая ценность и реализация результатов работы Практическая ценность заключается в том, что, во-первых, созданная автоматизированная система управления пузырьковой камерой позволила на 38% увеличить эффективность использования ускорительного времени. Во-вторых, разработанные и созданные для эксперимента ц-катализа автоматизированные установки крио- и газообеспечения позволили получить физические результаты с рекордным разрешением по температуре. В третьих, создан и использован в физических экспериментах класс новых приборов для исследования профиля температур и скоростей газовых и атомарных потоков. Создан новый непрерывный уровнемер для непроводящих жидкостей. В четвёртых, разработанная и созданная автоматизированная рециркуляционная система получения сверхчистого водорода сделала возможным проведение эксперимента по захвату мюона протоном. Используемый в установке принцип получения сверхчистого водорода может быть использован в любых физических установках, где необходим сверхчистый водород. В пятых, созданная автоматизированная установка CELGAS по исследованию поляризации молекул и факторов деполяризации атомов позволяет определить пути повышения плотности поляризованных мишеней и, следовательно, статистики без использования дорогостоящих экспериментов на ускорителях.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях:

• Proceedings of simposium on nucleon-nucleon and hadron-nuclear interaction in intermedia energy region. Leningrad, 1986.

• Всесоюзная конференции "Криогеника- 87", июнь 1987, г. Москва.

• Международная конференция "Криогеника-90", Кошице, Чехословакия, 1990.

• Cryogenics conference proceedings, Prague, 2004.

• NHA Annual Hydrogen Conference 2005, Washington, DC, USA.

• German Physical Society Meeting 2005, Berlin.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, 72 рисунков и списка литературы. Общий объем диссертации 146 страниц.

Краткое содержание диссертации

Введение содержит формулировку основной цели работы и ее актуальность.

Первая глава посвящена автоматизации работы пузырьковой водо-родно-дейтериевой камеры. В рамках этой работы разработаны новые, более качественные электронные адаптеры основных устройств камеры:

• электронная система стабилизации температурного режима камеры на уровне 28К с точностью не хуже ± О.ОЗК,

• высокостабильная система управления поршневым расширительным устройством,

• мощный блок питания электропривода фотоаппарата (500Вт) с широт-но-импульсным управлением от ЭВМ,

• адаптер измерения изменения давления в камере под воздействием расширительного устройства,

' • оптоволоконная система наблюдения рабочей зоны камеры в условиях сильного магнитного поля (1.5 Тл),

• накопительная система поджига лампы- вспышки.

Автоматизация работы камеры реализована на базе информационно-вычислительного комплекса ИВК-1 и набора стандартных модулей КА-МАК. Аппаратная и программная части системы автоматизации организованы по модульному принципу, каждый модуль структуры отвечает за работу определённого узла камеры. Сделан автоматический мониторинг вакуумной системы камеры и системы контроля токов шунтов и магнитных полей магнитов тракта пучка и самой камеры. Программы нижнего уровня, работающие непосредственно с модулями КАМАК, выполнены на макроассемблере MACRO 2. Обработка информации и интерфейсные программы написаны на Фортране под управлением операционной системы RSXИМ.

Повышение стабильности и оптимизация параметров (кривая расширения, давление, температура, время срабатывания вспышки и стерео-фотоаппарата) улучшили качество фильмового материала на 38% (по результатам двух последних экспериментов) и, следовательно, более эффективному использованию ускорительного времени. Данная работа позволила произвести около миллиона качественных кадров в экспериментах по рр- и

пр- рассеянию с максимально эффективным использованием ускорительного времени.

Вторая глава посвящена разработке и созданию электронных средств регулирования для экспериментов по исследованию скц-. и (Мц-катализа. В отсутствие мюонов реакции синтеза, например, ядер дейтерия

с!+(1-»3Не+п или ядер дейтерия и трития (1+1-»3Не+п.происходят с заметной вероятностью лишь при высоких энергиях сталкивающихся частиц, Е>10 кэВ, т. е. при температурах в десятки и сотни миллионов градусов, поскольку ядрам нужно путём туннельного перехода преодолеть высокий барьер кулоновского отталкивания, чтобы сблизиться до расстояния ядерных взаимодействий (гм~5х10"13 см). Мюонный катализ - явление синтеза (слияния) ядер изотопов водорода, происходящее при участии отрицательно заряженных мюонов. При торможении отрицательно заряженных мюонов в плотной смеси изотопов водорода за время 10\12с. образуются мюонные атомы рц, ф, и ^ Из-за малых размеров и электронейтральности мезоатомы водорода ведут себя подобно нейтронам: они свободно проникают сквозь электронные оболочки атомов и подходят на близкие расстояния к их ядрам. При этом происходят многообразные ц-атомные и ц-молекулярные процессы: перехват мюонов ядрами более тяжёлых изотопов; образование мюонных молекул и т. д. Образование мюонных молекул является решающим условием протекания мюонного катализа.

Для исследования (1с1|л и (Иц-катализа в ПИЯФ была использована специально разработанная ионизационная камера высокого давления (ИК) с давлением до 120 атм. Ионизационная камера представляет собой активную мишень - 471-детектор- с близкой к 100% эффективностью регистрации заряженных частиц. Детальные измерения температурной зависимости скорости сИц-катализа позволяют исследовать механизм резонансного образования мезомолекул, обязанный существованию слабосвязанного уровня Ец. Такие измерения являются наиболее точным экспериментальным способом определения значения этого уровня, ввиду сильной зависимости скорости катализа А^ДТ) от энергии | Еп \.

Для работы камеры была разработана и создана установка газонаполнения, регулирования температуры и очистки камеры. Поскольку одним из рабочих газов являлся радиоактивный газ тритий, нужно было соблюдать специальные требования техники безопасности. Основное требование - это по возможности кратковременное пребывание персонала в помещении, где находится система газонаполнения и сама ионизационная камера. Была создана система дистанционного контроля основных параметров и дистанционного управления наполнения ИК тритием. Тритием ИК заполняется из специальных контейнеров с пористым или порошковым титаном, который

хорошо адсорбирует тритий. Выделение трития из титана происходит при нагреве контейнера до температуры около 400 °С. Дистанционный контроль величины давления осуществляется с помощью авиационных малогабаритных потенциометрических датчиков давления типа ДМП с классом точности 2.5 %. Температура контейнеров с тритием и корпуса ИК измерялась кабельными термопарами в оболочке из нержавеющей стали с градуировкой типа ХА. Питание нагревателей (потребляемая мощность ~ 1кВт) осуществлялось от специально разработанных тиристорных источников питания ИПТ-2, мощностью до 2 кВт каждый. "Холодные" концы термопар были помещены в термостат при температуре +35 °С с точностью поддержания ±0.03 °С. Сигналы с термопар и датчиков давления усиливались и преобразовывались в частотные сигналы в восьмиканальном блоке (усили-тель+ПНЧ). Частотные сигналы транслировались в измерительный зал и вводились в ЭВМ. Точность измерения температуры контейнеров и камеры - не хуже + 1 °С.

На этой камере была исследована температурная зависимость основных параметров мюонного катализа в dd(i- и dt|a- смесях в диапазоне температур от комнатной до 400К. Для следующей, криогенной ионизационной камеры (КИК) дополнительно к системе газообеспечения была разработана и создана криогенная система охлаждения. Интервал рабочих температур составил ЗО + ЗООК с точностью поддержания температуры + 0.05К и абсолютной точностью измерения ± 0.1 К. Криогенные платиновые термометры сопротивления (100 Ом) калибровались по давлению насыщенных паров Ne, Ar, Хе, Cr, N2, СН4. Для калибровки датчиков был разработан и использован специальный четырёхканальный электронный модуль, каждый канал которого состоял из прецизионного источника тока (1мкА -г 1 А) и прецизионного инструментального усилителя. Такой же модуль был использован при построении системы регулирования температуры КИК. Первый вариант системы терморегулирования КИК для работы на пучке ПИЯФ был реализован на базе микропроцессора КР580. В качестве аналого-цифрового преобразователя использовался цифровой вольтметр. Высокий уровень электромагнитных помех между "землями" экспериментального и измерительного залов ускорителя не позволял передавать соответствующие температуре аналоговые сигналы с минимальными искажениями. Было признано целесообразным использовать гальваническую развязку сигналов между экспериментальным и измерительным залами.

Была разработана и использована измерительная система с распределённым аналого-цифровым преобразованием. Первая стадия преобразования аналог- частота (ПНЧ) может быть легко соединена с помощью гальванической развязки с преобразователем частота - цифровой код. Именно с этой целью в качестве первичного преобразователя аналогового сигнала была выбрана дешёвая и качественная микросхема ADFC32 фирмы Analog

Devices. Преобразователь частота- код построен на 16-разрядных таймерах, вместе с параллельными регистрами, расположенными на вставляемой в персональный компьютер плате. Все измерительные каналы прокалиброваны с помощью магазина сопротивлений Р327 класса 0.01%, образцового вольтметра Щ31 класса 0.005% и частотомера 43-34. Общий баланс погрешностей измерительного тракта составил не более 0.051%. Для повышения точности температурный диапазон ЗО-ьЗООК разбит на два поддиапазона, первый 30^80К и второй 80-^300К. В первом поддиапазоне датчик температуры питается током 2мА, во втором - 1мА. Кроме того, для использования полного динамического диапазона системы ПНЧ-Таймер в каждом поддиапазоне используется разный коэффициент усиления усилителя. В этом случае абсолютная ошибка измерения температуры для первого поддиапазона составляет 0.08К, для второго - 0.07К. В результате получена абсолютная точность измерений температуры в диапазоне 30^300 К не хуже ±0.1 К.

Третья глава посвящена разработке и созданию принципиально новых приборов для неразрушающего контроля профиля температур и скоростей газовых и жидкостных потоков, исследования профиля атомарных потоков, измерения уровня непроводящих, в том числе криогенных жидкостей.

Для определения эффективности работы разного рода теплообменников необходимо измерять профиль температур и скоростей в потоке газа или жидкости. Делается это, как правило, двумя способами:

1. необходимое количество температурных датчиков располагается вместе со жгутами проводов в потоке;

2. один или несколько датчиков располагаются на штанге, которая перемещается в плоскости, перпендикулярной потоку;

В первом случае необходимое количество датчиков со жгутами сильно искажает поток, во втором необходима механическая система перемещения, которая также искажает поток и из-за своей инерционности пригодна только для исследования установившихся потоков.

Созданный нами прибор для измерения топографии температурного поля и поля скоростей в сечении газового потока представляет собой рамку из стеклотекстолита, на которой расположена двумерная сетка распределенных термопреобразователей - вольфрамовых проволочек диаметром 0.02 мм. На стеклотекстолитовой рамке, используемой также в качестве печатной платы, монтируются:

1. измерительный усилитель, подключаемый к потенциальным концам проволок с помощью коммутатора;

2. два управляемых от ЭВМ источника тока;

3. 40-канальные коммутаторы для подачи тока на нужную проволоку и подключения измерительного усилителя и цифрового вольтметра

для измерения падения напряжения на данной проволоке. Величина падения напряжения с вольтметра передается модулем интерфейса КОП в IBM PC. Ниже кратко сформулированы принципы построения математической модели монитора.

Исходными для восстановления температуры в системе являются сопротивления проволок. Падение напряжения на проволоках монитора в случае малого тока (не изменяющего температуру нити) пропорционально температуре обдувающего газа, а в случае большого тока (разогревающего нить) является функцией скорости потока обдувающего газа. На этом принципе построено измерение профиля температур и профиля скоростей потока газа. Налагается ограничение на рельефность поля температур, связывающее величину максимагсьно возможной рельефности с числом проволок. Рельефность поля температур, т.е. отношение максимальной температуры к средней, не должна превышать квадратного корня из числа проволок. Найденное поле средних (в прямоугольниках на узлах - пересечение проволочек) температур позволяет построить непрерывное распределение Т{х, у) экстраполяционными методиками так, чтобы обеспечивались непрерывность функции Т(х,у) и производных дТ(х, у) / дх, дТ(х, у) / ду на границах прямоугольников и условие

Полный профиль, восстанавливается с помощью математической обработки на персональном компьютере. В режиме термоанемометра в поток газа вносится дополнительная мощность (} = Я -12~ ЗООм (80-10"3 А)2 = 0.2Вт, что, естественно, не изменяет температуру потока. В режиме измерения поля температур в поток вносится не более 0.002 Вт дополнительной мощности. Прибор калибровался с помощью промышленного термоанемометра ТА-8М. В результате погрешность измерения температуры в узлах проволочной решётки не превышает 4% в диапазоне температур 0 н- 60° С. Прибор в режиме термоанемометра позволяет измерять скорость воздушного потока от 0.1 до 5м/с с погрешностью ± 15%. Особенности данного прибора:

1. малое аэродинамическое сопротивление;

2. возможность измерения мгновенного профиля температур или скоростей потока;

3. возможность исследования распределения температур или скоростей потока на любой поверхности (цилиндрическая, сферическая, любая криволинейная);

4. отсутствие подвижных элементов;

5. использование в качестве распределенных датчиков температуры любых проволок, имеющих достаточно большой температурный коэффициент сопротивления (вольфрам, молибден, платина, никель и др.).

Профиль атомарного пучка в области его формирования является одной из основных характеристик источника поляризованных атомов водорода (дейтерия). Традиционный метод измерения профиля водородного атомарного пучка основан на использовании квадрупольного масс-спектрометра (к.м.с.), в котором атомы проходят сквозь спектрометр и пересекаются внутренним электронным пучком. К.м.с. располагается на двух-координатном столе, что позволяет перемещать его в плоскости, перпендикулярной пучку. Непрямой метод измерения профиля пучка связан с использованием компрессионной трубки и основан на измерении давления в объёме с компрессионной трубкой. Главные ограничения этих методов: разрушение пучка измерительным прибором, механическая сложность двухко-ординатного перемещения в вакууме, высокие требования к вакууму при измерениях с к.м.с.

Двухкоординатный микропроволочный детектор атомарного пучка позволяет преодолеть эти ограничения. Работа прибора основана на изменении сопротивления тонкой проволоки в потоке атомарного водорода (дейтерия). Атомы водорода нагревают поверхность из-за поверхностной рекомбинации в молекулы, в результате изменяется температура проволоки и, соответственно, ее сопротивление. Таким образом, сопротивление проволоки несет в себе информацию о величине потока. Если организовать двумерную сетку проволок, то можно восстанавливать профиль атомарного пучка. Математическая модель нагрева проволоки вследствие рекомбинации атомарного водорода на ее поверхности строилась в предположении однородного параллельного атомарного пучка, падающего на проволоку с круглым сечением, длина которой много больше диаметра. В результате получено нелинейное стационарное дифференциальное уравнение второго порядка:

д2Т

' дх2

а,

_1+ал(Т-Т0)_

дТ дх

+

С,Ерекс1ах,уп) | 12[р0+р0ар(Т-Т0)}

■ЯСГЕ

¿(т4-т0А)

+-

где х - координата вдоль проволоки, уп - координата проволоки, 0(х,уп) -плотность потока атомарного водорода, с! - диаметр проволоки, С5 - коэффициент прилипания атомов водорода к поверхности, Ерек — энергия рекомбинации пары атомов, СУ - константа Больцмана, £ - коэффициент отражения, Т0 - температура вакуумной камеры или температура равновесного теплового излучения, в котором находится проволока, I — ток через проволоку. Теплопроводность проволоки: ^(т) = А. 0+ Х,0ах (Т — Т0 ),

Х0 - тепло-

где ах — температурный коэффициент теплопроводности и

проводность при температуре Т0. Удельное сопротивление проволоки:

р(Т)=Ро +Р0ар(Т-Т0),

где ОСр - температурный коэффициент удельного сопротивления и р0 -

удельное сопротивление при температуре Т0. Сопротивление проволоки при этом выражается через температуру как

1

/1

|р(х)ёх =

Б

Ь0(1-арТ0)

+

|т(х)<1>

Для выявления качественных закономерностей было найдено, в рамках упрощающих предположений, аналитическое решение, которое вполне можно использовать для малых потоков атомарного водорода. На основании аналитических вычислений были установлены границы параметров для проволок. Эффект рекомбинации атомарного водорода увеличивает сопротивление проволоки почти вдвое (при малых токах), что доступно для измерения практически любыми вольтметрами (соответствует изменению напряжения 90-150 мВ). Для измерений атомарного потока с помощью проволочного монитора была разработана специальная плата управления, вставляемая в РС. Кроме того, для использования монитора в составе атомарного источника в ОЕБУ, Гамбург, был разработан модуль КАМАК на базе процессора А1те1 8988252 и интегрального аналого-цифрового преобразователя ЬТС2410 с разрешением около 1мкВ, обеспечивающий управление монитором и измерение профиля атомарного пучка. 32 источника тока для питания

проволок управлялись 16-битным цифро-аналоговым преобразователем. Прибор предназначен для относительных измерений плотности потока. Пространственное разрешение и погрешность восстановления плотности потока — связанные величины, так как в процессе расчета двумерной картины потока участвует весь ансамбль проволок. Относительная погрешность складывается из измерительной погрешности (0.2 %) и погрешности восстановления плотности потока (4-6 % для 32-проволочного прибора с шагом проволок 1 мм). Абсолютные измерения плотности потока имеют значительно большую погрешность из-за плохого знания коэффициента прилипания атомарного водорода к поверхности (погрешность 30 - 40 %) и зависимости этого коэффициента от способа нанесения и обработки поверхности.

Существуют измерители уровня криогенных жидкостей, работающие на различных физических принципах: гидростатические, ёмкостные, ультразвуковые, оптические, сверхпроводящие (для гелия) и дискретные полупроводниковые или интерметаллические, использующие принцип перегрева. Достоинства и недостатки каждого типа уровнемеров известны. Нами создан непрерывный уровнемер, в котором использован принцип разной теплоотдачи перегретой проволочки в средах жидкость-газ. Накладывается серьёзное ограничение - температура газовой части среды, в которой находится чувствительная часть уровнемера, не должна сильно отличаться от температуры жидкости. При этом, так как измеряемой величиной является сопротивление проводника, то проволока должна иметь высокий температурный коэффициент сопротивления.

Рассмотрим проволоку с высоким удельным сопротивлением, расположенную в сосуде, частично заполненном жидким азотом. Длина проволоки - Ь; введем переменную X е [0, Ь\, часть проволоки X > ДГд находится

в жидкости, остальная в газовой фазе. В замкнутом сосуде, полностью расположенном в вакууме, мы можем допустить отсутствие градиента температуры в газе над криогенной жидкостью. Считаем, что и жидкость, и газ в сосуде находятся при температуре Т0. Проволока нагревается электрическим током. Если I -электрический ток сквозь проволоку, то

1 екаЛ1 ) £

Из-за того, что коэффициент теплоотдачи в жидкости много больше коэффициента теплоотдачи в газе, мы можем принять допущение о полной тер-мализации проволоки в жидкости. Т.е. вся часть проволоки, которая находится в жидкости, имеет температуру Т0 .Таким образом, задача сводится к дифференциальному уравнению

Sl—r = -[pIQ+pl0-ap-(T-T0)]-I2+£-n-d(T-T0), где £ - коэффициент теплообмена [Вт/м2К]. Окончательно:

р £

2

* ffi stfyfa)

Зависимость сопротивления от уровня жидкости в сосуде распадается на две части - линейную и нелинейную (комбинация гиперболических синусов - косинусов). Интуитивно понятно, что в предельном переходе, при стремлении диаметра проволоки к нулю, когда проволока полностью принимает температуру окружающей среды в жидкости и равномерно перегревается на постоянную величину в газе, остается только линейная часть. Однако, уменьшению диаметра проволоки препятствует сложность работы с тонкими проволоками, их малая механическая прочность. Экспериментальным путем выбрана проволока из вольфрам-рениевого сплава, диаметром 20 мкм, которая и была использована для изготовления непрерывных уровнемеров жидкого азота. Интегральная нелинейность реальной калибровочной кривой составила не более 6%. Измерительная схема состоит из микропроцессора, источника тока и АЦП. Эти уровнемеры успешно использовались в течение 6 месяцев в эксперименте МиСАР для установки сверхвысокой очистки водорода CHUPS.

Четвёртая глава посвящена автоматизации CHUPS (Circulating Hydrogen Ultrahigh Purification System) - системы сверхвысокой очистки водорода для эксперимента МиСАР по ц-захвату на водороде (PSI, Швейцария). Сечение захвата мюона пропорционально Z4 для Z от 1 до 10 и далее медленно снижается (Z - зарядовое число элемента). Поэтому содержание примесей (воды, кислорода, азота и других газов) в водороде должно быть не более 10"8. Основным загрязняющим элементом газовой системы был сам детектор, времяпроекционная камера (Time Projection Chamber, ТРС). Предварительно очищенный до нужной кондиции водород недопустимо загрязнялся через несколько часов работы, поэтому была создана рециркуляционная система очистки водорода. В разработанной системе отсутствовали механические побудители расхода, являющиеся дополнительным источником загрязнения. Основными частями установки являются компрессор, блок очистки и система управления. Назначение компрессора - обеспечивать

непрерывную циркуляцию водорода через блок очистки и ТРС со скоростью, достаточной для поддержания заданной чистоты газа в ТРС. По принципу действия компрессор является криосорбционным насосом. Выбор такой конструкции обусловлен следующими достоинствами криосорбцион-ных насосов:

• высокая надежность, обусловленная простотой заложенного в основу принципа и отсутствием движущихся частей;

• высокая чистота, отсутствие источников дополнительных загрязнений (воды, масла и т.п.) внутри насоса;

• достаточно большой диапазон регулирования величины расхода водорода.

Работа криосорбционного насоса основана на способности специального вещества (адсорбента) поглощать (адсорбировать) значительное количество газа (в данном случае водорода) при низких температурах, и отдавать (десорбировать) его при последующем отогреве. В данном случае в качестве адсорбента используется активированный уголь. Охлаждение его производится жидким азотом (температура кипения при нормальном давлении около 78 К), отогрев - электрическими нагревателями.

Работа блока очистки основана на преобладающем (по сравнению с основным компонентом, водородом) поглощении примесей (азота, кислорода, воды) в адсорбционном фильтре. В качестве наполнителя адсорбционного фильтра применен синтетический цеолит. Для усиления степени поглощения примесей так же, как и в случае компрессора, используется охлаждение адсорбента жидким азотом. Использование универсального по отношению к компонентам примесей адсорбционного метода гарантирует высокую степень очистки по самому широкому кругу веществ. Каждая колонка криосорбционного насоса является периодически действующим устройством. Объединенные в блоке три колонки со смещенными относительно друг друга температурными фазами (охлаждение и нагрев) обеспечивают пульсирующий, но практически непрерывный поток водорода в системе. В процессе циркуляции газ, загрязненный в детекторе, подвергается очистке дважды. Сначала он проходит предварительную стадию очистки в первом фильтре, поступая из ТРС в компрессор. После этого происходит окончательная очистка во втором фильтре, установленном на нагнетательной линии компрессора перед буферным объемом и ТРС.

Система управления состоит из микропроцессорного блока управления на базе АТ89Б8252, набора датчиков и устройств (дистанционно управляемых клапанов, контроллеров расхода и нагревателей) и управляющего компьютера (РС).

Микропроцессорный блок управления служит для организации работы системы в автономном режиме. Он осуществляет чтение сигналов датчиков температуры, давления, запаса жидкого азота и производит все проце-

дуры управления нижнего уровня. Работа блока управления контролируется оператором с помощью РС посредством специально разработанного программного обеспечения. Аналоговые сигналы с датчиков разделены на две группы. В первую группу входят 16 сигналов с термометров сопротивления РНОО. Эти датчики обеспечиваются стабильным измерительным током 1 мА от источника тока через 16-канальный коммутатор МАХ336. Датчики подключаются по 4-проводной схеме. Потенциальные сигналы поступают на 16-канальный коммутатор МРС506, и после коммутации и усиления на инструментальном усилителе ША118 подаются на один из входов второго коммутатора МРС506, который используется для всех остальных датчиков. Во вторую группу входят до пяти токовых датчиков (датчики давления, влажности с выходом 4-20 мА), сигналы с контроллеров расхода и уровнемеров. Микропроволочные датчики уровня жидкого азота непрерывного типа обеспечиваются стабильным током 40 мА от источника тока с коммутацией на 4-канальном переключателе МАХ313.

Таким образом, всего прибор допускает подключение 31 датчика, 16 из которых - термометры сопротивления. После коммутации и усиления на усилителе А0711 сигналы со всех датчиков преобразуются в цифровой код на АЦП АЭ87807 и записываются в память контроллера.

Для управления установкой прибор оснащен:

• 16 цифровыми выходами типа «открытый коллектор» для управления нагревателями колонок компрессора й клапанами;

• четырьмя аналоговыми каналами для управления контроллерами расхода азота (12 бит, 0^5 В);

• четырьмя аналоговыми каналами для управления контроллерами расхода водорода (16 бит, 0^5 В);

• четырьмя блоками питания нагревателей с широтно-импульсным управлением, мощность каждого 1кВт.

Система управления показала себя надежной и удобной в эксплуатации. В ходе многочисленных экспериментальных сеансов (максимальное время непрерывной работы 2 месяца, суммарное - более 8 месяцев) не выявлено серьезных недостатков, которые могли бы привести к сбоям в работе системы очистки. В результате была получена уникальная чистота рабочего газа: концентрация примесей в водороде составила: азот и кислород - не более 5-10"9, вода - 3-10"9 на выходе установки и 2-10"8 в детекторе, что позволило исключить из анализа экспериментальных данных погрешности, связанные с примесями.

Пятая глава посвящена разработке и использованию измерительных средств в проекте СЕЬОАБ. Изучение спин-зависимых эффектов в ядерных реакциях, таких как нуклон-нуклонные взаимодействия, реакции рождения мезонов, изучение развала дейтрона в р-<3- столкновениях, рождение стран-

ных частиц в реакциях типа рр —> рК+А, требует использования поляризованных водородных или дейтериевых мишеней. До недавнего времени все подобные эксперименты проводились на твёрдотельных поляризованных мишенях. Новый тип мишеней появился только в последние десять лет, в них материал мишеней (поляризованные водородные или дейтериевые ядра) был заменён на поляризованные атомы из источника поляризованных атомов. Вместе с использованием накопительных колец, которые позволяют увеличить поток заряженных частиц, был использован принцип накопительной ячейки, в которую инжектируются атомы. Ячейка имеет Т-образную форму. Именно такой комбинацией удалось получить достаточную светимость для исследования малых сечений адронных реакций. Однако, столкновение атомов и молекул со стенками накопительной ячейки приводит к уменьшению 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 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.) на сохранение поляризации атомов и молекул, образованных в результате рекомбинации, в эксперименте (СЕЬОАБ) позволяет создать мишень с достаточно большой степенью поляризации атомов и увеличить выход ожидаемых взаимодействий пучка ускорителя с мишенью.

Накопительная ячейка в виде Т-образной трубки расположена в пространстве между двумя сверхпроводящими соленоидами. В ней происходят основные процессы эксперимента СЕЬОАБ :

• создается облако поляризованного атомарного водорода (дейтерия);

• происходит рекомбинация поляризованного атомарного водорода в молекулярный водород на внутренней поверхности ячейки;

• происходит ионизация атомарного и молекулярного водорода электронным пучком.

Сверху в трубку входит поток поляризованного атомарного водорода, слева находится электронная пушка, предназначенная для ионизации атомарного водорода или дейтерия в объёме ячейки. Справа расположен тракт проводки ионного пучка. Далее пучок попадает для анализа в Лэмбовский поляриметр. Для управления экспериментальной установкой СЕЬОАЗ был разработан ряд приборов, которые позволили создать модульную систему управления, состоящую из РС и восьми микропроцессорных модулей. Все приборы подключены через общую последовательную шину (118-485) к

управляющему компьютеру и составляют единую автоматическую систему управления. При этом решена проблема подключения к общей шине устройств, подвешенных под высоким потенциалом (до 26 кВ). Применение микроконтроллеров в каждом приборе делает эту систему весьма гибкой, с возможностью переложения части задач управления на сами приборы. Общее количество измерительных каналов установки - более 100. Число каналов управления - около 80. При этом удачное применение современной элементной базы и унификация аналоговых сигналов позволили разработать универсальные модули и приборы 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 термометрии и стабилизации температуры накопительной ячейки.

Источник питания сверхпроводящих магнитов SCPS стабильно работает во всех экспериментальных сеансах. Отличительной особенностью источника является шестифазный двухполупериодный выпрямитель переменного тока. Уровень пульсаций выходного напряжения или тока после выпрямителя составляет всего 1.5-2 % при максимальном токе 200 А. Кроме того, его пульсации с частотой 600 Гц легче подавляются LC-фильтрами.

Прецизионный 3-канальный магнитометр для измерения магнитного поля сверхпроводящих соленоидов 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. Система управления показала себя надежной и удобной в эксплуатации. На установке получен пучок ионов водорода с током до 2мкА (~ 1016 /с/см2) и энергией от 0 до 5кэВ.

Заключение содержит основные результаты проделанной работы. Положения, выносимые на защиту

1. Комплексная автоматизация пузырьковой камеры, стабилизация температурного режима с точностью ±0.03К, повышение эффективности работы камеры и использования ускорительного времени.

2. Разработка и создание автоматизированной системы управления термодинамическими параметрами криогенной ионизационной камеры высокого давления, работающей в диапазоне температур 30^400К с абсолютной точностью измерения температуры 0.1 К. Система позволила провести уникальные по точности измерения параметров мезокатали-тического синтеза. Измерены абсолютные значения скорости dp.d-синтеза как функции температуры. Кроме того, проведены уникальные по точности измерения скоростей переворота спина в (id-атоме и исследования (d 3Не) ядерного мезокатапитического синтеза.

3. Создание ряда новых методов и приборов для неразрушающего контроля полей температур и скоростей газовых и жидкостных потоков, а также для измерения плотности атомарного пучка водорода (дейтерия). Разработка нового метода измерения уровня непроводящей жидкости.

4. Комплексная автоматизация рециркуляционной криогенной системы сверхвысокой очистки водорода (СНиРБ) для эксперимента по исследованию захвата мюона протоном. Система обеспечила концентрации примесей в водороде на уровне 5-Ю"9 для азота и кислорода и 2-10"8 для воды.

5. Разработка и создание автоматизированной системы управления для эксперимента по исследованию ядерной поляризации молекул, образованных из поляризованных атомов и факторов деполяризации атомарных пучков в накопительных ячейках (проект МНТЦ 1861).

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

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

2. V.P. Andreev, A.V. Kravtsov, ..., V.A. Trofimov. Measurement of the cross section of the re-action pp -> p p piO in the region of dibarion resonances. Zeitschrift fur Physic A329, 1988, 371-373.

3. Андреев В.П., Добырн В.В.,.....Трофимов В.А. Корреляционные

измерения спектров протонов в заднюю полусферу в реакции

pd —> ррп при 1.2-1.7 ГэВ/с. Ядерная физика 37, в.6, 1985,14201426.

4. 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, 1,1983, 33.

5. Дахно Л.Г., Кравцов A.B......Трофимов B.A. Измерение сечений

парного рождения мезонов в нуклон-нуклонных соударениях при энергии ниже 1 Гэй и изоспиновый анализ. Ядерная физика 37, в.4, 1983,907-913.

6. D.V. Balin, V.A. Trofimov и др., Investigation of temperature dependence of the muon catalyzed fusion in deuterium, Muon Catalyzed Fusion 2(1988) 241-246.

7. N.IVoropaev, ..., V.A. Trofimov et al., First observation of spin flip in pdd molecules, Hyp. Interact. 118 (1999) 135-140.

8. M. Poltavtsev, ..., V. Trofimov et al. Nuclear Polarization of Hydrogen and Deuterium Molecules after Recombination of Polarized Atoms in a Storage Cell. Meeting of the German Physical Society 2005, Berlin.

9. Васильев A.A., Козлов C.M., Трофимов B.A., Чернов Н.Н., Монитор тепловых потоков, Препринт ЛИЯФ-1622, Ленинград, 1990,20стр.

10. Безымянных, ... В.А. Трофимов, и др. Криогенная циркуляционная система сверхвысокой очистки водорода для эксперимента МиСАР. Препринт ПИЯФ-2611, Гатчина, 2004,17стр.

11. Trofimov, N. Chernov, P. Kravtsov, A. Vassiliev. Superconductive Coils Power Supply. Preprint PNPI-2549, Gatchina, 2004, 17p.

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

13. V. Trofimov, N. Chernov, A. Kovalev, L. Kochenda, P. Kravtsov, A. Vassiliev. Control system for inductively coupled superconductive magnets. Preprint PNPI-2549, Gatchina, 2004,17p.

14. Д.В. Балин, B.A. Трофимов и др., Криогенная ионизационная камера для изучения мюонного катализа, Препринт ЛИЯФ-1630, Ленинград, 1990, 24 стр.

Отпечатано в типографии ПИЯФ РАН

188300, Гатчина Ленинградской обл., Орлова роща Зак. 476, тир. 100, уч.-изд. л. 1; 14.12.2006 г.

Содержание.

Список иллюстраций.

Введение.

1 Автоматизация работы пузырьковой водородно-дейтериевой камеры.

1.1 Теплообменный контур для стабилизации температурного режима камеры.

1.2 Разработка электронных адаптеров основных устройств камеры.

1.3 Общая схема автоматизации камеры с использованием стандартного интерфейса

2 Разработка электронных средств регулирования для экспериментов (Иц и сМц.

2.1 Общее устройство установки.

2.2 Криогенная ионизационная камера (КИК).

2.3 Система измерения и стабилизации температуры.

2.3.1 Микропроцессорная система измерения и стабилизации температуры.

2.3.2 РС модульная система измерения и стабилизации температуры.

2.4 Метрологическое обеспечение температурных измерений.

2.5 Регистрация событий катализа.

2.6 Результаты.

3 Разработка измерительных средств на основе проволочного детектора.

3.1 Разработка и создание монитора теплового потока.

3.1.1 Разработка измерительной схемы монитора.

3.1.2 Создание математической модели монитора.

Работа посвящена созданию и применению электронных средств автоматизации криогенных установок в ядерно-физическом эксперименте на пучках заряженных частиц вПИЯФ РАН; PSI (Paul Scherrer Institute), Швейцария; COSY, Германия; в 1979-2006 годах.

Актуальность темы. Значительное число экспериментов на пучках заряженных частиц проводятся с использованием криогенных установок. Криогенные температуры позволяют получать специфическое квантовое состояние вещества (ядерная поляризация) и увеличивать плотность ядерных мишеней, что приводит к быстрому росту статистики. Эпоха водородных и дейтериевых пузырьковых камер была вообще немыслима без использования низких температур.

Именно криогенные установки позволяют создавать сильные магнитные поля, особенно соленоидальные, за счёт использования эффекта сверхпроводимости.

Криогенные установки необходимы для создания многих типов мишеней для экспериментов на пучках заряженных частиц.

Криогенные установки широко применяются при создании рециркуляционных газовых систем и систем высокой и сверхвысокой очистки газов.

Криогенные установки широко применяются при разделении изотопов.

Часто криогенные установки представляют собой сложные и дорогостоящие системы, для нормальной работы которых необходимо измерение и регулирование большого числа параметров, таких как: температура, давление и расход газов, уровень жидкости. Для автоматизации работы таких систем необходимо создание электронных устройств преобразования, обработки и регулирования перечисленных параметров.

Круглосуточная работа па ускорителях и высокая стоимость ускорительного времени определяют требования к системам управления криогенными установками: системы управления должны работать в полностью автоматическом режиме и все основные параметры установки должны записываться параллельно с общим потоком физических данных. Автоматизация необходима и для исключения пресловутого «человеческого фактора».

Основной спецификой работы лаборатории криогенной и сверхпроводящей техники является постоянное использование для получения криогенных температур таких сжиженных газов, как азот, аргон, водород и гелий. Для максимального использования свойств неречис7 лепных газов необходимо иметь в распоряжении разработчика экспериментальной криогенной установки некий минимальный набор измерителей свойств перечисленных газов, находящихся в различных фазовых состояниях.

Выбор измерителей фабричного производства велик, однако специфика некоторых создаваемых приборов и установок требует создания новых, ранее не существовавших, приборов. Например, при создании систем охлаждения для крейтов с модулями РАБТЕШЗ потребовался прибор, с помощью которого можно было бы в режиме реального времени следить за распределением температуры в крейте. Кроме этого, прибор должен был измерять профиль поля скоростей продуваемого через крейт воздуха. Впоследствии оказалось возможным применение прибора для измерения профиля атомарных пучков водорода и дейтерия при создании поляризованных газовых мишеней. Использование заложенного в прибор принципа позволило создать на его базе простой непрерывный измеритель уровня непроводящих жидкостей, в том числе криогенных.

Целыо работы является разработка новых методов измерений в физических экспериментах с использованием криогенных установок:

• Повышение точности измерения координат треков заряженных частиц и эффективности работы пузырьковой водородно-дейтериевой камеры.

• Разработка и создание экспериментальных криогенных и газовых систем, необходимых для исследования основных параметров мюонного катализа на базе криогенной ионизационной камеры высокого давления (КИК).

• Разработка метода и создание приборов для неразрушающего контроля профиля температур и скоростей в потоке газа или жидкости, атомарных пучков водорода и дейтерия, границы раздела жидкость-газ.

• Разработка метода и создание установки по получению сверхчистого водорода для проведения экспериментов по изучению захвата мюопа протоном.

• Разработка метода и создание установки для исследования ядерной поляризации в молекулах водорода и дейтерия и факторов деполяризации.

Для решения перечисленных задач были разработаны и созданы автоматизированные системы управления пузырьковой камерой, криогенной ионизационной камерой, криоцирку-ляциопиой установкой получения сверхчистого водорода, установкой по исследованию сохранения ядерной поляризации атомов и молекул. Основными объектами управления являлись:

• пузырьковая водородно-дейтерисвая камера - активная мишень (4 л -детектор) для фиксации следов заряженных частиц с последующей обработкой и вычислением параметров первичных и вторичных частиц;

• криогенная ионизационная камера, представляющая собой активную мишень для использования на выведенном пучке ц- мезонов и изучения температурной зависимости параметров мюонного катализа ядерного синтеза в газообразном дейтерии, в смесях дейтерия и водорода и в газообразном НО;

• установка по получению и рециркуляции сверхчистого водорода в эксперименте по изучению захвата мезона протоном (ц-захвата);

• установка по исследованию сохранения ядерной поляризации в молекулах Нг и Ог и влияния на сохранение поляризации атомов и молекул таких параметров накопительной ячейки, как геометрические размеры ячейки, материал, покрытия стенок, температура стенок, величина магнитного поля.

Кроме того, стояла задача разработки метода и создания универсального прибора для измерения профиля атомарных пучков, топографии температурных полей в газовых потоках и распределения скоростей в потоке газа, а также определения границы раздела фаз (газ-жидкость) непроводящих жидкостей, в первую очередь, криогенных.

Важной задачей являлось также проведение работ по метрологическому обеспечению разработанных электронных устройств и проверка их надежности. Содержание диссертации изложено в пяти главах.

• Первая глава содержит описание системы комплексной автоматизации, позволившей па 38% повысить эффективность работы пузырьковой водородно-дейтериевой камеры.

• Вторая глава посвящена описанию задачи и созданию автоматизированной системы управления термодинамическими параметрами криогенной ионизационной камеры высокого давления (КИК). Образование мюонпых молекул с!ф. и сИц является решающим условием протекания мюонного катализа. Детальное измерение температурной зависимости скорости с1ф-катализа позволяет исследовать механизм резонансного образования мезомолекул, обязанный существованию слабосвязанного уровня. Такие измерения являются наиболее точным экспериментальным способом определения значения этого уровня ввиду сильной зависимости скорости катализа от энергии уровня. Сравнение теоретического и экспериментального значений энергии слабосвязанного уровня даёт возможность с очень высокой точностью (до 10~6 от энергии связи) исследовать систему трёх тел с кулоновским взаимодействием, какой является мезомолекула. Эта задача и задачи исследования температурных зависимостей ме-зокаталитического синтеза в других системах и сделали актуальным создание криогенной ионизационной камеры с системой управления термодинамическими параметрами. Диапазон рабочих температур камеры 30-400К со стабильностью поддержания не хуже 0.05К. Абсолютная точность измерения температуры не хуже ±0.1 К.

• Третья глава посвящена описанию разработки математических моделей и приборов для неразрушающего контроля профиля температур и скоростей потоков газа или жидкости и распределения плотности атомарных потоков. Описаны также математическая модель и прибор для непрерывного измерения уровня непроводящих , в том числе криогенных жидкостей. Приведены примеры использования данных приборов в физических экспериментах.

• Четвёртая глава содержит описание системы управления криогенной рециркуляционной установкой получения сверхчистого водорода CHUPS (Circulation Hydrogen UltraPurification System) для эксперимента по захвату мюона протоном (МиСАР). Основной целью эксперимента является прецизионное измерение скорости //-захвата (Яс) с точностью не хуже 1%, что на порядок превышает имеющиеся мировые результаты. Сечение захвата мюона пропорционально Z4 для Z от1 до 10 и далее медленно снижается (Z - зарядовое число элемента). Поэтому содержание примесей (воды, кислорода, азота и других газов) в водороде должно быть не более 10"8. Для изучения процесса //-захвата используется время-проекционная камера (Time Projection Chamber, ТРС).

• Пятая глава содержит описание системы управления экспериментальной установкой по исследованию ядерной поляризации молекул, образованных из поляризованных атомов и факторов деполяризации атомарных пучков в накопительных ячейках. Изучение спин-зависимых эффектов в ядерных реакциях, а именно в нуклон-нуклонных взаимодействиях, реакциях рождения мезонов, изучение развала дейтрона в pod столкновениях, рождение странных частиц в реакциях типа рр-рК+Л, требует использования поляризованных атомарных водородных или дейтериевых мишеней. Комбинация источника поляризованных атомов и накопительной ячейки позволяют получить достаточную светимость для исследования малых сечений адроппых реакций. Столкновения атомов и молекул поляризованного газа со стенками накопительной ячейки приводят к уменьшению поляризации. Установка предназначена для проведения экспериментов по оптимизации геометрических размеров, покрытия степок, температуры, магнитного поля и других параметров, влияющих на сохранение поляризации атомов и молекул.

4.3 Результаты работы установки 4.3.1 Эффективность очистки

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

О 100 200 300 400 500 600 700 Время с момента подключения системы к детектору, часы

Рис. 53. Уменьшение содержания примесей по данным захвата мюонов

Наилучшей характеристикой чистоты водорода, сточки зрения требований эксперимента МиСАР, является доля захвата мюонов примесями - величина, которая вычисляется на основе непрерывно регистрируемых экспериментальных данных. Изменение в процессе эксперимента общей «эффективной» концентрации примесей, вычисленной на основе этой величины, 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» степени очистки, не может быть.непосредственно интерпретирован в единицах концентрации того или иного вещества.

2.0Е-03 1.8Е-03 1.6Е-03 1.4Е-03 со о о 1.2Е-03 га го 1.0Е-03 со X га т

5 8.0Е-04 о с!

6.0Е-04 4.0Е-04 2.0Е-04 О.ОЕ+ОО

12:00 15:00 18:00 21:00 0:00 3:00 6:00 9:00 12:00

Время

Рис. 54. Уменьшение содержания азота по данным захвата мюонов

На Рис. 54 показано уменьшение содержание азота при работе системы с большой начальной концентрацией азота. Начальная концентрация азота, искусственно созданная в камере, составила 24 ррт, но данным хроматографического анализа. Из графика видно, что система очистки понижает концентрацию азота с большой скоростью.

Для проверки качества очистки но основным компонентам примесей (азоту и кислороду) проводился анализ проб водорода из ТРС методом газовой хроматографии. Для этого образцы газа объемом не более Ю л (в пересчете на нормальные условия) периодически отби

• ----—< >— -----♦ и * — —

- - — г*; > * * ■ — рались в специальные сосуды через предусмотренную линию отбора проб. Содержание азота в ТРС после подключения системы СНиРБ и включения циркуляции непрерывно уменьшалось. Результаты хроматографического анализа азота по водороду для всего периода непрерывной работы установки приведены на Рис. 55. Е

Q. Q.

К S П го

О. II ш и х о

0.1

0.01

1 1 L ; \ '--i-- —f 1 1 1 lili lili —1 T 1 1 —i—i-1—i— 1 1 —I—1—

-i--

---- . .-.

• . . i i i 1 í ■ í Jii .i ¡ i i i í ■ i ¡ i í ¡ i i i i ¡ ¡ ¡ ¡

0 100 200 300 400 500 600 700 Время с момента подключения системы к детектору, часы

Рис. 55. Изменение содержания азота в водороде в процессе эксперимента (по данным хроматографического анализа)

Концентрация кислорода при запуске системы очистки при первом же измерении упала ниже чувствительности хроматографического метода (около 5-Ю'9) и все последующие измерения показывали отсутствие кислорода.

Одной из самых сложно удаляемых примесей в вакуумных установках и газовых системах 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 откачкой с прогревом выше Ю0°С. Кроме того, как правило, в детекторах много поверхностей, адсорбирующих воду (например, каптоп). Удалить воду из таких материалов еще сложнее, чем с поверхности нержавеющей стали. Для измерения содержания воды в водороде в систему очистки был добавлен керамический датчик влажности (Pura gas dcw-point transmitter).

Этот датчик способен измерять содержание влаги от 10"" 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 компанией-производителем. В связи с этим датчик был смонтирован на медной пластине, температура которой стабилизировалась блоком управления с помощью элементов Пелтье. Это позволило значительно улучшить стабильность измерений влажности.

70

60

50

JC1 о. о.

•| 40 D I

30

20

10

200

400 600

Time, hours

800

1000

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 ррЬ. Вместе с детектором удалось понизить уровень влажности до 20 ррЬ.

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 экспериментальных установках:

Пузырьковая водородно-дейтериеван камера

При модернизации пузырьковой камеры впервые реализована электронная стабилизация температуры рабочей среды камеры с точностью ±0.03К с возможностью управления температурой от компьютера. Это позволило получить треки из пузырьков стабильного размера, и, следовательно, повысить точность определения координат частиц.

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

Применение источника тока для питания удерживающего клапан электромагнита и магнита сброса расширительного устройства обеспечило стабильную по времени и амплитуде характеристику расширительного устройства и стабильное качество всего фильмового материала.

Примененная впервые регулярная световодпая 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 треков частиц при настройке расширительного устройства и задержек по максимальному качеству треков.

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

Автоматический мониторинг магнитных полей и шунтов магнитов тракта пучка и камеры 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% увеличению качества фильмового материала. Данная работа позволила произвести более миллиона качественных кадров в экспериментах по рр и пр рассеянию с полным использованием ускорительного времени. По результатам этих экспериментов опубликованы следующие работы: [2]-в работе измерено сечение реакции рр -» ррл° в области дибарионных резопансов (энергии 600 ч-900 МэВ). [3] в эксперименте получены новые данные о характере изменения спектра нуклонов, вылетающих в кинематически запрещённую для рассеяния на покоящемся нуклоне 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 протонов 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 4 л--геометрии пузырьковой камеры, позволили 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 области больших углов. [4] ?

5]-в эксперименте измерены сечения реакций парного рождения мезонов рр -» ррп*п~ , рп -» рпл*п~, рп -» ррп'п0 , рв. -» рс1к*л~. 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, показано соответствие экспериментальных данных изотопической инвариантности и предсказаны 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 управляемые тиристорные источники питания.

Произведена абсолютная калибровка платиновых термометров сопротивления в широком диапазоне температур по давлению насыщенных паров Ые, Аг, Хе, Сг, N2, СН4. В результате получена абсолютная точность измерений температуры в диапазоне ЗО-КЗОО К не хуже ±0.1 К.

Проведена комплексная автоматизация системы охлаждения установки КИК на основе электронной платы, вставляемой в РС, 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 измерительной 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-г80К и 80-г400К). Автоматизация управления позволила провести оптимизацию расхода жидкого гелия в системе охлаждения.

Созданная установка позволила провести уникальные по точности измерения параметров мезокаталитического синтеза. Измерены абсолютные значения скорости ёцё-синтеза как функции температуры [36]. Кроме того, проведены уникальные по точности измерения скоростей переворота спина в цс1-атоме \т->т , как функции температуры приведены на рис.33 и рис.34 и в работе [37]. Результаты исследования с13Не ядерного мезокаталитического синтеза приведены в [38], [39].

Тепловой проволочный дегсктор

Исследования тепловых процессов в тонкой проволоке с большим температурным коэффициентом 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 эффективности водо-воздушных теплообменников и вентиляционных панелей в электронных стойках [56]. Основное назначение- неразрушающий контроль температурных полей и профилей скоростей газовых и жидкостных потоков.

2. Монитор плотности атомарного пучка, использующий эффект тепловыделения при рекомбинации атомов в молекулы, с возможностью перазрушающего измерения плотности пучка в реальном масштабе времени. Использовался для изучения свойств пучка поляризованного водорода в поляризованных источниках экспериментов HERMES в DESY и ANKE в исследовательском центре Юлих, Германия [59].

3. Непрерывный тепловой уровнемер для измерения уровня непроводящих жидкостей, в том числе криогенных. Применен в криогенной рециркуляционной системе 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 управления.

Рециркуляционная криогенная система сверхвысокой очистки водорода CHUPS

Для экспериментов по ц-захвату па водороде (PSI, Швейцария) разработана и создана автоматизированная рециркуляционная система получения сверхчистого водорода. Сечение захвата мюопа пропорционально Z4 для Z от1 до 10 и далее медленно снижается (Z- зарядовое число элемента). Поэтому требования по чистоте водорода были столь высоки- содержание примесей не более 10'8. Основные загрезняющим элементом газовой системы был сам детектор, время-проекционная камера(Т1те Projection Chamber, ТРС). Предварительно очищенный до нужной кондиции водород недопустимо загрязнялся через несколько часов работы. Поэтому была создана рециркуляционная система очистки водорода. В разработанной системе отсутствовали механические побудители расхода, являющиеся дополнительным источником загрязнения. Даже мембранные компрессора не удовлетворяли нашему критерию чистоты. Система основана па криокопмпрессорах, впервые объединенных с системой очистки на цеолитах в единую установку. Комплексная автоматизация системы очистки сделала возможной стабильную работу установки в течение всех экспериментальных сеансов. Автоматически, без участия оператора, поддерживались все основные параметры системы, включая циклическую работу криогенного компрессора. Система управления показала себя надежной и удобной в эксплуатации [68]. В ходе многочисленных экспериментальных сеансов (максимальное время непрерывной работы 2 месяца) не выявлено серьезных недостатков, которые могли бы привести к сбоям в работе системы очистки. В результате была получена уникальная чистота рабочего газа: концентрация примесей в водороде составила: азот и кислород - 5-10"9, вода - 3-10"9 па выходе установки и 2-10"8 в детекторе [69], что позволило исключить из анализа экспериментальных данных погрешности, связанные с примесями.

Установка СЕЬСАЭ

Для управления экспериментальной установкой СЕЦЗАБ был разработай ряд приборов, которые позволили создать модульную систему управления. Общее количество измерительных 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 термометрии и стабилизации температуры накопительной ячейки.

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

Прецизионный магнитометр для измерения магнитного поля сверхпроводящих соленоидов обеспечивает разрешение ±0.1 мТл в широком диапазоне от I 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 шипу к управляющему компьютеру и составляют единую автоматическую систему управления. При этом решена проблема подключения к общей шине устройств, подвешенных под высоким потенциалом (до

2бкВ). Применение микроконтроллеров в каждом приборе делает эту систему весьма гибкой, с возможностью переложения части задач управления па сами приборы. Систему управления показала себя надежной и удобной в эксплуатации. На установке получен пучок ионов водорода с током до 2цА 10 частиц в секунду па см.) 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 установки проработали без существенных проблем и сбоев в течение длительных экспериментальных сеансов. Использование современной элементной базы, в том числе микропроцессоров, 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, A.A. Васильева, J1.M. Коченду и М.Е. Взнуздаева за интересную совместную работу по разработке, созданию и эксплуатации экспериментальных криогенных и газовых систем. Создание этих систем было направлено на получение новых физических результатов во многих ядерно-физических экспериментах.

Благодарю руководство лаборатории: H.H. Чернова, A.A. 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.

1. Glaser D. Some Effects of 1.nizing Radiation on the Formation of Bubbles in Liquids. Phys. Rev. 87, p. 665 (1952),

2. Glaser D. Bubble Chamber Tracks of Penetrating Cosmic-Ray Particles. Phys. Rev. 91, pp. 762-763 (1953).

3. E.B. Кузнецов. Пузырьковые камеры. УФН т. 64, вып. 2, 1958, с. 361.

4. V.P. Andreev, A.V. Kravtsov, ., V.A. Trofimov. Measurement of the cross section of the reaction pp -> p p piO in the region of dibarion resonances. Zeitschrift fur Physic A329, p.371-373,1988.

5. V.P. Andreev, V.V. Dobym, ., 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 join, of Nucl. Phys. v. 42, no. 6, p. 1420-1426,1985.

6. 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. l,p. 33, 1983.

7. 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). Russian jom. ofNucl. Phys. v. 37, p. 907-915, 1983.

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

9. S. S. Gerstein, L. I. Ponomarev, Mesomolecular processes induced by (i- and л-mesons, в книге: Muon physics, v. 3, N. Y., 1975.

10. Зельдович Я. Б. Реакции, вызываемые ц-мезопами в водороде. ДАН СССР. 1954. Т. 95. с. 493.

11. Alvarez L. W. et al. Catalysis of Nuclear Reactions by ц Mesons. Phys. Rev. 105, p. 1127 (1957).

12. Джелепов В. П., Ермолов П. Ф., Москалев В. И., Фильченков В. В.Катализ отрицательными мюонами ядерных реакций d(i+p—»Не3и dji+d—»p+t+ц" и образование молекул pdn и dd^i в газообразном водороде.//ЖЭТФ, 1966, Т. 50, с. 1235.

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

14. УФН т. 160, вып. 8, 1990, с. 3.

15. Е.А. Vesman, Muon catalysis of nuclear fusion reactions, Soviet. Phys. JETP 5 (1967) 9.

16. С.И. Винницкий, Л.И. Пономарёв и др. Резонансное образование ц-мезомолекулы водорода. ЖЭТФ,1978, т.74, с.849.

17. В.П. Джелепов и др. Упругое рассеяние d^- мезоатомов на протонах, дейтронах и сложных ядрах. ЖЭТФ, 1964,т.47,с. 1243.

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

19. P. Kammel et al., First observation of muonic hyperfine effects in pure deuterium. Phys. Rev. A 28,2611 (1983).

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

21. N. Nagele et al., Experimental investigation of muon-induced fusion in liquid deuterium. Nuclear Phys. A 493, 397 (1989).

22. A. Scrinzi et al., Muon-catalyzed dd fusion between 25 and 150 K: Theoretical analysis Phys. Rev. A 47, pp. 4691-4704 (1993)

23. D.V. Balin et al., Experimental investigation of the muon catalyzed dd-fusion. Phys. Lett. В 141,173 (1984).

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

25. D.V. Balin et al., New precision measurements of d/xd fusion, Muon Cat. Fusion 5, 163 (1990).

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

27. V.P. Dzhelepov et al., Measurement of the spin and temperature dependence of dd^i molecule . formation rate in solid and liquid deuterium, JETP 74, 589 (1992).

28. L. Demin et al., Measurement of the spin and temperature dependence of dd/j. molecule formation rate in solid and liquid deuterium, Hyp. Interact. 101/102, 13 (1996).

29. P. Knowles et al., Muon-catalyzed fusion in deuterium at 3K, Hyp. Interact. 101/102, 21 (1996).

30. Д.В.Балин, А.А.Воробьев и др. Экспериментальный метод исследования мюонного катализа ядерного dd-синтеза Препринт ЛИЯФ-964, Л., 1984, 54 с.

31. Л.И. Меньшиков, Л.И. Пономарев, Т.А. Стриж, М.М. Файфман. Резонансное образование мезомолекул с1(1ц. ЖЭТФ, 1987, т.92, с. i i 73.

32. 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).

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

34. А.А. Васильев и др. Микропроцессорная система измерения и стабилизации температуры криогенной ионизационной камеры. Международная конференция "Криогеника-90", Кошице, Чехословакия, 1990.

35. A. Vassiliev, A microprocessor system for the automatization of cryogenic experimental plants, International conference "Cryogenic-88", Usti nad Labem, Cheh republic, April 1988.

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

37. С. Petitjean, ., V.A. Trofimov et al., Muon catalyzed fusion in deuterium gas, Hyp. Interact. 118, 127-133(1999).

38. N.I. Voropaev, ., V.A. Trofimov et al., First observation of spin flip in d^-atoms via formation and back decay of ddn molecules, Hyp. Interact. 118, 135-140(1999).

39. E.M. Maev et al., Search for muon catalyzed d ЗНе-fusion, Hyp. Interact. 118, 171-176 (1999).

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

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

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

43. Авторское свидетельство СССР N139105 Ют. С01 КЗ/02,7/02. Устройство для измерениясредней температуры жидкости.

44. Авторское свидетельство СССР N808872 Кл. С01 К7/00. Устройство для измерения температуры.

45. Авторское свидетельство СССР N1348663 А1 Кл. С01 К7/00. Устройство для измерения профиля температуры.

46. Авторское свидетельство СССР N1352246 AI Кл. С01 К7/16, 3/02. Устройство для измерения среднего значения температуры участков среды с неоднородным температурным полем.

47. United States Patent 4.384.793 May 24,1983. Temperature profile monitoring method and apparatus.

48. A.A. Васильев, СМ. Козлов. Модуль интерфейса КОП для ПЭВМ типа IBM PC, Препринт Л ИЯФ-1566, 1989.

49. Diploma Thesis of М. Mikirtychiants. Measurements of degree of dissociation at the Polarized Atomic beam source for ANKE Spectrometer at the COSY-Jülich Accelerator. Institute für Kernphysik, Jülich, Germany, 1999,47p.

50. Diploma Thesis of M.E. Nekipelov. Device for Absolute Atomic Beam Intensity Measurements at the ANKE Atomic Beam Source. Institute für Kernphysik, Jülich, Germany, 1999, 69p.

51. МикиртычьянцМ.С., Васильев A.A., Коптев В.П. и др., Препринт ПИЯФ-2481, 2002.

52. Winkler А. // Appl. Phys. А67, 1998, p. 637.

53. Haeberli W., private information.

54. Vassiliev A., Preprint PNPI-2260, 1998.

55. Luma Metal AB. Box 701. S-391 27 Kalmar. Sweden.

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

57. Васильев A.A., Козлов С.М., Трофимов В.А., Чернов H.H., Монитор тепловых потоков, Препринт ЛИЯФ-1622,1990.

58. Канторович Л.В., Крылов В.И., Приближенные методы высшего анализа, Л.: Гостехиз-дат, 1941.

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

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

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

62. Кельцев H.B. Основы адсорбционной техники. //М.: Химия, 1984. стр. 17-25.

63. Серпионова Н.В. Промышленная адсорбция газов и паров. //М.: Высшая школа. 1969. стр. 108-118.

64. NORIT Nederland B.V. http://www.norit.com.

65. Aalborg, USA. http://aalborg.com.

66. Сеса SA, France, http://www.siliporite.com.

67. Swagelok Company, USA. http://www.swagelok.com.

68. Brooks Instrument, USA. http://www.emersonprocess.com/brooks.

69. Б.М. Безымянных,. B.A. Трофимов, и др. Криогенная циркуляционная система сверхвысокой очистки водорода для эксперимента МиСАР. Препринт ПИЯФ-2611, 2004, 17стр.

70. A. Vasilyev,., V. Trofimov et al. Cryogenic System for Continuous Ultrahigh Hydrogen Purification in. Circulation mode. NHA Annual Hydrogen Conference 2005, Washington, DC, USA.

71. M. Poltavtsev,., V. Trofimov et al. Nuclear Polarization of Hydrogen and Deuterium Molecules after Recombination of Polarized Atoms in a Storage Cell. Meeting of the German Physical Society 2005, Berlin.

72. Источники электропитания радиоэлектрошюй аппаратуры. М: Радио и связь. 1985.

73. К. 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.

74. 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 Cyclotron Facility, (1997).

75. V. Trofimov, N. Chernov, P. Kravtsov, A. Vassiliev. Superconductive Coils Power Supply. Preprint PNPI, 2549, (2004) 17p.

76. Lake Shore Cryotronics, Inc. (http://www.lakeshore.com).

77. GMW Associates, (http://www.gmw.com).

78. Cryomagnetics, Inc. (http://www.cryomagnetics.com).

79. В. Погодин. Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе РАН.

80. V. Trofimov, N. Chernov, A. Kovalev, L. Kochenda, P. Kravtsov, A. Vassiliev. Control system for inductively coupled superconductive magnets. Preprint PNPI-2549, 2004, 17p.

81. V. Trofimov et al. Control system for inductively coupled superconductive magnets. Cryogenics conference proceedings, Prague, 2004.