Унифицированные детекторы пучков заряженных частиц высоких энергий и их применение в системах диагностики каналов и ускорителей тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.23 ВАК РФ

IН Е Р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Г

ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ

2004-51 На правах рукописи

Селезнёв Владимир Сергеевич

УНИФИЦИРОВАННЫЕ ДЕТЕКТОРЫ ПУЧКОВ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В СИСТЕМАХ ДИАГНОСТИКИ КАНАЛОВ И УСКОРИТЕЛЕЙ

01.04.23 - физика высоких энергий

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Протвино 2004

УДК 539.1.07

М-24

Работа выполнена в ГНЦ РФ Институт физики высоких энергий (г. Протвино)

Официальные оппоненты - доктор физико-математических наук, профессор В.Н. Болотов (ИЛИ, г. Троицк), член-корреспондент РАН, доктор физико-математических наук В.Ф. Образцов (ИФВЭ г. Протвино), доктор физико-математических наук В.Н. Ройнишвили (ОИЯИ, г. Дубна).

Ведущая организация - Научно-исследовательский институт ядерной физики Московского государственного университета (г. Москва).

Защита диссертации состоится "_"_2005 г. в_часов

на заседании диссертационного совета Д 034.02.01 при Институте физики высоких энергий по адресу: 142281, г. Протвино Московской области.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИФВЭ.

Автореферат разослан "_"_2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 034.02.01 Ю.Г. Рябов

€> Государственный научный центр Российской Федерации Институт физики высоких энергий, 2004

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Наиболее крупные достижения фундаментальной науки, и в первую очередь физики частиц высоких энергий, связаны с созданием сложнейших экспериментальных установок и проведением измерений на пучках ускорителей. Современные протонные ускорители обладают развитой системой каналов частиц с внешних мишеней. Актуальность темы, обуславливается необходимостью разработки унифицированных детекторов регистрации основных параметров выведенных пучков ускорителя ИФВЭ и систем диагностики на их основе.

Цель диссертационной работы

Целью настоящей диссертационной работы является создание и внедрение унифицированных, надежных, дешёвых детекторов и систем диагностики пучков заряженных частиц.

Научная новизна и результаты, выносимые на защиту:

1. Разработаны, созданы и внедрены на каналах отпаянные приборы измерений интенсивности квазипостоянных пучков. В диапазоне интенсивности 10101013 р/цикл - это вторичноэмиссионные камеры, в диапазоне 107 -Ю10 р/цикл - газонаполненные ионизационные камеры. Отпаянные камеры выпускались в Опытном производстве ИФВЭ мелкими партиями.

2. Впервые в мировой практике предложена новая формализованная концепция мониторирования потерь пучка заряженных частиц высоких энергий, позволяющая этой системе из разряда второстепенных (качественных) перейти в разряд основных, т.е. количественных. Подобная система была успешно апробирована на самом интенсивном канале комплекса ИФВЭ.

3. Предложен оригинальный (2т:-) дизайн радиационных мониторов, позволяющий реализовать упомянутую выше концепцию измерений потерь. По-

степенное развитие концептуальной конструкции этих детекторов привело к созданию универсального модульного радиационного монитора. Серийный выпуск таких мониторов освоен в ОЭП ИФВЭ.

4. Создан унифицированный ряд плёночных профилометров, вносящих в пучок очень малое количество вещества (~5 мг/см2), с шагом 1-10 мм. Использование таких профилометров на самом высокоинтенсивном канале №8 позволило наряду с другими мерами работать без наращивания биологической защиты. Мелкосерийный выпуск "тонких" профилометров освоен в ОЭП ИФВЭ.

5. Разработаны тонкие (15 мг/см2) на полиимидной основе сцинтиллирующие пленки, и оптические профилометры с использованием таких плёнок внедрены в практику диагностики пучков.

6. Создан универсальный в вауумном исполнении профилометр для работы в диапазоне интенсивностей 105-1013 част/с и ряд специфичных приборов "околомишенной" диагностики пучка, способных работать в пучках высокой плотности и в тяжелых температурных, радиационных условиях.

7. Разработаны длинные и прецизионные полосковые пикапы диагностики циркулирующих во встречных направлениях протонных и антипротонных пучков "Главного инжектора" и "Рециркулятора" для ФНАЛ. Эти мониторы работают в условиях сверхвысокого (10"10 тор) вакуума.

8. Предложен сверхчувствительный радиационный монитор для сверхпроводящих (БЭС, УНК) ускорителей на высокие энергии, позволяющий избежать квенчей, обусловленных потерями пучка. Значительное увеличение чувствительности по сравнению с газонаполненной ионизационной камерой достигается за счёт размещения монитора в максимуме адронного ливня и использования жидкого гелия в качестве рабочей среды детектора.

9. Разработаны прецизионные (20 мкм) мониторы для измерения геометрических параметров пучков синхротронного излучения накопителя и коллайде-ра ДЕЗИ. Предложенная конструкция мониторов позволяет работать в условиях сверхвысокого (10"п тор) вакуума без принудительного охлаждения.

10. Рассмотренные унифицированные детекторы нашли широкое применение в системах диагностики выведенных пучков ИФВЭ, канала инжекции УНК, экспериментального комплекса ММФ ИЯИ РАН, а также в других ускорительных центрах СНГ. Детекторы, рассмотренные в диссертации, выставлялись на многих выставках, три из них удостоены медалей ВДНХ.

Практическая ценность

Практическая ценность исследований и разработок, входящих в диссертацию, заключается прежде всего в том, что их реализация позволила обеспечить

выполнение программы исследований по физике частиц высоких энергий

ИФВЭ. Кроме того, все основные приборы диагностики пучка имеют необходимую конструкторскую и технологическую документацию, позволяющую организовать их мелкосерийное производство в ОЭП ИФВЭ. С их применением выполнены все системы диагностики выведенных пучков ускорителя ИФВЭ, а также ряда других институтов.

Апробация работы и публикации

Работы, составляющие основу содержания диссертации, опубликованы в журналах "Приборы и техника эксперимента" [4, 20, 27, 35], "Nuclear Instruments and Methods" [42, 49], в сборнике "Обработка физической информации" [30]. На два изобретения, связанных с темой диссертации, получены авторские свидетельства [9, 50]. Ряд работ докладывался и опубликован в трудах международных и национальных конференций, таких как: "European Particle Accelerator Conference" [7, 11, 16,44,45]; "International Conference on High Energy Accelerators" [10,13,26]; "International Conference on Accelerator and Large Experimental Physics Control Systems" [3,28,37,38,51]; "EPS Conference on High Energy Physics" [47]; "Workshop on Advanced Beam Instrumentation" [40, 49]; "Workshop on Beam Diagnostics and Instrumentation for Particle Accelerator" [25,46]; "Совещание по ускорителям заряженных частиц" [2,12, 17, 32, 36,39,41, 48, 52]; "Семинар по автоматизации научных исследований в ядерной физике и смежных областях" [1, 31];

а также в виде препринтов ИФВЭ [5, б, 8,4, 15, 18, 19, 21- 24, 30,33, 34,43].

Объём и структура диссертации

Диссертация изложена на 158 страницах, состоит из введения, пяти глав и заключения. Содержит 120 рисунков, 12 таблиц и список цитируемой литературы из 155 наименований.

Содержание работы

Во введении рассматриваются причины, стимулировавшие развитие унификации подходов в задачах диагностики пучков на каналах выведенных пучков.

Вопросы создания детекторов пучков и систем диагностики на их основе, освещенные в данной диссертации, охватывают более чем двадцатилетний период и не могут рассматриваться отдельно от динамики развития экспериментальной базы физики частиц высоких энергий в ИФВЭ. Так, в начале восьмидесятых годов из выведенных интенсивных пучков существовал только канал № 8 (запущенный в 1974 г.) с небогатым ассортиментом средств диагностики пучка, разработанным отдельными физическими группами. Интенсивность пучка тогда не превышала 3 х Ю12 протон/цикл при длительности вывода от десятков наносекунд до нескольких микросекунд. При этом довольно частыми были запреты

вывода пучка из-за срабатывания динамической блокировки системы радиационной безопасности. На тот период времени в ИФВЭ существовали амбициозные планы как дальнейшего развития экспериментальной базы, так и строительства ускорительно-накопительного комплекса (УНК).

На рис. 1 показана реализованная к середине девяностых годов схема выведенных пучков ускорителя У-70, а в табл. 1 приведены их основные параметры.

Таблица 1. Параметры выведенных пучков из ускорителя У-70.

—^ Параметры Вид ' Вывода ^—^ Энергия, ГэВ Интенсивность, част/вывод Длительность вывода Временная структура

Быстрый (БВ) 70 1010 — 1.5-1013 15 нс--5 мкс 1 - 30 банчей длительностью 15-30 не период следования 165 нс

Быстрый резонансный (БРВ) 70 5-1011- 1.5-1013 30-150мкс Несколько пачек (3-5) с интервалом 15 мкс

Резонансный медленный (РМВ) 70 10"-1.5-1013 0.01-2 с В идеале-прямоугольный импульс, часто структура

Дифракционный (ДВ) 70 106 - 1011 0.01 - 2 с Структуры нет

Медленный через кристалл (МВК) 70 106-2-10" 0.01 - 2 с Структура приемлемая

Вторичные пучки с внешних мишеней 10-60 104 - 1 о' 0.01 - 2 с Структура первичного пучка

Период работы ускорительного комплекса - 1 раз в 8 с. Эмиттанс пучка--2 я мм/мрад. в каждой плоскости.

Учитывая громадный объём предстоящей работы по созданию детекторов и систем, связанный как с разнообразием используемых пучков, так и с большой протяженностью 3,5 км) трасс, а таюке с ограниченностью ресурсов, в ИФВЭ был выбран курс на разработку набора унифицированных средств [1, 2, 3]. В основу этого набора были положены следующие принципы:

Рис. 1. Схема выведенных пучков ускорителя У-70 в плане (а) и вертикали (б).

простота, надежность и высокий эксплуатационный ресурс; механическая и электрическая нормализация разновидностей приборов одного класса;

разработка полного комплекта конструкторской документации как на детектор, так и на механизм его ввода/вывода в пучок;

разработка технологической документации, изготовление необходимой оснастки для освоения мелкосерийного производства;

использование разнообразных возможностей опытного производства для получения полностью готового к эксплуатации прибора; создание стендов для вакуумных, механических и электрических испытаний;

обеспечение возможности дистанционного тестирования смонтированных • на канале диагностических средств.

Серьезным фактором в пользу такой унификации стали и весьма сжатые сроки создания новых систем. ♦

Первая глава диссертации посвящена детекторам для измерения наиважнейшего параметра пучка - интенсивности. Данные по интенсивности обычно используются непосредственно для абсолютной нормировки в любом эксперименте на выведенном пучке, и поэтому особенно важна точность, стабильность и надёжность этих измерений. И если при быстром выводе пучка существуют хорошо зарекомендовавшие себя абсолютные радиотехнические методы измерения интенсивности [4, 5, 6], то при квазипостоянном во времени выводе, а именно такой используется для экспериментов с электронной методикой, существуют некоторые особенности.

Наиболее распространённой на сегодняшний день методикой измерения высокоинтенсивных, "растянутых" во времени пучков является использование явления вторичной электронной эмиссии из металлов. К несомненным достоинствам этого метода относятся:

- линейность и отсутствие эффектов насыщения ;

- безынерционность; .

- независимость вольтамперной характеристики от плотности;

- хорошее пространственное разрешение;

- простота конструкции детекторов.

Интенсиметрами такого типа оснащены все крупные центры мира, имеющие медленный вывод пучка из ускорителя. Однако собранная за многие годы мировая статистика свидетельствует о наличие кратковременных и долговременных нестабильностей в показаниях таких приборов.

Экспериментальные данные показывают, что выход вторичных медленных электронов пропорционален поглощённой дозе в тонком, порядка пробега е, поверхностном слое металла, и поэтому существенно зависит от состояния по-

верхности. Как правило, упомянутые выше интенсиметры работают с динамическим вакуумом, т.е. в промежутках времени между сеансами работы в объём детектора напускается атмосферный воздух. Поверхность металла стремится к термодинамическому равновесию с внешней средой, и поэтому условия на поверхности заметно меняются. Наиболее слабосвязанные компоненты поверхностного слоя удаляются в первые часы работы детектора в пучке, и это приводит к кратковременным нестабильностям коэффициента вторичной эмиссии (КВЭ). Постепенно колебания КВЭ сглаживаются, и детектор выходит на рабочий режим. При этом может быть достигнута точность и стабильность мониторирова-ния на уровне нескольких процентов. Напуск атмосферного воздуха в перерывах

в работы между сеансами восстанавливает на поверхности металла-эмиттера весь "набор" дефектов поверхностного слоя.

Долговременная нестабильность была обнаружена при длительном (в течение года) поддержании вакуума в объёме прибора и значительной (2x1019 прот/см2)

* экспозиции монитора под пучком. При этом не просто изменился калибровочный коэффициент, а возникла неоднородность (на уровне ~20%) по поверхности, так называемая зонная характеристика. Причина этого явления кроется, по-видимому, в различной степени "выжигания" сильно связанных поверхностных структур при разной величине удельной экспозиции по поверхности эмиттера.

Известно также, что КВЭ для окислов значительно выше, чем для металлов. Отсюда следует, что в детекторах с металлическими эмиттерами чувствительность будет зависеть от наличия и толщины оксидных плёнок, а также от степени обезгаженности поверхностных слоёв. Все перечисленные выше факторы предъявляют определённые требования к технологии изготовления эмиттеров, чтобы обеспечить стабильность их характеристик. Таким образом, следует, что для полной реализации возможностей монитора вторичной эмиссии необходимо создать в его объёме глубокий статический вакуум и использовать в качестве эмиттеров "голую" металлическую поверхность, получаемую после специальной обработки, моделирующей воздействие на неё пучка. При этом можно надеяться, что удастся создать монитор, свободный от краткой и долговременной неста-

* бильностей.

Предлагаемые в диссертации интенсиметры в виде отпаянных приборов [7» 8], изготовленные по высоковакуумной технологии в условиях Опытного

* производства ИФВЭ, решают большинство перечисленных выше проблемы с эмиттирующей металлической поверхностью.

Общий вид и конструкция (схематично) отпаянной камеры вторичной эмиссии для измерения интенсивности пучка частиц высоких энергий показаны на рис. 2. На основе (1) из нержавеющей стали на шести направляющих (2) собирается система электродов. Посредством никелевых траверс (4) электроды (5) подключаются к ножкам металлостеклянного герметичного электроввода (3). Система электродов включает 6 сигнальных (интенсивность, положение, гало), 7 штук коллекторных и электрод "запрета". Электродная система закрывается вто-

рой половиной корпуса (6), который юстируется относительно электродов с точностью ±0,1 мм. На корпусе камеры установлена манометрическая лампа (7) и малогабаритный адсорбционный насос (Б). Вся сварная конструкция закрыта входным и выходным окнами из титана толщиной 50 мкм. Суммарное количество вещества, вносимого ОКВЭ в пучок, составляет 65 мг/см2.

В процессе производства, после длительного прогревания при 400 °С для обезгаживания, происходит очистка поверхностей электродов тлеющим разрядом в атмосфере аргона. При этом в результате катодного распыления происходит удаление приповерхностного слоя эмиттеров до "голого" металла. Последними операциями в производстве ОКВЭ является откачка прибора до уровня 10'5 Па и последующая отпайка камеры.

Часть приборов, прошедших процедуру высоковакуумной очистки, заполнялась чистым аргоном и отпаивалась. Эти приборы (ОАИК) использовались в качестве ионизационных камер для измерения более низких интенсивностей при дифракционном выводе и выводе через кристалл: 108-10"прот/с.

Экспериментально измеренные характеристики ОКВЭ и ОАИК имеют типичный для эмиссионных и ионизационных приборов вид.

Абсолютные калибровки ОКВЭ с процентной точностью осуществлялись на быстром выводе по показаниям трансформатора тока, а на медленном выводе -методом активации фольг. Последний метод обеспечивает несколько худшую точность (5-8%), но может проводиться там, куда быстрый вывод пучка невозможен.

Неоценимый положительный опыт работы детекторов в экстремальных условиях получен на стенде испытаний мишеней (СИМ) [б], который позволил с помощью короткофокусной (Г ~1 м) литевой линзы уменьшить размеры пучка, а значит, увеличить плотность энерговыделения примерно на порядок. Размещение оборудования и приборов диагностики пучка показано на рис. 3, где цифрами обозначены :

1 - привод мишенного узла;

2 и 12 - вторичноэмиссионные профилометры;

3 - мишень с термопарами;

4 и 7 - датчики (термопарные) положения пучка;

5 и 9 - люминесцентные экраны, просматриваемые ТВ-камерой;

6 - литевая линза с тороидальным трансформатором;

8 - железная защита;

10 и 13 - ОКВЭ.

На входе СИМ (на рисунке не показаны) установлены два трансформатора тока пучка, из которых первый - интегрирующий, т.е. показывает полную интенсивность БВ пучка за вывод, а второй ТТ позволяет измерять её дифференциально, т.е. для каждого отдельного банча.

Рис. 3. Размещение оборудования установки СИМ на протонном пучке. Названия обозначенных цифрами узлов даны в тексте.

Пионерский опыт ИФВЭ по изготовлению отпаянных вакуумных и газонаполненных приборов диагностики пучка оказался востребованным. Так, по последним данным в системах диагностики пучков ЬНС (ЦЕРН) планируется использовать несколько сотен штук отпаянных вторичноэмиссионных и около четырех тысяч единиц газонаполненных приборов, изготовленных по описанной выше ультровакуумной технологии очистки деталей.

Во второй главе представлены результаты исследований по детекторам для мониторирования потерь интенсивных пучков. Детекторы потерь, или так называемые радиационные мониторы (РМ), - необходимые приборы диагностики любого интенсивного пучка частиц высоких энергий. Размещённые на периферии апертуры, вне основного пучка, системы мониторирования потерь пучка (СМПП) из многих РМ могут стать весьма полезными инструментом контроля режимов магнитооптических элементов и нахождения возможных препятствий по трассе канала.

Накопленный мировой опыт использования СМПП позволяет сформулировать наиболее важные требования к мониторам потерь: о чувствительность на уровне 106гш'р/мс; о динамический диапазон 4-5 порядков без эффектов насыщения; о временное разрешение п х 10 мкс;

о идентичность характеристик различных экземпляров на уровне 10%; о долговременная стабильность на том же уровне; в радиационная стойкость не менее 106 Гр;

о простота в обслуживании большого количества однотипных детекторов; о низкая стоимость при изготовлении и эксплуатации. Всем этим вышеперечисленным требованиям в наибольшей степени удовлетворяет газовая ионизационная камера - радиационный монитор, оригинальная конструкция которого предложена в диссертации.

Независимо от природы и источника возникновения потерь первичного пучка частиц высоких энергий, схема их проявления одинакова и проиллюстрирована на рис. 4. Потерянная часть пучка под малым (в несколько миллирадиан) углом © входит в стенку вакуумпровода. В этом случае материал ионопровода играет роль толстой (в несколько ядерных длин) мишени. При взаимодействии частиц высоких энергий с ядрами материала ионопровода рождаются адроны, которые вызывают межъядерный каскад, а образованные от распада тс°-мезонов у-кванты генерируют электромагнитные ливни.

Смоделированная радиальная зависимость флюенса ионизирующих частиц вторичного излучения вне наружной стенки ионопровода при потерях протонов с энергией 70 ГэВ на преграде в канале показана на рис. 5. Заряженный компонент этих каскадов, распределённый в узком конусе вокруг направления потерянной части пучка (рис. 6), и регистрируется радиационными мониторами, расположенными на поверхности ионопровода вне вакуумного объёма канала.

Стенка ионопровода

6-8 мм

Радиационный монитор (РМ)

"Толстая" мишень

Каскад вторичных частиц (квазипотери)

Рис. 4. Формализованная схема регистрации потерь радиационным монитором.

с 30.007 —

, 2о*007

3 г"

• электроны 1 протоны I пионы

ПГ 12

. 1 Г

14 18

П.ст

"I 16

азимут

Градус

Рис. 5. Радиальная зависимость флюенса ионизирующих частиц вторичного излучения вне наружной стенки ионопровода при поте-

рях протонов с Ер = 70 ГэВ на профилометре. 70 ГэВ равна 0°.

Рис. 6. Распределение фона заряженных частиц по азимуту вокруг ионопровода. Угловая координата падения пучка с Ер =

Эти соображения и легли в основу предложения оригинальной конструкции (в виде охватывающего вакуумпровод тора) ионизационной камеры: радиационного монитора с 2тс-геометрией [9]. Тороидальные радиационные мониторы (ТРМ) были разработаны в нескольких модификациях (рис. 7): для различных диаметров ионопровода, разных взаимных ориентациях траекторий пучка и вектора собирающего электрического поля, в двух- и четырёхканальном исполнении камер [10]. Рабочий объём двухсекционной ТРМ на ионопровод диаметром 200 мм равен 11 дм3.

Главный недостаток тороидальных камер - ориентированность их размеров на определённый диаметр ионопровода, был прёодолён в модульном радиационном мониторе (МРМ) [11], который первоначально проектировался для использования в СМПП "теплого" ускорителя первой ступени УНК. Сечения ионопровода этого ускорителя по азимуту имеют формы эллипсов или кругов с десятком разных размеров. Поэтому МРМ состоит из четырех раздвижных модулей (рис. 8), представляющих собой обособленные воздушные ионизационные камеры, и может монтироваться на вакуумпровод с сечением произвольной формы и размерами в интервале от 30 до 205 мм.

Электродная система МРМ изготовлена из двухстороннего (центральный) и одностороннего (боковые электроды) стандартного алюминиевого профиля марки ПВ, широко используемого в электронной промышленности в качестве радиаторов для охлаждения. Сборка электродов помещена в прямоугольный пластмассовый корпус, изготовляемый литьём под давлением. Такая простая конструкция и технология изготовления МРМ позволила значительно снизить его стоимость в условиях мелкосерийного производства в ОЭП ИФВЭ.

Изучение характеристик РМ проводилось как путём математического моделирования методом Монте-Карло [12], так и экспериментальными измерениями [13, 14, 15]. Следует отметить, что эффективность работы и достоверность информации, получаемой от СМПП, зависит от знаний характеристик фонового излучения вокруг ионопровода как при нормальном режиме транспортировки пучка по каналу, так и при различного рода нарушениях этого режима. Наиболее типичные случаи возникновения потерь могут быть классифицированы как:

• локальные потери из-за взаимодействий с веществом преград (профило-метров);

• распределённые потери из-за ошибок фокусировок квадруполями;

« локальные потери из-за неправильной трассировки дипольными магнитами;

о распределённые потери рассеивания на остаточном газе в ионопроводе.

Результаты расчётов продольного развития, на участке длиной 15 м от места установки профилометра, флюенса фоновых частиц из-за взаимодействия пучка с веществом для двух материалов детекторов (каптоновая плёнка и медная фольга) представлен на рис. 9. Значения флюенса на рис. 9 разделены по сортам час-

тиц и пронормированы на один протон, провзаимодействующий с веществом. При нормировке на один протон первичного пучка эти значения необходимо умножать на эффективность 8,6х10'5 (каптон) и 6,5x10"4 (медь). Зачернёнными точками при 2—4 м отображаются значения флюенса в рабочем объёме с учётом материалов МРМ, которые усиливают развитие ливней. На соседнем рис. 10 приведена эта же зависимость, полученная экспериментально на свободном участке канала такой же длины. Таким образом, видно достаточно хорошее согласие экспериментальных результатов с расчётными.

Другим важным результатом расчётного моделирования является вычисление плотности энерговыделения для ионизирующих компонентов излучения (в эВ/см3 на 1 первичный протон). В табл. 2 приведено энерговыделение для электронов, пионов и протонов. Причём в двух последних строчках таблицы даны значения полных ионизационных потерь IV и суммарного образуемого заряда <2, создаваемого тремя компонентами фонового излучения во всём объёме камер ТРМ и МРМ при интенсивности протонного пучка 1013 прот/цикл.

Таблица 2. Энерговыделение и заряд ионов в радиационных мониторах.

Параметр ТРМ МРМ

Электроны зВ/см3 70,0 х Ю"5 139,0 х 10"5

Пионы эВ/см3 34,0 х 10"5 22,5 х 10"5

Протоны эВ/см3 20,0 х 10-> 23,5 х 10"5

Полные Ж, эВ/10иррр 14,4 хЮ13 1,65 х 10"

Заряд нКл/10 ррр 720 83

Продольная зависимость флюенса разных компонент фонового излучения при наклонном (-2,5 мрад) входе пучка в стенку ионопровода из-за нарушения режима работы отклоняющего магнита показано на рис. 11. Из этого графика можно увидеть резкую асимметрию в потоках частиц через половину РМ, находящуюся на стороне падения пучка (сектор А), и с противоположной стороны (сектор В). Это обстоятельство позволяет при необходимости использовать двухканальные РМ в качестве невозмущающих датчиков положения первичного протонного пучка. Экспериментальная кривая зависимости потерь от отклонения тока в магните нейтринного канала ИФВЭ дана на рис. 12. Из неё следует, в частности, что отклонение тока магнита на 25% от номинала приводит к возрастанию уровня потерь пучка на три порядка.

Модельные расчёты показывают также, что влияние двух диффузных факторов потерь значительно меньше по сравнению с рассмотренными. Интенсивность фонового излучения в продольном направлении (по оси 7) вначале растёт, а на расстоянии 2> 100 м достигает постоянного значения.

При этом число провзаимодействующих протонов на 1 м пути Ы1р в зависимости от давления остаточного газа в вакуумпроводе Рг [Па] и интенсивности первичных протонов Ыр можно выразить следующей формулой:

Рис. 7. Тороидальные ионизационные камеры для ионопровода 0100 и 0200 мм.

Рис. 8. Общий вид модульного радиационного монитора.

г, м

Рис. 9. Расчетная продольная зависимость флюенса фоновых частиц для двух материалов.

г, м

Рис. 10. Экспериментальная кривая продольной зависимости флюенса фоновых частиц.

16-005

10

10'

5

0,8

0,9

1.0 1„

Рис. 11. Продольная зависимость флюенса Рис. 12. Зависимость амплитуды потерь

разных компонент при 0 = 2,5 мрад. На сто- от отклонения тока магнита от номи-

роне падения пучка - сектор А; на противо- нального. положной стороне - сектор Б.

0.2 0.4 0.6 0.8 I, м

О 0.2 0.4 0.6 0.8

г, м

Рис. 13. Продольная зависимость флюенса протонов (а) и нейтронов (б) при потерях первичных протонов трех разных энергий на профилометрах.

ЭДр = 1,34 х 10"6 х Рг х . (1)

Похожее моделирование фоновых полей, но с поправкой на значительно более низкие энергии протонного пучка, проводилось и при создании радиацион-но-стойкого монитора потерь для экспериментального комплекса Московской мезонной фабрики (ММФ) ИЛИ РАН (г. Троицк). Проектная энергия ускоренных в линейном ускорителе протонов равна 600 МэВ. Средняя интенсивность тока пучка будет достигать 500 мкА. При таком высоком уровне запасённой в пучке энергии особое внимание уделяется задаче контролирования потерь [16].

В настоящее время на ММФ проводятся работы с пучками протонов с энергией 200-400 МэВ, которые также принимались в расчёт. Выведенный из ускорителя пучок транспортируется по цилиндрическому ионопроводу, изготовленному из стальных труб диаметром 200 мм и толщиной стенки 6 мм. Для контроля потерь прежде всего представляет интерес фоновое излучение снаружи ваку-умпровода, которое определяется процессами взаимодействия первичных протонов с веществом, развитием межъядерного адронного каскада (АК) и ионизационными эффектами. Поскольку эти процессы протекают в комбинированной системе сред с различной геометрией и материалами, то вторичное излучение получается сложным по составу, пространственно-угловому распределению и энергетическому спектру.

В рассматриваемом диапазоне энергий наиболее значительным компонентом излучения является нуклонный, поскольку развитие АК преимущественно определяется ядерными реакциями. Налетающий протон вызывает в ядре ядерно-нуклонный каскад, в результате которого из ядра выбиваются нуклоны с относительно большой энергией. Затем из оставшегося возбуждённого ядра происходит множественное "испарение" нуклонов. Вторичные нуклоны 1-й ступени, в свою очередь, инициируют ядерные реакции и так далее... При относительно высоких энергиях протонов будут образовываться также пионы.

В ходе проведенных модельных расчётов [17] определялись характеристики нейтронного, протонного и пионного компонентов вторичного излучения на внутренней и наружной поверхностях ионопровода для перечисленных выше различных случаев потерь первичных протонов. При этом наибольший интерес представлял заряженный компонент, поскольку с его помощью предполагалось реализовать систему мониторирования потерь каналов экспериментального комплекса ММФ, а методы регистрации заряженных частиц менее сложны, чем нейтронов.

На рис. 13 показаны результаты расчётов продольной зависимости флюенса протонной и нейтронной компонентов вторичного излучения на наружной поверхности ионопровода для энергий первичных протонов 200, 400 и 600 МэВ. Значение Ъ = 0 соответствует месту установки профилометра. Величина флюенса пронормирована на 1 протон первичного пучка. Все кривые на рис. 14 имеют

явно выраженные максимумы, которые и следует использовать для регистрации потерь с наибольшей эффективностью. В области положения максимумов (2 = 0,1-0,2 м) флюенс нейтронов превышает флюенс протонов примерно в 5 раз при энергии 200 МэВ, и всего в 2,5 раза - при 600 МэВ.

Конструкция радиационного монитора потерь, разработанного для ММФ, чрезвычайно проста и представляет собой воздушную ионизационную камеру объёмом около 2 литров. Электродная система камеры с минимальной механической доработкой изготовлена из стандартного алюминиевого профиля марки ПВ. При этом центральный электрод выполнен из двухстороннего, а крайние -из одностороннего профиля. На керамических изоляторах с объёмными охранными кольцами электродная система с рабочим зазором 4 мм помещается в прямоугольный алюминиевый корпус.

Радиационная стойкость прибора подразумевает способность РМ выполнять свои функции и сохранять параметры в пределах установленных норм как во время воздействия высоких уровней ионизирующего излучения, так и после него. В первую очередь, это относится к адекватному выбору используемых материалов. По активационным свойствам более других материалов для конструкции РМ подходит алюминий, из проката которого выполнена электродная система ионизационной камеры. Листы из сплава Амг (2,5% остальное - А1) применены для изготовления корпуса. Изоляторы выполнены из керамики М-7 (97% А1203), наведённая активность которой быстро спадает. С применением этих материалов, широко используемых в промышленности, удалось изготовить в ОЭП ИФВЭ партию технологичных, дешёвых и малоактивируемых РМ - воздушных ионизационных камер.

В третьей главе изложены результаты разработок и исследований профило-метров, предназначенных для определения основных геометрических характеристик пучков: положения центров тяжести и профилей. В зависимости от диапазона интенсивности измеряемого пучка в качестве профилометров используются многоканальные камеры вторичной эмиссии (МКВЭ), ионизационные (МИК) или пропорциональные камеры (МПК), работающие в токовом (аналоговом) режиме. Независимо от типа, все детекторы работают с одной и той же унифицированной электроникой, регистрирующую основу которой составляет интегратор [18, 19] с чувствительностью 10 пКл и динамическим диапазоном 1000. Точность амплитудных измерений в каждом измерительном канале обеспечивается на уровне, лучшем 10%. Каркас предварительной электроники имеет 32 канала идентичных интеграторов и обслуживает один профилометр.

Работа в интенсивных пучках частиц высоких энергий накладывает на профилометр ряд специфических требований, главным из которых является количество вносимого в пучок вещества. Для диагностики таких пучков в ИФВЭ предложены тонкие (12 мкм) органические плёночные профилометры [20, 21], которые вносят в пучок вещества не более 5 мг/см2. Сборка плёночной МКВЭ со-

держит по пучку три дюралевые рамки с полиимидной плёнкой марки ПМ-1, на которую методом напыления в вакууме через маску с определённым шагом нанесена металлизация толщиной в несколько сотен ангстрем. Каждая сигнальная плоскость, из набора унифицированных тонкоплёночных электродов, имеет апертуру 160x160 мм2 с 16 полосками информационных каналов, напылённых с шагом 1,0; 2,5; 5,0; 8,0 и 10,0 мм (рис. 14).

Из-за упругих взаимодействий плёночная МКВЭ вызывает рост эмиттанса пучка с импульсом 70 ГэВ/с на уровне Де/е~5х10*5. В одной МКВЭ неупругие (ядерные) взаимодействия приводят к потере интенсивности ДШМ~7 х 10"5.

При прохождении интенсивного пучка большой плотности происходит радиационный разогрев полиимида. Наиболее неблагоприятные условия по теплу возникают в МКВЭ, установленных в фокусах. При быстровыведенном пучке с интенсивностью 1013прот/цикл и размерами ст~1,25 мм скачок температуры составит ДТ~100°, что значительно ниже допустимого кратковременного скачка температуры (400°) для полиимида, но возможно в будущем возникнут проблемы при фокусировке в пятно таких же размеров предельной проектируемой интенсивности ускорителя У-70 ~ 5 х 1013 прот/цикл.

Радиационная стойкость "тонкой" МКВЭ определяется ПМ плёнкой, которая, по литературным данным, сохраняет основные механические и электрические свойства при дозах до 4 х 104 Мрад. Наиболее загруженный канал №8 ИФВЭ работает в год около 3000 часов (1,8x106 циклов). Максимальная достигнутая пока интенсивность составляет 1013 прот/цикл. Таким образом, за год (5 сеансов) через постоянно введённую в пучок МКВЭ проходит 2х1019 прот/год, что соответствует поглощённой дозе 5 х 104 Мрад, т.е. радиационный ресурс постоянно введённой в пучок МКВЭ расходуется приблизительно за год. Однако на практике с учётом возможности дистанционного ввода/вывода камеры в пучок реализуются более лёгкие условия: основная масса МКВЭ на каналах работает более пяти лет. К числу несомненных достоинств плёночных камер следует отнести и ничтожный уровень наведённой активности МКВЭ, что способствует проведению профилактических и ремонтных работ.

Плёночными МКВЭ оснащены все высокоинтенсивные протяжённые каналы ИФВЭ (в том числе и канал инжекции в УНК), что несомненно способствует уменьшению уровня общих потерь пучков [22, 23, 24].

Дальнейшее развитие экспериментальной базы ИФВЭ и, соответственно, сооружение новых каналов, выдвинуло задачу регистрации параметров (и в том числе вторичных) пучков более низких интенсивностей: 10-1010 прот/с. Для этих целей на основе плёночных технологий были созданы многоканальные ионизационные и пропорциональные камеры [25]. Спецификой простой конструкции этих профилометров является наличие входных и выходных мембран, выдерживающих перепад давления в одну атмосферу и позволяющих работать с газом внутри ионопровода канала. Общий вид и детали конструкции такой универсальной камеры приведены на рис. 15.

Рис. 14. Сигнальные электроды профилометров с шагом 1,0; 2,5; 5,0; 8,0 и 10,0 мм.

¿^чл:

а.

Рис. 15. Внешний вид и детали конструкции универсальной МПК с катодным съемом. Цифрами обозначены:

1 - вакуумоплотные окна;

2 и 4 - плёночные сигнальные плоскости с подводом газа;

3 - анодное кольцо с рядами из проволочек 0 20 мкм.

Таким образом, в ИФВЭ создан законченный ряд плёночных профилометров пучка, работающих на трёх физических принципах: вторичной эмиссии, ионизации и пропорциональном усилении. Это позволяет, при работе с одной и той же унифицированной электроникой, измерять профили пучка в диапазоне интен-сивностей 105-1013 част/с [26].

Опыт работы в интенсивных пучках с полиимидными плёнками позволил разработать (совместно с НПО "Пластмассы") и тонкоплёночные люминесцентные экраны [27]. Полиимидный лак в ультразвуковой установке перемешивается с откалиброванными (10 мкм) зернами люминофора К-67 [{Хх\ *Сс1)8:Ад] и через калиброванную фильеру поливается на металлическую ленту. Затем лак полиме-ризуется и проходит термообработку. В результате описанных процессов получается тонкая полиимидная плёнка с объёмным однородным вкраплением люминофора. В настоящее время такие плёнки широко используются в телевизионных профилометрах ИФВЭ и экспериментального комплекса ИЯИ [28].

В четвёртой главе дано описание систем диагностики выведенных пучков ИФВЭ. Необходимо отметить, что процесс создания систем диагностики пучка во времени происходил параллельно с построением каналов, и их уровень на каждом текущем этапе соответствовал степени разработки и освоения микропроцессорных средств в стране и институте.

Комплексы каналов пучков 8, 21, 23 и канала 22, предназначенные для работы на внешних мишенях ускорителя У-70, являются основой экспериментальной базы ИФВЭ и обеспечивают (или обеспечивали) проведение физических исследований на установках СКАТ, "Нейтринный детектор", СФИНКС, "Кварц", СИМ, ФОДС, СПИН, КМН, ФОДС-2, СВД и др. В диссертации не рассматриваются первые, ранние версии автоматизированных подсистем диагностики пуч-1сов [29, 30], но необходимо учитывать их влияние на процесс последовательной эволюции системы.

Единая автоматизированная система диагностики пучков комплекса каналов (рис. 16) включает в себя шесть независимых подсистем и позволяет измерять следующие параметры [31, 32,33,34]:

1) относительное распределение потерь пучка протонов по трассам каналов в динамическом диапазоне 105 (начиная с 107 прот/цикл) в режимах БВ или МВ. При этом в режиме МВ может измеряться динамика потерь во времени с минимальным интервалом в несколько мс; всего по трассам установлено 26 штук (18 штук из которых двухканальные) РМ;

2) интенсивность БВ пучка в диапазоне (Ю10-5ХЮ13) прот/цикл с точностью лучше процента в трёх сечениях по трассе канала №8;

3) профили и положения центров тяжести пучков в режимах БВ и МВ, а также вторичных пучков в диапазоне интенсивностей 105—1013 част/цикл. Профило-метры установлены в 36 сечениях комплекса каналов. В режиме МВ в неко-

торых точках по трассе возможно многократное (до 20 раз/с) измерение профиля с вычислением положения центра тяжести пучка [35];

4) интенсивность классического MB, вывода с помощью кристалла МВК или дифракционного вывода ДВ в диапазоне 10s - 1,3 х 10° протон/с с точностью несколько процентов в трёх сечениях;

5) относительную эффективность взаимодействия протонного пучка с электрически изолированной мишенью канала в амплитудном диапазоне 10s;

6) относительное распределение интенсивности по отдельным банчам пучка при БВ с точностью -1%.

Система построена по двухуровневому принципу: нижний, расположенный в каналах вблизи детекторов, и верхний - в помещениях двух пультовых управления каналами. На нижнем уровне находятся детекторы пучка и головная аналоговая электроника в каркасах "Чебурашка". На верхнем - в стандарте СУММА преобразующая и управляющая электроника, автономные каркасные контроллеры со встроенной микроЭВМ на базе микропроцессорного набора К580.

Многолетний опыт эксплуатации и нескольких модернизаций системы диагностики каналов выведенных пучков показал, что требования, задачи и состав оборудования постоянно изменяются. Модульность электронной аппаратуры и микропроцессоров, выполненных в рамках магистрально-модульной системы СУММА, позволяла до определённого времени поддерживать работоспособность систем диагностики на высоком уровне. Однако в начале нового века в ИФВЭ было принято решение разработать современную версию системы диагностики пучков [36,37].

Новая версия универсальной системы диагностики должна обладать гибкой и открытой структурой для внесения изменений, расширения набора функций и включения в её состав новых пользователей. При этом непременно должен быть учтён мировой опыт и полезные наработки, связанные с созданием подобных систем [38, 39]. К этому времени в мире выработалось единое понимание составных частей и функций так называемой "стандартной архитектуры" системы управления (СУ) электрофизическими установками, важной частью которых являются и системы диагностики пучков.

В зависимости от размеров и сложности стандартная модель СУ насчитывает два или три уровня. На нижнем уровне стандартной архитектуры находятся контроллеры оборудования (КО), которые встраиваются или максимально приближаются к объекту. Общая схема программно-аппаратной структуры современной построенной на базе VME-стандарта системы диагностики пучка каналов ИФВЭ показана на рис. 17. Её основу составляют персональные ЭВМ и крейты VME, объединённые сетью Ethernet. Возможность модификации, а не разработки новой системы, при изменении условий проведения экспериментов на этих каналах сделала стандарт VME привлекательным в этом проекте, рассчитанном на длительный срок эксплуатации.

Пульт 8,21,23 каналов

АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА МОДЕРНИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ | I ПОТЕРЬПИНТЕНС. ВВП ЛРОФИЛВЙПИНТ. МВПЭФФ. МИШ.П БАНЧЕЙ Г

4- J4 ,

I ИЗМБР1ТтЕлТь1 25,

It_it

I C-48 НпТЧ-10б| I И-32 j

T~H C AH~M ГГ-<> 11

|САИ||САИ||КД223ПIAKK- Ы IAKK-19I |ТЦИ| 1СГ/ГД1 |ПП24НПП24||АККЛ<П|СГ/Гд1

î J

Старт Старт I ТВ и БВ МВ

СЕРВЕР,

г~ т

IРАЗВЕТВИТЕЛЬ!

i I i 4 4.

ЭВМ экспсрпмснташ.иых.

установок

Ethernet, TCP/IP

ЭВМ потребителей

ПК

Пульт 22 канала

[АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА МОДЕРНИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ|

Рис. 16. Блок-схема единой системы диагностики пучка комплекса каналов.

Windows 9Х

Windows 9Х

z:

1 V V V

VxWorks б Г S M

VME 7 G А А

Linux

PC PC PC

Ethernet

Vx Works [6 VME

V M A A

О

Детекторы и электроника нижнего уровня

Рис. 17. Современная система диагностики пучка комплекса каналов ИФВЭ.

При разработке VME-модулей также применён унифицированный подход, суть которого заключается в общей архитектуре модулей, фиксированном распределении адресного пространства и едином назначении регистров статуса и управления. Унифицированный интерфейс этих модулей обеспечивается применением микроконтроллера и двухпортовой памяти, доступной как микроконтроллеру, так и MVME-167 - основному процессору магистрали. Алгоритмы работы реального времени системы перенесены на уровень микроконтроллера, и это значительно упрощает разработку программного обеспечения системы диагностики пучка в целом.

Операционными системами консольных персональных компьютеров на пульте каналов являются Windows 9Х, а на ПК сервере - ОС Linux. Процессоры MVME-167 на шине VME работают под управлением ОС VxWorks. На уровне прикладного программного обеспечения используется специализированный для сбора данных и управления процессами программный пакет EPICS (Experimental Physics and Industrial Control System). EPICS включает в себя графические приложения, необходимые для взаимодействия оператора с системой.

Образец выводимой за цикл информации о пучке в канале 8 на экране дисплея оператора показан на рис. 18. Информация с профилометров изображается в виде распределений пучка по двум ортогональным направлениям, с вычислениями положения центров тяжести пучка, величинами суммарного заряда и вычислением значений геометрических параметров на заранее заданном уровне распределения. Текущая интенсивность в данном цикле вывода пучка показывается в виде строки; предыдущая история интенсивности - в виде графика по циклам ускорителя. Потери пучка в сечениях канала, соответствующие номерам радиационных мониторов, индицируются в виде гистограмм с логарифмической шкалой.

Другой важной особенностью, вытекающей из использования пакета EPICS, является возможность накопления экспериментальной информации о параметрах пучка с последующей off-line её обработкой. Программа-архиватор активизируется при включении Linux-сервера и работает дальше в режиме постоянного задания. Состав подлежащих архивации данных определяется оператором. Запись в архив, представляющая собой набор файлов, осуществляется при изменении данных и сопровождается временной меткой.

Возможная ближайшая модернизация системы диагностики пучка в рамках рассмотренной выше архитектуры может быть связана с использованием другого типа контроллера MVME-162, который имеет интерфейс с магистралью CAN (Controller Area Network). Локальная сеть CAN, а именно её низкоскоростная, но достаточно протяжённая (~1 км) версия, может быть использована для системы мониторирования потерь пучка. Широкая поддержка стандарта CAN ведущими производителями микросхем делает его особенно привлекательным в применениях, рассчитанных на долгосрочную перспективу.

Рис. 1В. Образец информации о пучке канала 8, выводимой в цикле, на дисплее оператора.

В этой же главе диссертации описаны детекторы [40] и общее построение системы диагностики пучка [41, 42] канала инжекции УНК, которые позволили в 1994 г. осуществить его физический запуск. Основными особенностями этого канала является его протяжённость, равная почти трём километрам, и размещение аппаратуры по трём технологическим зданиям. В каждом здании электронная аппаратура диагностики пучка выполнена на основе магистрально-модульной системы СУММА с микропроцессорами. Такая автономность гарантировала работоспособность отдельных (всего 6) подсистем диагностики при выходе из строя какой-либо из них.

Особого упоминания заслуживает оптический профилометр [43] канала инжекции, поскольку он тогда впервые применялся для диагностики пучка в каналах ИФВЭ. При работе канала инжекции в наладочном режиме с низкой интенсивностью оптическое изображение пучка, формируемое на тонкоплёночном люминесцентном экране, предварительно усиливается электронно-оптическим преобразователем с микроканальными пластинами и далее регистрируется приёмным устройством на основе ПЗС матрицы. Обработка информации проводилась аппаратурой и автономным каркасным контроллером, созданным в стандарте СУММА. Проведённые измерения показали, что в режиме быстрого вывода пучка чувствительность такой оптической установки находится на уровне ~106 прот/цикл, а пространственное разрешение - -0,15 мм.

Специальный раздел четвёртой главы посвящён рассмотрению принципов построения системы мониторирования потерь пучка (СМПП) частиц высоких энергий. Традиционными задачами СМПП являются измерения относительного уровня потерь по азимуту и во времени путём измерения мощности дозных полей радиационными мониторами (РМ). При этом другие, но очень важные задачи диагностики пучка, такие как определение суммарных абсолютных потерь, нахождение источников потерь (их положение и интенсивность), не решены до сих пор или решаются не всегда корректно. Поэтому существующие СМПП дают скорее только качественную, а не количественную информацию. В этом разделе предлагается новый подход к созданию СМПП, основанный на использовании оригинальных РМ, рассмотренных в главе 2, и линейной модели обработки информации с них [44,45].

При построении СМПП важно обеспечить "герметичность" системы, т.е. сделать её такой, чтобы вторичные каскадные частицы, образованные при взаимодействии первичных протонов со стенками вакуумпровода, не уходили незарегистрированными из СМПП. При этом герметичность вокруг ионопровода обеспечивается 2я-геометрией РМ, а герметичность по азимуту - правильной расстановкой РМ вдоль трассы. В соответствии с функцией отклика и желаемой эффективностью регистрации РМ, вся трасса канала может быть охвачена набором РМ без "слепых" зон. Это так называемая "полная" СМПП, герметичная по определению. Но интересно и практически важно создать герметичную систему из

конечного набора РМ, устанавливая их в наиболее критических (из соотношения величин огибающей пучка и апертур оборудования) сечениях канала.

Радиационные мониторы устанавливаются непосредственно на ионопроводе канала, чем достигается однообразие их аппаратной функции и телесного угла регистрации вторичных частиц в жёсткой части энергетического спегара. Часть рождённых вторичных частиц выходит в пространство вне ионопровода в месте образования, а другая часть захватывается в аксептанс магнитооптического канала и переносится вдоль трассы до сечения, где снова высыпается на ионопро-вод и т.д. Таким образом, при возникновении источника локализованных потерь в начале канала вдоль трассы может образоваться целый ряд мест, где будет повышаться доза (именно её измеряют РМ), а причиной этого являются первичные потери в начале канала. Следовательно, для того чтобы правильно локализовать и измерять интенсивность источника потерь, необходимо знать величину дозы в каждой точке и вклад в неё от предыдущих (по трассе) источников потерь.

Физическая картина распределения потерь пучка, изложенная выше, позволяет предложить и использовать в качестве простейшей математической модели СМПП линейную модель регрессии:

Укф =Ум + ak,y,(i) + ... akik.jyk.](i) + vk(i) • (2)

Здесь vk(i) - случайные величины, определяющие погрешность измерений Л-того детектора, yfi), 1= 1,2,...к (к <N, N- общее количество РМ, которое имеется в нашем распоряжении), означают показания /-того детектора в i-том (i = 1,2,,..М) выводе пучка, контролируемого СМПП.

В рамках этой модели ук0 определяют ту долю в показаниях ft-того детектора, которая никоим образом не связана с показаниями предыдущих к-1 детекторов, а определяется лишь теми потерями, которые происходят исключительно на участке, контролируемом А-тым детектором. Поэтому естественно назвать укВ собственными показаниями Л-того детектора. Каждый из подлежащих определению коэффициентов ам отвечает за вклад в показания Л-того детектора от потерь на участке, контролируемых /-тым РМ.

Принятая модель схемы измерений требует хорошей статистической обеспеченности. В тех случаях, когда число выводов пучка М при одном и том же режиме вывода достаточно велико (несколько сотен и более), для определения параметров Ук и ам можно воспользоваться методом статистического (корреляционного) анализа регрессии. При попытках использования метода наименьших квадратов (МНК) возникли существенные проблемы, связанные с взаимозависимостью переменных регрессии. Основная матрица системы (2) является плохо обусловленной, и оценки МНК становятся неэффективными, поскольку не обладают устойчивостью к малым возмущениям входных данных.

Для преодоления указанных трудностей в программе обработки экспериментальных данных на ЭВМ DEC-10 использовался метод профессора Ю.П. Пытье-ва, суть которого заключается в возможности корректного привлечения допол-

нительной информации об исследуемом физическом явлении. Понятие надёжности модели позволило эффективно избавляться от тех экспериментальных данных, которые, в соответствии с принятой линейной моделью, не имели отношение к исследуемому режиму работы системы вывода пучка, а являлись лишь случайными выбросами в процессе измерения.

Необходимую дополнительную информацию можно получить из рассмотрения "полных" СМПП. Предположим, что на основании априорных знаний об исследуемом процессе удалось установить, что СМПП из L < N, соответствующим образом расположенных детекторов потерь, позволяет проследить за результатом воздействия на неё всех возможных источников потерь. Очевидно, что для каждой такой "полной" системы в рамках, определяемых погрешностями вычислений, должна сохраняться сумма собственных показаний РМ. Поэтому при добавлении к такой системе дополнительных детекторов появляется возможность для эффективного выбора таких соотношений между искомыми параметрами, которым отвечают решения задачи (2) со сравнительно небольшими погрешностями, а сумма собственных показаний детекторов потерь (SOD) остаётся при этом инвариантной.

Экспериментальная проверка предложенной методики обработки сигналов РМ проводилась на канале № 8, транспортирующем интенсивный (~ 2 х 1013 прот/цикл) пучок с импульсом 70 ГэВ/с [46]. Оптическая схема канала и места расстановки детекторов потерь (RM) показаны на рис. 19 (вверху). В качестве источников потерь пучка использовалось вещество профилометров (Р на рис. 19). На том же рис. 19 (внизу) в виде контуров столбцов гистограмм приведены результаты непосредственных измерений и обработанные на ЭВМ (зачернённые) с использованием линейной модели.

Определённый интерес представляет сравнение двух режимов: в первом случае пучок движется в практически "чистом" канале, так как все профилометры выведены из пучка; во втором - все профилометры введены, и на них происходят потери. В первом случае результаты математической обработки показывают, что распределение источников потерь протонов практически совпадает с показаниями RM. При этом лишь ничтожная доля в показаниях RM 3 связана с потерями на входе (RM 1). Во втором случае распределение источников потерь и показания RM значительно различаются. Причём результаты математической обработки говорят о наличии значительного источника потерь в зоне, контролируемой RM 4, где располагаются два наиболее "массивных" профилометра. Заметим также, что суммарные абсолютные потери пучка (по нашим оценкам 10"4) в "чистом" канале в 50 раз меньше, чем потери с введёнными профилометрами (275 мг/см2).

Рассмотренная методика отыскания мест расположения и интенсивности источников потерь на канале №8 оказалась особенно полезной при проведении beam-dump эксперимента в программе нейтринных исследований ИФВЭ, поскольку такой эксперимент "сверхчувствителен" к фонам не из мишени [47].

losses level _ _

(гвЫгго units) Все P введены в пучок

Номер радиационного монитора

Рис. 19. Вверху: расстановка оборудования и детекторов на протонном канале. На схеме обозначены Р- профилометрьг, ИМ - радиационные монитры. В таблице указано количество вещества в пучке, вносимое соответствующим профилометром. Внизу: измерения и математически обработанная (зачерненная) картина распределения потерь пучка по трассе канала при введенных и выведенных профилометрах.

В пятой главе рассматривается ряд детекторов, предназначенных для работы в ускорителях с пучками сверхвысоких энергий.

Направленный полосковый пикап для ускорителей Тэватропа Для повышения светимости протон-антипротонных столкновений до уровня 5x103' см''с"' в Национальной ускорительной лаборатории имени Ферми (Чикаго, США) в период 1993-99 гг. был сооружён новый ускоритель, получивший название "Главный инжектор". В 1997 г. проект "Главного инжектора" был дополнен ещё одной оригинальной машиной: так называемым "Рециркулятором". Кольцо "Рециркулятора" размещено в том же туннеле инжектора, построено на постоянных магнитах и не потребляет энергии для циркуляции антипротонного пучка. Оно позволяет ещё более (в 3-5 раз) увеличить светимость Теватрона, "сохраняя" антипротоны, оставшиеся после столкновений, и пуская их снова "в дело".

ИФВЭ было предложено спроектировать и изготовить два пикап-электрода для протонного и антипротонного пучков "Главного инжектора". В процессе работы над первым предложением, поступило и второе: сделать подобные детекторы для антипротонов "Рециркулятора", но вакуумные условия в этом случае были на порядок более жёсткими.

После анализа требований к детектору выбор был остановлен на направленном полосковом пикапе, размещённом в трубе круглого сечения. Для плавного перехода от эллиптической формы вакуумпровода на круглую были предусмотрены специальные переходные секции с соотношением длины к диаметру как 4:1. Направленный полосковый пикап относится к классу невозмущающих пучок мониторов, а по характеру связи с пучком он - электомагнитного типа. По-лосковые пикапы широко используются для измерения параметров сбанчиро-ванных пучков из-за ряда положительных качеств: • высокая точность временной привязки; ° строгая направленность для встречных пучков; ° простота механической конструкции.

Полосковый направленный монитор состоит из двух вогнутых электродов длиной /, размещённых параллельно оси пучка, внутри круглой вакуумной камеры, волновое сопротивление относительно которой составляет 50 Ом. На обоих концах трубы смонтировано по паре вакуумных разъёмов, соединённых внутри с концами пластин-электродов, на которых регистрируются сигналы от протонных и антипротонных пучков соответственно. Так, для банча пучка с импульсом тока 1Ь(1) напряжение на переднем (по ходу пучка) разъёме Уир будет

60 0 ГМО-М/-1-1)

V,, (О =

2 360

с

а на заднем разъеме

V,«)- г" 60

2 360

1ьС« - —) - I ь С ^ - -) с с

где с - скорость пучка, равная скорости света; 60°/360 - фактор деления полного стеночного тока на угловую ширину полосы электрода.

Поскольку проектируемые детекторы предназначались для исследовательских целей и должны были иметь хорошую чувствительность [48], то длина пластин была выбрана равной четверти длины волны ускоряющей частоты I —1,4 метра.

Механическое изготовление столь длинного и прецизионного (требуемая точность ±0,2 мм) приборалредставляет определённые трудности. Например, прогиб стальной пластины длиной 1,4 метра под собственным весом достигает в центре величины 1,3 мм. Положение усугубляется высокими требованиями по вакууму, что предполагает использование для обезгаживания длительного нагрева. При нагреве на 300°С пластины с 1 = 1,4 м из нержавеющей стали (температурный коэффициент 12 мкм/м*1°С) её удлинение составит 5 мм. Эти обстоятельства должны быть учтены при проектировании.

Для исключения прогибов и обеспечения возможности регулировки геометрии при подгонке положения электродов на геодезическом стенде в центре монитора введена промежуточная опора. Компенсацию температурных расширений обеспечивает пружинная подвеска на концах пластин. Герметичные вакуумные вводы имеют свободный "плавающий" электрический контакт. В конструкции монитора применены только высоковакуумные материалы: нержавеющая сталь марки 12Х18Н10Т, медь М1 и в качестве изолятора - торлон.

Испытания пикапов на стендах и в реальных условиях на пучке показали, что амплитуда пика сигнала составляет 10,6 В дая одиночного банча длительностью а = 3 не и интенсивностью б х Ю10 протонов, двойное разделение - 10 не. Детекторы показали и другие неплохие характеристики. На рис. 20 приведена фотография полоскового монитора, смонтированного в туннеле Главного инжектора ШАЬ.

Радиационный монитор для сверхпрводяших ускорителей

Все проектируемые или сооружаемые адронные ускорители-коллайдеры на сверхвысокие энергии (УНК, 8БС, ЬНС) обладают громадной запасённой в пучке энергией (~ 400 МДж для БЭС), с одной стороны, а с другой - используют сверхпроводящие (СП) магнитные системы, режим функционирования которых очень критичен к потерям пучка и может быть аварийно прерван при весьма незначительных уровнях потерь в 1 мДж/г. Этим обстоятельством объясняются особые требования к системам мониторирования пучка (СМПП), которые призваны обеспечить саму возможность работы этих уникальных комплексов.

Рис. 20. Фотография полоскового монитора, смонтированного в туннеле Главного инжектора.

По природе возникновения потери пучка классифицируются на неизбежные и случайные. Неизбежные потери минимизируются и/или предусматриваются адекватные меры защиты. Обычно это узкие по апертуре, но чётко локализованные в пространстве так называемые "бутылочные горлышки".

1 - ионопровод;

2 - сосуд с жидким гелием;

3 - криокоммуникации;

4 - холодный (жидкий азот)

экран;

5 - вакуумный сосуд крио-

стата.

и и и и Л

Рис. 21. Возможный вариант конструкторского решения для квадруполъного магнита УНК.

Для защиты от высоких уровней случайных потерь служат системы аварийного вывода пучка из ускорителя, запускаемые надёжной и чувствительной СМПП. Вопросы создания сверхчувствительного детектора СМПП для СП ус-корителей-коллайдеров обсуждаются в этом разделе [49].

Проведённые модельные расчёты показали, что при квенче максимум энерговыделения приходится на СП-обмотку, которая является наиболее слабым местом электромагнита. Именно в ней наиболее целесообразно измерять энергетические потери от ливня, образовавшегося при взаимодействии со стенкой ваку-умпровода. Для этого радиационный монитор (РМ) можно выполнить в виде цилиндрической жидкостной ионизационной камеры, в качестве рабочей среды которой используется охлаждающий электромагнит гелий [50]. Возможный вариант конструкции РМ для квадруполей УНК показан на рис. 21.

Расчётная чувствительность такой ионизационной камеры, названной НЕЫС, составляет 4 мкКл/рад, т.е. в 50 раз выше, чем у предлагаемой американцами для проекта БЗС аргоновой ионизационной камеры типа РЫАЬ. Фактор лучшего размещения её относительно максимума энерговыделения даёт увеличение сигнала ещё -1000, и, наконец, объём гелиевой камеры (0,8 литра) почти на порядок больше аргоновой. Таким образом, ожидаемый сигнал НЕЫС при 1/40 "квенчевого" потока частиц составляет величину ~10"9 Кл, и возможно его надёжное измерение.

Временные характеристики жидкогелиевой ионизационной камеры определяются подвижностями заряженных доменов. Они не высоки (~1 мс при 4,2 К; Е = 1 кВ/мм и межэлектродном зазоре 3 мм), но вполне достаточные, чтобы обеспечить прерывание развития квенча в сверхпроводнике, характерное время развития которого составляет 20 мс. НЕЫС имеет уникальные расчётные характеристики и по режекции сигналов от "своего" и соседнего колец. Так, в условиях туннеля УНК, когда расстояние между кольцами первой (400 ГэВ) и второй (3 ТэВ) ступеней составляет 1,2 м, избирательная способность РМ такого типа оказывается на уровне 50 дБ.

В данном разделе очерчены лишь основные контуры монитора для контроля потерь в сверхпроводящих ускорителях-коллайдерах, и предстоит решить ещё ряд вопросов при его практической реализации. Однако, как нам кажется сегодня, для СП ускорителей с "холодным" железом не существует альтернативных способов диагностики пучка, которые позволили бы детектировать раннее развитие потерь пучка на уровнях, предупреждающих развитие квенча. Следует подчеркнуть также, что для реализации такого детектора необходимо уже на стадии проектирования СП магнитооптических элементов закладывать РМ, размещённые в непосредственной близости к ионопроводу и использующие в качестве рабочей среды криоагент. Радиационные мониторы описанного здесь типа должны стать неотъемлемыми частями СП квадруполей по аналогии с пикап-электродами для измерения положения орбиты.

Мониторы синхротронного излучения для ускорителей ДЕЗИ

Коллайдер ГЕРА представляет из себя двойное кольцо длиной 6,3 км, расположенное на территории ДЕЗИ, Гамбург (Германия). Протонные и электронные (позитронные) пучки ускоряются во встречных направлениях до 820 и 27,5 ГэВ соответственно и взаимодействуют в двух точках пересечения (IP) в северном и южном залах. В течение ряда лет (с момента запуска в 1992 г.) и до 1997 г. светимость машины неуклонно увеличивалась, достигнув величины 1,4 х 1031 см "2 с что очень близко к проектной величине. Дальнейшее увеличение светимости могло быть достигнуто только лишь за счёт уменьшения поперечных размеров сталкивающихся пучков.

Соответствующий проект увеличения светимости в 4,7 раза был одобрен, и намечены меры по его реализации. Согласно этому проекту, наряду с другими мероприятиями, для уменьшения эмиттанса е'~ пучков запланирована установка новой сверхпроводящей ФОДО ячейки. Сведение и отвод пучков в районе IP осуществляется за счёт соответствующих отклонений лептонных пучков. В выбранной геометрии при полном угле отклонения лептонного пучка в 8,6 мрад и его максимальном токе 58 мА полная мощность сопутствующего рентгеновского синхротронного излучения (СИ) составит величину 26 кВт для каждого пересечения.

Контроль за геометрией прохождения лептонного пучка через сверхпроводящие элементы перед IP должен был осуществляться по положению и форме СИ. Для этого в специальном канале СИ в 24 метрах от IP установлен монитор синхротронного излучения (МСИ), спроектированный и изготовленный в ИФВЭ.

Работа МСИ основана на регистрации величин фототоков при поперечном прецизионном сканировании. Основные трудности в разработке МСИ были связаны с размещением прибора в стеснённых условиях и невозможностью применения в связи с этим искусственного охлаждения измерительной головки.

Выполненные тепловые расчёты и цикл экспериментальных исследований на макетах МСИ в пучке накопителя ДОРИС (мощность СИ -24 кВт) позволили создать такую конструкцию измерительной головки, которая выдерживает столь высокие тепловые нагрузки (рис. 22). Она имеет пять вертикально расположенных вольфрамовых фольг толщиной 100 мкм, которые служат в качестве сигнальных пальцев-электродов. В свою очередь, сигнальные пальцы (катоды) разделены более протяжёнными по пучку, но такой же толщины, фольговыми электродами смещения (анодами). Вся электродная система измерительной головки смонтирована на изоляционной пластинке из слюдоситалла. Для прецизионного (20 мкм) перемещения в сверхвысоком вакууме (Ю'"тор) в пределах 25 мм применены механизмы линейного перемещения фирмы Vacuum Generators с шаговым двигателем и оптическим датчиком угол-код.

Рис. 22. Структура измерительной головки монитора СИ.

П РЗ

■£1

Рис. 23. Профили пучка синхротронного излучения от накопителя ДОРИС по разным каналам измерительной головки.

На рис. 23 представлены профили синхротронного излучения пучка накопителя ДОРИС, измеренные по фототоку с каждого из пяти пальцев-электродов, при поперечном сканировании в вертикальном направлении.

В заключении перечислены основные полученные результаты и выводы диссертационной работы.

Главным итогом диссертационной работы является обеспечение программы экспериментальных исследований ИФВЭ по физике частиц высоких энергий, а также разработка ряда приборов диагностики пучка для других физических центров. Основные научные и практические результаты, вошедшие в диссертацию, могут быть кратко сформулированы следующим образом:

1. Сформулированы наиболее важные требования к детекторам диагностики пучков заряженных частиц высоких энергий. Созданы унифицированные и надёжные приборы для основных систем диагностики выведенных пучков, в частности:

о отпаянные камеры для измерения квазипостоянных пучков в широком диапазоне интенсивности. Главными достоинствами таких интенсимет-ров являются их компактность, стабильность характеристик и удобства абсолютных калибровок; о тонкоплёночные многоканальные профилометры и универсальные, в вакуумном исполнении, приборы, работающие на трёх различных физических принципах: вторичной эмиссии; ионизации газов и газовом усилении. Это позволило профилометрам работать при любой интенсивности пучков с унифицированной в ИФВЭ головной электроникой; Полная проработка конструкторской и технологической документации на эти детекторы позволила организовать их мелкосерийное изготовление в опытном производстве Института.

2. Предложена формализованная схема мониторирования потерь интенсивных пучков высоких энергий. Изобретён радиационный монитор с квази- 2л-геометрией, предназначенный для реализации этой схемы. Разработана линейная модель "герметичной" системы мониторирования потерь интенсивного пучка. Проведена практическая апробация модели на наиболее интенсивном канале выведенных пучков ускорителя У-70.

3. Разработан ряд детекторов для работы в тяжёлых температурных и радиационных условиях в ИФВЭ и Экспериментальном комплексе Московской мезон-ной фабрики ИЯИ РАН (г. Троицк).

4. Созданы (совместно с сотрудниками НПО "Пластмассы") "тонкие", на поли-имидной основе, сцинтиллирующие плёнки. Оптические профилометры для задач диагностики пучка внедрены в ИФВЭ и ИЯИ.

5. Реализованы системы диагностики выведенных пучков ИФВЭ и в том числе канала инжекции в УНК, а также экспериментального комплекса ММФ.

6. Предложен сверхчувствительный радиационный монитор потерь для сверхпроводящих ускорителей, позволяющий избежать квенчей, обусловленных потерями пучка. Значительное увеличение чувствительности, по сравнению с газовой ионизационной камерой, достигается за счёт размещения монитора в максимуме адронного ливня и использовании жидкого гелия в качестве рабочего вещества детектора.

7. Разработаны прецизионные полосковые пикап-электроды для диагностики циркулирующих во встречных направлениях протонных и антипротонных пучков "Главного инжектора" и "Рециркулятора" ФНАЛ (США).

8. Созданы прецизионные мониторы синхротронного излучения накопителя ДОРИС и коллайдера ГЕРА для ДЕЗИ (Германия).

Список литературы

1. Бушнин Ю.Б., Говорун В.Н., Давыденко Ю.П., Данцевич Г.А., Дунай-цев А.Ф., Екимов Ан. В., Лапицкий С.Н., Селезнев B.C., Терехов В.И. Автоматизированная система для измерения параметров выведенных пучков 70-ГэВ ускорителя. В сборнике «Второй Всесоюзный семинар по автоматизации научных исследований в ядерной физике и смежных областях», Новосибирск, 1982, стр. 96-98. '

2. Гвахария Т.В., Гресь'В.Н., Давыденко Ю.П., Дунайцев А.Ф., Лапицкий С.Н., Селезнев B.C., Сенько В.А., Солодовник Ф.М., Терехов В.И. Унифицированные средства диагностики выведенных протонных пучков на каналах ИФВЭ. В сборнике «Труды IX Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц», Дубна, 1985, т.1, стр. 253-255.

3. Галяев H.A., Давыденко Ю.П., Данцевич Г.А., Дунайцев А.Ф., Мака- . ров Г.П., Мокроусов В.А., Лапицкий С.Н., Селезнев B.C., Сенько В.А. Комплекс аппаратуры для измерения потерь на трассах выведенных протонных пучков ускорителя ИФВЭ. В сборнике «XI International Symposium on nuclear electrons» Bratislava, Czechoslovakia, 1983 pXII/87.

4. Маконин C.B., Петренко C.B., Селезнёв B.C., Терехов В.И. Широкодиапазонный измеритель интенсивности пучка Серпуховского ускорителя. Препринт ИФВЭ 86-180, Серпухов, 1986; Приборы и техника эксперимента, №3, Москва, 1988, стр.26-29.

5. Гоцев В.В., Маконин C.B., Петренко C.B., Селезнёв B.C. и др. Измеритель относительного распределения интенсивности пучка по банчам при быстром выводе. Препринт ИФВЭ 89-19, Серпухов, 1989.

6. Алферов В.Н., Баянов Б.Ф., Гусак A.A., Евтихиев A.B., Кузьменко В.Г., Новиков В.П., Осипов Э.В., Романов Ю.А., Самарин М.А., Селез-

нёв B.C., Cepra E.B., Серебряков Б.А., Соловьёв В.Е., TepexöB В.И., Ходырев Ю. Установка для исследования мишеней, облучаемых протонным пучком высокой плотности. Препринт ИФВЭ 85-132, Серпухов, 1985.

7. Lapitsky S.N., Rakhmatov V.E., Seleznev V.S. The Sealed Beam Intensity Monitors. In "Proceedings of the Third European Particle Accelerator Conference", Berlin, Germany, 1992, vol. 2, p 1106-1108.

8. Афонин А.Г., Галяев H.A., Гресь В.Н., Давыденко Ю.П., Дианов В.И., ДышкантА.С., Запольский В.Н., Котов В.И., Крючков В.П., Лапиц-кий С.Н., Лебедев В.Н., Максимов A.B., Минченко A.B., Мойбен-ко А.Н., Селезнев B.C., Суляев P.M., Терехов В.И., Холоденко М.А., Чёрный С.А, Чесноков Ю.А. Универсальный высокоинтенсивный канал пучков частиц на ускорителе ИФВЭ (капал 22). Препринт ИФВЭ 90-38, Протвино, 1990.

9. Лапицкий С.Н., Селезнёв B.C. Устройство для контроля потерь пучка ускоренных заряэюенных частиц высоких энергий. Авторское свидетельство № 1829884 от 13 октября 1992 г.

10. Lapitsky S.N., Kurochkin I.A., Mokhov N.V., Seleznev V.S.

The Concept of Beam Loss Monitor Design and their Implementation at IHEP. In "Proceedings of the XV International Conference on High Energy Accelerators", Hamburg, Germany, 1992, pp 242-244.

11. Seleznev V., Khodyrev Yu., Krouptchenkov I., Lomakin E., Sytin A. Loss Monitoring of 70 Gev Proton Beam. In "Proceedings of the Eighth European Particle Accelerator Conference", Paris, France, 2002, pp 1972-1974.

12. Крупченков И.В., Ломакин E.H., Селезнёв B.C., Сытин А.Н., Ходырев Ю.С. Исследование характеристик фонового излучения для мониторирования потерь в канале транспортировки протонного пучка с энергией 70 ГэВ. В кн. "XVIII Совещание по ускорителям заряженных частиц", Обнинск, Россия, 2002.

13. Lapitsky S.N., Kurochkin I.A., Seleznev V.S. Development and Investigation of the 2ж Beam Loss Monitors for Super-High Energy Accelerators. In "Proceedings of the 1993 Particle Accelerator Conference", Washington, USA, vol 3,pp 2190-2192.

14. Афонин А.Г., Галяев H.A., Давыденко Ю.П., Калайдов A.B., Лапицкий С.Н., Мойбенко А.Н., Петренко С.В., Рзаев P.A., Селезнёв B.C., Сенько В.А., Солодовник Ф.М., Сытин А.Н., Терехов В.И., Чесноков Ю.А., Филимонов Б.Б. Система измерения потерь пучка канала № 8. Препринт ИФВЭ 89-128, Серпухов, 1989.

15. Афонин А.Г., БритвичГ.И., Галяев H.A., Давыденко Ю.П., Запольский В.Н., Курнаев О.В., Лапицкий С.Н., Лебедев В.Н., Минченко A.B., Пелешко В.Н., Расцветалов Я.Н., Рзаев P.A., Сахаров В.П., Селезнёв B.C., Терехов В.И., Чепегин В.Н., Чесноков Ю.А. Возможности

систем быстрого вывода и транспортировки высокоинтенсивного пучка протонов на мишень нейтринного канала. Препринт ИФВЭ 86-3, Серпухов, 1986.

16. Gorbunov V., Gratchev М., Seleznev V., Yabzhanov V. The MMF Experi-mentalArea Control System: Proton Beams Diagnostics and Upgrading Control of Magnet Power Supplies. In "European Particle Accelerator Conference", FRP35F, London, UK, 1994, p 181.

17. Давыденко Ю.П., Крупченков И.В., Ломакин E.H., Селезнёв B.C., Ходырев Ю.С. Регистрация потерь протонов с энергией 200-600 МэВ. В сборнике "XVII Совещание по ускорителям заряженных частиц", Протвино, Россия, 2000, том 1, стр. 220-224.

18. Бушнин Ю.Б., Селезнёв B.C., Терехов В.И. Интеграторы пико- и нано-алтерных токов. Препринт ИФВЭ 83-103, Серпухов, 1983.

19. Бушнин Ю.Б., Гресь В.Н., Давыденко Ю.П., Денисов A.C., Желамков А, Иванов Ю.М., Ивочкин В.Т., Лапицкий С.Н., Рзаев P.A., Сахаров В.П., Селезнёв B.C., Смирнов А.И., Суворов В.М., Терехов В.И Формирование и диагностика протонного пучка на установку "КВАРЦ" в режиме медленного вывода. Препринт ИФВЭ 82-130, Серпухов, 1982.

20. Гресь В.Н., Давыденко Ю.П., Лапицкий С.Н., Покровский К., Рахма-тов В.Е., Селезнёв B.C., Терехов В.И. "Тонкая" камера для измерения профилей интенсивных пучков заряженных частиц высоких энергий. Приборы и техника эксперимента, №3, Москва, 1985, стр. 27-29.

21. Акопян М.В., Баталов A.A., Бугорский А.П., Галяев H.A., Горин Ю.П., Гресь В.Н., Денисов С.П., Давыденко Ю.П., Запольский В.Н., Зеленин В.Е., Краснокутский Р.Н., Крючков В.П., Корягин A.C., Котов В.И., Кочетков В.И., Курбаков В.И., Лапицкий С.Н., Лебедев A.A., Медведь С.А., Михайлов B.C., Михайлов Ю.В., Мохов Н.В., Пищальников Ю.М., Рзаев P.A., Селезнёв B.C., Солдатов А.П., Стоянова Д.А., Терехов В.И., Узунян A.B.. Чесноков Ю.А., Шувалов P.C. Адронный канал №23 комплекса меченых нейтрино. Препринт ИФВЭ 86-129, Серпухов, 1986.

22. Галяев H.A., Гресь В.Н., Давыденко Ю.П., Данцевич Г.А., Лапицкий С.Н., Селезнёв B.C., Сенько В.А., Солдатов М.М., Терехов В.И., Чесноков Ю.А. Система измерения профилей пучка на протяжённой трассе канала транспортировки заряженных частиц. Препринт ИФВЭ 85-61, Серпухов, 1985.

23. Баталов A.A., Ветлицкий И.А., Галяев H.A., Гресь В.Н., Гришкин Ю.Л., Давыденко Ю.П., Дуденко В.В., Зайцев А.М., Запольский В.Н., Зеленин В.Е., Котов В.И., Кубаровский В.П., Ландсберг Л.Г., Лапицкий С.Н, Лебедев В.Н., Ломкаци Г.С., Пичугин В.А.,Погорелко О.И., Рзаев P.A., Сахаров В.П.,Селезнёв B.C., Смолянкин В.Т., Терехов В.И., Чёрный С., Чесноков Ю.А. Универсальный канал пучков частий для установки СФИНКС на ускорителе ИФВЭ. Препринт ИФВЭ 87-116, Серпухов.

24. Баранов В.Т., Губриенко К.И., Гуров Г.Г., Кирочкин Ю.И., Курнаев О, Меркер Э.А., Мызников К.П., Рогозинский В.Г, Селезнёв B.C., Тата-ренко В.М., Терехов В.И., Федотов Ю.С. Система инжещии УНК. Препринт ИФВЭ 92-118, Протвино, 1992.

25. Gres V.N., Seleznev V.S., Solodovnik F.M. Wide-range High-Sensitive Chamber to Measure Beam Profiles. In "Proceedings of the Second European Workshop on Beam Diagnostics and Instrumentation for Particle Accelerators. DESY M-9507, Hamburg, Germany, 1995.

26. Бирюков B.M., Гресь B.H., Иванов A.A., Котов В.И., Селезнёв B.C., Тараканов М.В., Терехов В.И., Царик С.В., Чесноков Ю.А. Канал транспортировки частиц высоких энергий, основанный на применении изогнутого монокристалла. In "Proceedings of the Particle Accelerator Conference РАС 95" Dallas, USA, vol 3, p 1948.

27. Агапов O.A., Лапицкий C.H., Муравьёв B.E., Никитенко Б.А., Селезнёв B.C., Сербии В.В. Плёночные люминесцентные экраны. Приборы и техника эксперимента, №2, 1992, стр. 107-109; Instruments and Experimental Techniques, vol. 35, No 2, part 1,1992, Consultants Burean, New York, USA.

28. Seleznev V., Solodovnik F., Vrazhnov M., Wittenburg K. Processing the Information Received by Matrix Beam Detectors. In "Proceeding of the International Conference on Accelerator and Large Experimental Physics Control Systems", Trieste, Italy, 1999, pp 72-74.

29. Алферов B.H., Дунайцев А.Ф., Комаров B.B., Селезнёв B.C., Соловьёв В.Е., Тишин В.Г. Системы автоматизированного управления ускорительным комплексом ИФВЭ. В сборнике "IV Всесоюзный семинар по автоматизации научных исследований в ядерной физике и смежных областях", Протвино, 1986, стр. 11-14.

30. Алфёров В.Н., Ветров П.Б., Давыденко Ю.П., Кузнецов B.C., Любимова Е.Н., Мойбенко А.Н., Петренко С.В., Селезнёв B.C., Соловьёв В.Е, Терехов В.И., Трушин К.И.. Распределённая система управления каналами частиц. В сборнике "Обработка физической информации", ЦНИИ Атоминформ, Ереван, 1988, стр.98-100.

31. Гоцев В.В., Гресь В.Н., Давыденко Ю.П., Дунайцев А.Ф., Лапицкий С., Маконин С.В., Петренко С.В., Романов И.И., Романьков В.М., Селезнёв B.C., Сенько В.А., Сытин А.Н., Терехов В.И. Система диагностики выведенных протонных пучков ускорителя ИФВЭ.

Препринт ИФВЭ 88- 106, Серпухов, 1988.

32. Давыденко Ю.П., Селезнёв B.C., Солодовник Ф.М. Программное обеспечение модернизированной системы диагностики пучка каналов выведенных пучков ускорителя ИФВЭ. В сборнике "XV Совещание по ускорителям заряженных частиц", Протвино, 1996, том 1, стр. 316-320.

33. Афонин А.Г., Давыденко Ю.П., Мамаков П.В., Осипов Э.В., Селезнёв В., Соколов С.В., Трушин К.И. Система обмена информацией на базе последовательной магистрали СУММА. Препринт ИФВЭ 86-13, Серпухов.

34. Гоцев В.В., Давыденко Ю.П., Маконин С.В., Петренко С.В., Романь-ков В.М., Селезнёв B.C., Солодовник Ф.М., Терехов В.И. Электронные модули для системы диагностики пучков частиц. Препринт ИФВЭ 90-12, Протвино, 1990.

35. Давыденко Ю.П., Романьков В.М., Селезнёв B.C., Терехов В.И. Многократное измерения профиля пучка протонов при медленном выводе из синхротрона на 70 ГэВ. Приборы и техника эксперимента, №4, Москва, 1991, стр. 40-43.

36. Иванова Н.С., Ковальцов В.И., Кошелев А.В., Лукьянцев А.Ф., Матюшин А.А., Милюткин В.П., Романов И.Й., Селезнёв B.C., Сытин А.Н., Клаузен М. Модернизация системы диагностики каналов транспортировки выведенных пучков частиц У-70. В сборнике "Труды XVIII Совещания по ускорителям заряженных частиц", Обнинск, Россия, 2002.

37. Kovaltsov V., Loukiantsev A., Matyushin A., Milyutkin V., Romanov I., Seleznev V., Sytin A., Clausen M. Upgrading of Beam Diagnostic System of U-70 Beam Transfer Lines. In "Proceedings of the International Conference on Accelerator and Large Experimental Physics Control Systems", Trieste, Italy, 1999, pp 72-74.

38. Alferov V.N., Dunaitsev A.F., Komarov V.V., Lukyantsev A.F., Seleznev V.S., Solov'ev V.E. The UNK Control System. Basic principles. In "Proceedings of Europhysics Conference on Control Systems for Experimental Physics", CERN 90-08, Geneva, Switzerland, 1990, p 90.

39. Агеев А.И., Алферов B.H., Бардик Ю.И., Ветров П.Б., Воеводин В.П., Голобородько С.Г., Гоцев В.В., Гресь В.Н., Дунайцев А.Ф., Жарков Е.А., Закамский Л.Л., Зелепукин С.А., Елин А.П., Изгаршев С.В., Калистра-тов Е.Н., Ким Л.А., Комаров В.В., Копылов Л.И., Коробов В.Н., Ковальцов В.И., Кренделев В.А., Кузьменко В.Г., Лапицкий С.Н., Лобов И.В., Лукьянцев А.Ф., Матюшин А.А., Меркер Э.А., Михеев М.С., Момот В., Мухин С.А., Обухов Г.А., Орёл О.В., Попов А.В., Селезнёв B.C., Соловьёв В.Е., Сытин А.Н., Терехов В.И., Углеков В.Я., Щербаков Е.Д., Кой-пер Б., Перриолла Ф. Состояние работ по системе управления УНК. В сборнике "XIV Совещание по ускорителям заряженных частиц", Протвино, Россия, 1994, том 2, стр. 152-162.

40. Merker Е.А., Seleznev V.S. Beam Diagnostics in the UNK. In "Proceedings of the Workshop on Advanced Beam Instrumentation", KEK, Tsukuba, Japan, 1991, vol 1, pp 96-104.

41. Баранов B.T., Герасимов А.П., Гоцев B.B., Гресь В.Н., Дунайцев А.Ф., Ким Л.А., Комаров В.В., Крупченков И.В., Лапицкий С.Н., Леонов А.П.,

Логинов А.А., Матвеев М.Ю.. Меркер Э.А., Никитенко Б.А., Петренко С.В., Романов И.И., Селезнёв B.C., Солодовник Ф.М., Сытин А.Н., Терехов В.И. Диагностика пучка в канале инжещии УНК. В сборнике "XIV Совещание по ускорителям заряженных частиц", Протвино, Россия, 1994, том 2, стр. 125-131.

42. Gotsev V., Gres V., Dunaitsev A., Kim L., Komarov V., Lapitsky S., Mat-veev M., Seleznev V., Solodovik F., Sytin A., Terekhov V. Controlling the UNK transfer line beam diagnostics. Nuclear Instruments and Methods, A 352 (1994), pp 199-200.

43. Давыденко Ю.П., Жмулёв Л.С., Никитенко Б.А., Петренко С.В., Рыбин С.И., Селезнёв B.C. и др. Система оцифровки оптического изображения пучка. Препринт ИФВЭ 89-207, Серпухов, 1989.

44. Lapitsky S.N., Lukyantsev A.F., Seleznev V.S., Shevtsov P.V., Tomin S.I. Possible Approach to Creation of Systems for High Energy Proton Beam Losses Measurements (part 1. Physical Aspects and Experimental Results). In "Proceedings of the Third European Particle Accelerator Conference", Berlin, Germany, 1992, vol 2, pp 1052-1054.

45. Lapitsky S.N., Lukyantsev A.F., Seleznev V.S., Shevtsov P.V., Tomin S.I. Possible Approach to Creation of Systems for High Energy Proton Beam Losses Measurements (part 2. Mathematical Aspects and Experimental Results) In "Proceedings of the Third European Particle Accelerator Conference", Berlin, Germany, 1992, vol 2, pp 1055-1057.

46. Clausen M., Shevtsov P., Lapitsky S., Seleznev V. On Possibilities of Beam Loss Measuring Systems. In "Proceedings of the First European Workshop on Beam Diagnostics and Instrumentation for Particle Accelerators", CERN PS/93-35, Geneva, Switzerland, 1993.

47. Amosov V.V., Belikov S.V., Bugorsky A.P., Chesnokov Yu.A., Galyaev N., Gurzhiev S.N., Ermolaev V.I., Ivanilov A.A., Ivanov P.V., Konyushko V.I., Korablyev V.M., Korotkov V.A., Krupnov V.F., Kurnosenko A.I., Lapitsky S.N., Makeev V.V., Makonin S.V., Mukhin A.I., Myagkov A.G., Polya-rush A.Yu., Rzaev R.A., Sapunov Yu.M., Seleznev V.S., Sokolov A.A., Svi-ridov Yu., Terekhov V.I., Uzunyan A.V., Zapolsky V.N. First results

of the 1989 Serpukhov beam-dump experiment. In "Proceedings of EPS Conference on High Energy Physics", Madrid, Spain, 1989.

48. Crisp J., Gubrienko K., Seleznev V. Stripline Detectors for Fermilab Main Injector. В сборнике "XVII Совещание по ускорителям заряженных частиц", Протвино, Россия, 1999, том 1, стр. 236-240.

49. Kurochkin I., Lapitsky S., Mokhov N., Seleznev V. Beam Loss Monitor for Superconducting Accelerators. Препринт ИФВЭ 91-168, Протвино, 1991; Nuclear Instruments and Methods, A 329 (1993), pp 367-370.

50. Lapitsky S., Seleznev V. Superconducting Elektromagnetfor Charged-Par-ticle Accelerator. PCT/SU91/001-49, PCT GAZETTE, No 04/1993, p 1701.

51. Gubrienko 1С, Krouptchenkov I., Makonin S., Seleznev V., Solodovnik F.s Sytin A., Vraznov M., Wittenburg K. Precision Geometric Parameter Gage for Synchrotron Radiation. In "Proceedings of the International Conference on Accelerator and Large Experimental PhysicsControl Systems", San Jose, USA, 2001, pp 573-575.

52. Ломакин E., Вражнов M., Крупченков И., Селезнёв В., Ходырев Ю., Витгенбург К. Исследование нагрева мониторов синхротронного излучения от е V пучков DESY. В сборнике "XIX Совещание по ускорителям заряженных частиц", Дубна, Россия, 2004.

Рукопись поступила 27 декабря 2004 г.

B.C. Селезнев.

Унифицированные детекторы пучков заряженных частиц высоких энергий и их применение в системах диагностики каналов и ускорителей.

Оригинал-макет подготовлен с помощью системы Word. Редактор Н.В.Ежела.

Подписано к печати 30.12.2004. Формат 60x84/16. Офсетная печать. Печ.л. 2,6. Уч.-изд.л. 2,15. Тираж 100. Заказ 4. Индекс 3649.

ЛР №020498 06.04.97.

ГНЦ РФ Институт физики высоких энергий 142280, Протвино Московской обл.

Индекс 3649

РНБ Русский фонд

2007-4 14376

АВТОРЕФЕРАТ, 2004-51, И ФДЭ,.2004

в'4 сч и

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ДЕТЕКТОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ

КВАЗИПОСТОЯННЫХ ПУЧКОВ.

1.1. Отпаянная камера вторичной эмиссии.

1.1.1. Конструкция Отпаянной Камеры Вторичной Эмиссии (ОКВЭ).

1.1.2. Система электродов ОКВЭ.

1.1.3. Изучение характеристик ОКВЭ.

1.2. Отпаянная аргоновая ионизационная камера.

1.3. Абсолютные калибровки и опыт эксплуатации.

1.3.1.Экспериментальная установка "Стенд Испытаний Мишеней".

1.4. Выводы.

Глава 2. ДЕТЕКТОРЫ ДЛЯ МОНИТОРИРОВАНИЯ ПОТЕРЬ ИНТЕНСИВНЫХ ПУЧКОВ.

2.1. Ионизационная камера с 2я-геометрией.

2.1.1. Изучение характеристик фонового излучения в каналах протонного пучка с энергией 70 ГэВ.

2.1.2. Временное разрешение и динамический диапазон воздушной ИК.

2.2. Радиационно-стойкий моиитор потерь для экспериментального комплекса Московской Мезонной Фабрики.

2.3. Выводы.

Глава 3. ПЛЁНОЧНЫЕ ПРОФИЛОМЕТРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПУЧКОВ.

3.1. Общие требования к профиломстрам.

3.2. Многоканальные плёночные камеры вторичной эмиссии.

3.2.1. Другие типы многоканальных камер вторичной эмиссии.

3.3. Многоканальные ионизационные камеры.

3.3.1. Временное разрешение воздушной ионизационной камеры.

3.4. Многоканальные пропорциональные камеры.

3.5. Плёночные люминесцентные экраны.

3.5.1. Кинетика люминесценции при импульсном возбуждении люминофора К-67.

3.6. Выводы.

Глава 4. СИСТЕМЫ ДИАГНОСТИКИ ВЫВЕДЕННЫХ ПУЧКОВ

ИФВЭ.

4.1. Диагностика комплекса каналов пучков У-70.

4.1.1. Состав и характеристики отдельных подсистем.

4.1.2. Единая система диагностики выведенных пучков.

4.1.3. Вопросы построения систем мониторирования потерь пучка.

4.1.3.1. Математическая модель схемы измерений.

4.1.3.2. Экспериментальная проверка модели и полученные результаты.

4.2. Диагностика пучка в канале инжекции УНК.

4.2.1. Оптический профилометр канала инжекции УНК.

4.3.Современная система диагностики пучка каналов.

4.3.1. Оптические профилометры на основе промышленных изделий.

4.4. Выводы.

Глава 5. ДЕТЕКТОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПУЧКОВ УСКОРИТЕЛЕЙ НА СВЕРХВЫСОКИЕ ЭНЕРГИИ.

5.1. Полосковые детекторы для протонных и антипротонных пучков ускорителей ФНАЛ.

5.1.1. Полосковый монитор.

5.1.2. Конструктивные особенности и выбор используемых материалов.

5.1.3. Коррекция отдельных элементов конструкции монитора по из -мерениям.

5.1.4. Измерения характеристик монитора на проволочном стенде и пучке.

5.2. Монитор потерь пучка для сверхпроводящих ускорителей.

5.2.1. Постановка задачи.

5.2.2. Радиационный монитор для СП ускорителей.

5.3. Мониторы синхротронного излучения для ускорителей ДЕЗИ.

5.3.1. Постановка задачи по регистрации геометрических характеристик синхротронного излучения.

5.3.2. Мониторы синхротронного излучения для регистрации геометрических параметров.

5.3.3. Монитор синхротронного излучения для накопителя ДОРИС.

5.3.4. Конструкция и тепловые расчёты МСИ е+е" пучков ДЕЗИ.

5.3.5. Монитор синхротронного излучения для коллайдера ГЕРА.

5.4. Выводы.

Актуальность проблемы.

Наиболее крупные достижения фундаментальной науки, и в первую очередь физики частиц высоких энергий, связаны с созданием сложнейших экспериментальных установок и проведением измерений на выведенных пучках ускорителей. Современные протонные ускорители обладают развитой системой каналов частиц с внешних мишеней. Актуальность проблемы обуславливается необходимостью разработки унифицированных детекторов регистрации основных параметров выведенных пучков ускорителя ИФВЭ и систем диагностики на их основе.

Цель работы.

Целью настоящей диссертационной работы является создание и внедрение унифицированных, надежных , дешёвых детекторов и систем диагностики пучков на их основе.

Научная новизна и результаты, выносимые на защиту :

1. Разработаны, созданы и внедрены на каналах отпаянные приборы измерений интенсивности квазипостоянных пучков. В диапазоне инте-сивности 1010-1013 р/цикл это вторичноэмиссионные камеры, в диапазоне

7 1П

10 -10 р/цикл - газонаполненные ионизационные камеры. Отпа-янные камеры выпускались в Опытном производстве ИФВЭ мелкими партиями.

2. Впервые, в мировой практике, предложена новая формализованная концепция мониторирования потерь пучка заряженных частиц высоких энергий, позволяющая этой системе из разряда второстепенных качественных) перейти в разряд основных, т.е. количественных. Подобная система была успешно апробирована на самом интенсивном канале комплекса ИФВЭ.

3. Предложен оригинальный (2я-) дизайн радиационных мониторов, позволяющий реализовать упомянутую выше концепцию измерений потерь. Постепенное развитие концептуальной конструкции этих детекторов привело к созданию универсального модульного радиационного монитора. Серийный выпуск таких мониторов освоен в

ОЭП ИФВЭ.

4. Создан унифицированный ряд плёночных профилометров, вносящих в пучок очень малое количество вещества (~5мг/см ), с .шагом 1-10 мм. Использование таких профилометров на самом высокоинтенсивном канале №8 позволило, наряду с другими мерами, работать без наращивания биологической защиты. Мелкосерийный выпуск "тонких" профилометров освоен в ОЭП ИФВЭ.

5. Разработаны тонкие ( 15 мг/см ), на полиимидной основе, сцинтилли-рующие пленки и оптические профилометры с использованием таких плёнок внедрены в практику диагностики пучков.

6. Создан универсальный, в вакуумном исполнении, профилометр для

5 13 работы в диапазоне интенсивностей 10-10 част/с и ряд специфических приборов "околомишенной" диагностики пучка, способных работать в пучках высокой плотности и в тяжелых температурных, радиационных условиях.

7. Разработаны длинные и прецизионные полосковые пикапы для диагностики циркулирующих во встречных направлениях протонных и антипротонных пучков "Главного инжектора" и "Рециркулятора" для ФНАЛ. Эти мониторы работают в условиях сверхвысокого

Ю"10 тор) вакуума.

8. Предложен сверхчувствительный радиационный монитор для сверхпроводящих (SSC, УНК) ускорителей на высокие энергии, позволяющий избежать квенчей, обусловленных потерями пучка. Значительное увеличение чувствительности, по сравнению с газонаполненой ионизационной камерой, достигается за счёт размещения монитора в максимуме адронного ливня и использовании жидкого гелия в качестве рабочей среды детектора.

9. Разработаны прецизионные (20мкм) мониторы для измерения геометрических параметров пучков синхротронного излучения накопителя и коллайдера ДЕЗИ. Предложенная конструкция мониторов позволяет работать в условиях сверхвысокого (1(ГП тор) вакуума без дополнительного искусственого охлаждения.

10.Рассмотренные унифицированные детекторы нашли широкое применение в системах диагностики выведенных пучков ИФВЭ, канала инжекции УНК, экспериментального комплекса ММФ ИЯИ РАН, а также в других ускорительных центрах СНГ. Детекторы, рассмотренные в диссертации, выставлялись на многих выставках, три из них удостоины медалей ВДНХ.

Практическая ценность.

Практическая ценность исследований и разработок, входящих в диссертацию, заключается прежде всего в том, что их реализация позволила обеспечить выполнение программы исследований по физике высоких энергий ИФВЭ. Кроме того, все основные приборы диагностики пучка имеют необходимую конструкторскую и технологическую документацию, позволяющую оргонизовать их мелкосерийное производство в ОЭП ИФВЭ. С их применением выполнены все системы диагностики выведенных пучков ускорителя ИФВЭ, а также ряда других институтов.

Апробация результатов и публикации.

Работы, составляющие основу содержания диссертации , опубликованы в журналах "Приборы и техника эксперимента", "Nuclear Instruments and Methods", в сборнике "Обработка физической информации". На два изобретения, связанных с темой диссертации, получены авторские свидетельства. Ряд работ докладывался и опубликован в трудах Международных и Национальных конференций: "European Particle Accelerator Conference", "International Conference on High Energy Accelerators", "International Conference on Accelerator and Large Experimental Physics Control Systems",

EPS Conference on High Energy Physics" "Workshop on Advanced Beam Instrumentation",

Workshop on Beam Diagnostics and Instrumentation for Particle Accelerator", "Совещание по ускорителям заряженных частиц", "Семинар по автоматизации научных исследований в ядерной физике и смежных областях", а также препринтах ИФВЭ.

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения.

5.4. Выводы.

1. Разработаны, изготовлены и испытаны полосковые детекторы для протонных и антипротонных пучков ускорителей ФНАЛ. Решён ряд сложных вопросов, связанных с обеспечением высокой (±0,2 мм) механической точности изготовления, при значительной (1,5 м) длине детекторов, а также их работы при сверхвысоком вакууме (Ю"10 тор). По паре таких детекторов работают, в качестве штатных, на Главном Инжекторе и Рециркуляторе.

2. Впервые, в мировой практике, предложен сверхчувствительный радиационный монитор потерь пучка для сверхпроводящих ускорителей. Это ионизационная камера с 2л:-геометрией электродов, вокруг ионопровода, и использованием жидкого гелия, охлаждающего электромагнит, в качестве рабочего вещества. Расположенный в максимуме адронных каскадов, вызванных потерями первичных протонов сверхвысоких энергий, такой монитор обеспечивает чувствительность в ~106 большую, чем традиционный, установленный на внешней стенке криостата сверхроводящего магнита. Он способен обеспечить защиту электромагнита от квенча на ранних стадиях его развития.

3. Создано три монитора синхротронного излучения для прецизионного (20 мкм) измерения геометрических параметров лептонных пучков ускорителей ДЕЗИ. Другой особенностью этих мониторов является их способность работать в мощных (25 кВт) пучках синхротронного излучения без специального охлаждения. Один из таких мониторов работает на наладочном пучке накопителе ДОРИС, два других- на лептонных пучках в Северном и Южном залах коллайдера ГЕРА.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Главным итогом диссертационной работы является обеспечение программы экспериментальных исследований ИФВЭ по физике частиц высоких энергий, а также разработку ряда приборов диагностики пучка для других физических центров. Основные научные и практические результаты, вошедшие в диссертацию, могут быть кратко сформулированы следующим образом:

1. Сформулированы наиболее важные требования к детекторам диагностики пучков заряженных частиц высоких энергий. Созданы унифицированные и надёжные приборы для основных систем диагностики выведенных пучков. В частности:

• отпаянные камеры для измерения квазипостоянных пучков в широком диапазоне интенсивности. Главными достоинствами таких интенсиметров является их компактность, стабильность характеристик и удобства абсолютных калибровок;

• тонкоплёночные многоканальные профилометры и универсальные, в вакуумном исполнении, приборы, работающие на трёх различных физических принципах: вторичной эмиссии; ионизации газов и газовом усилении. Это позволило профилометрам работать при любой интенсивности пучков с унифицированной в ИФВЭ головной электроникой;

Полная проработка технической и технологической документации на эти детекторы позволила организовать их мелкосерийное изготовление в Опытном производстве Института.

2. Предложена формализованная схема мониторирования потерь интенсивных пучков высоких энергий. Изобретён радиационный монитор с квази 2я-геометрией, предназначенный для реализации этой схемы. Разработана линейная модель "герметичной" системы мониторирования потерь интенсивного пучка. Проведена практическая апробация модели на наиболее интенсивном канале выведенных пучков ускорителя У-70.

3. Разработан ряд детекторов для работы в тяжёлых температурных и радиационных условиях в ИФВЭ и Экспериментальном Комплексе Московской Мезонной Фабрики ИЯИ РАН (г. Троицк).

4. Созданы (совместно с сотрудниками НПО "Пластмассы") "тонкие", на полиимидной основе, сцинтиллирующие плёнки. Оптические профилометры для задач диагностики пучка внедрены в ИФВЭ и ИЯИ.

5. Реализованы системы диагностики выведенных пучков ИФВЭ и, в том числе, канала инжекции в УНК, а также экспериментального комплекса ММФ.

6. Предложен сверхчувствительный радиационный монитор потерь для сверхпроводящих ускорителей, позволяющий избежать квенчей, обусловленных потерями пучка. Значительное увеличение чувствительности, по сравнению с газовой ионизационной камерой, достигается за счёт размещения монитора в максимуме адронного ливня и использовании жидкого гелия в качестве рабочего вещества детектора.

7. Разработаны прецизионные полосковые пикап-электроды для диагностики циркулирующих во встречных направлениях протонных и антипротонных пучков "Главного инжектора" и "Рециркулятора" ФНАЛ (США).

8. Созданы прецизионные мониторы синхротронного излучения накопителя ДОРИС и коллайдера ГЕРА для ДЕЗИ (Германия).

В заключение автор выражает искреннюю признательность и глубокую благодарность профессору А.Ф. Дунайцеву и профессору В.И. Котову за их постоянную помощь и поддержку на всех этапах выполнения этой работы.

Я признателен дирекции ИФВЭ за предоставленную возможность заниматься интересной и ответственной работой. Благодарю сотрудников подразделений ОЭА, ОП, ОЭФ, ОНФ, ОУНК, ОУУ-7С), ОЭП и др., с кем приходилось взаимодействовать в процессе проведения работы.

Особая благодарность моим коллегам и соавторам: В.Н. Алфёрову, В.Н. Асанову, А.Г. Афонину, Р.А. Барабанову, Г.И. Бритвичу, А.П. Бугорскому, Ю.Б. Бушнину, М.Ю. Вражнову, Н.А. Галяеву, В.И. Гаркуше, В.В. Гоцеву,

B.Н. Гресю, К.И. Губриенко, Ю.П. Давыденко, Г.А. Данцевичу, С.П. Денисову, В.Н. Запольскому, В.Г. Заручейскому, Н.С. Ивановой, В.И. Ковальцову, В.В. Комарову, А.В. Кошелеву, Г.И. Крупному, И.И. Крупченкову, И.В. Курочкину, Л.Г. Ландсбергу, С.Н. Лапицкому, В.Н. Лебедеву, А.П. Леонову, Б.И. Лесникову, Е.Н. Ломакину, А.Ф. Лукъянцеву,

C.В. Маконину, Н.К. Марчихину, А.А. Матюшину, Э.А. Меркеру, В.П. Милюткину, Н.В. Мохову, К.П. Мызникову, Б.А. Никитенко, В.Н. Пелешко, С.В. Петренко, Я.Н. Расцветалову, Р.А. Рзаеву, И.И. Романову, В.А. Сенько, М.А. Слепцову, М.М. Солдатову, В.Е. Соловьёву, Ф.М. Солодовнику, А.Н. Сытину, В.И. Терехову, А.В. Харламову, Ю.С. Ходыреву, Ю.А. Чеснокову.

Я также благодарен за неоценимую помощь коллегам из других центров: А.С. Денисову, А.И. Смирнову, В.М. Суворову (ПИЯФ, г. Гатчина); С.В. Акулиничеву, В.К. Горбунову, М.И. Грачёву, П.Н. Рейнгард-Никулину,

A.В. Фещенко (ИЯИ РАН г. Троицк);

B.И. Белякову-Бодину, A.M. Зинину, В.Т. Смолянкину (ИТЭФ г. Москва); Jim Crisp, (FNAL, USA), R. Johnson (SSC, USA), R Shafer (LNL, USA);

O. Kaul, H. Schultz, K. Wittenburg (DESY, Germany).

1. Бугорский А.П., Вовенко А.С., Горячев В.Н. и др. Координат}те дельта-камеры для измерения параметров интенсивных пучков частиц. Препринт ИФВЭ 75-43, Серпухов, 1975.

2. Божко Н.И., Бугорский А.П., Горячев В.Н. Трансформаторы тока для измерения интенсивности выведенных протонных пучков. Препринт ИФВЭ 74-129, Серпухов, 1974.

3. Меркер Э.А. Устройство для прецизионного измерения координат и формы выведенного пучка протонов. Препринт ИФВЭ 75-20, Серпухов, 1975.

4. Бородин В.Е., Крупный Г.И., Крючков В.П. и др. Нейтринный пучок ИФВЭ. Потери частиц и радиационная обстановка на трассе транспортировки. Препринт ИФВЭ 76-90, Серпухов, 1976.

5. Гвахария Т.В., Гресь В.Н., Давыденко Ю.П., Дунайцев А.Ф., Лапицкий С.Н., Селезнев B.C., Сенько В.А., Солодовник Ф.М., Терехов В, Филимонов Б.Б.

6. Унифицированные средства диагностики выведенных протонных пучков на каналах ИФВЭ. В сборнике «Труды IX Всесоюзного Совещания по ускорителям заряженных частиц», Дубна, 1985, т.1,стр. 253-255.

7. Garwin E.L., Dean N. In "Proceedings of Symposium on Beam Intensity Measurement", Daresbury, England, 1968.

8. Дышкант Ф.С., Суляев P.M. Детекторы для измерения интенсивности протонного пучка в широком диапазоне. Препринт ИФВЭ 82-197, Серпухов, 1982.

9. Kapitza P.L. Philos. Magazine, 45 (1923) р 989.

10. Stenglass E.J. Physics Review, vol. 108, 1957, p 1.

11. Ковалёв В.П. Вторичные электроны. Энергоатомиздат, Москва, 1987.

12. De Parry Т. and Ratner L.G. IEEE Trans. Nucl. Sci., NS-16 (1969), p 923-926.

13. Agoritsas V., Witkover R.L. IEEE Trans. Nucl. Sci., NS-26 (1979), p 33553357.

14. Lapitsky S.N., Rakmatov V.E., Seleznev V.S. The Sealed Beam Intensity Monitors. In "Proceedings of the Third European Particle Accelerator Conference", Berlin, Germany, 1992, vol. 2, pp 1106-1108.

15. Гусев Г.А. Тлеющий разряд в технологии ЭВП. ЦНИИ "Электроника", Москва, 1980.

16. Плисковский В.Я. Конструкционные материалы и элементы вакуумных систем. "Машиностроение", Москва, 1976.

17. Мачурин Е.С., Клёнов Г.И., Владимиров В.В. и др. Фольги для окон вывода промышленных электронных ускорителей с повышенной плотностью тока. Приборы и Техника Эксперимента, №2, Москва, 1987, стр. 22-25.

18. Барабаш А.С., Голубев А.А. Казаченко О.В. и др. Очистка благородных газов, метана и азота от электроотрицательных примесей хромсшикат-ным адсорбентом. Препринт ИЯИ П-0189, Москва, 1981.

19. Будагов Ю.А., Мерзон Г.И., Ситар Б., Чечин В.А. Ионизационные измерения в физике высоких энергий. Энергоатомиздат, Москва, 1988.

20. Levine G., Swartz Н. Non Saturating Ionization Chamber for High Intensity External Proton Beam. Rev. Sci. Insts., vol. 34, No 12, pp 1398-1399.

21. Agoritsas V. A Sealed Metal Argon Ionization Chamber (Argonion). Preprint CERN 81-7, Geneva, Switzerland, 1981.

22. Маконин C.B., Петренко С.В., Селезнёв B.C., Терехов В.И. Широкодиапазонный измеритель интенсивности пучка Серпуховского ускорителя. Препринт ИФВЭ 86-180, Серпухов, 1986; Приборы и Техника Эксперимента, №3, Москва, 1988, стр. 26-29.

23. Ходырев Ю.С. Частное сообщение.

24. Балицкий А.В. Технология изготовления вакуумной аппаратуры. Энергия, Москва, 1974.

25. Вандекастеле К. Активационный анализ с использованием заряженных частиц. "Мир", Москва, 1991.

26. Установка для исследования мишеней, облучаемых протонным пучком высокой плотности. Препринт ИФВЭ 85-132, Серпухов, 1985.

27. Гоцев В.В., Маконин С.В., Петренко С.В., Селезнёв B.C., Солодовник Ф., Терехов В.И., Холоденко Г.М. Измеритель относительного распределения интенсивности пучка по банчам при быстром выводе. Препринт ИФВЭ 89-19, Серпухов, 1989.

28. Харламов А.В. Частное сообщение.

29. Dehning В., Ferioli F., Friesenbichler W., Gschwendtner E. LHC Beam Loss Monitor System Design. CERN, BIW02, 2000.

30. Agoritsas V., Beck F., Benincasa G.P., and Bovigny J.P.

31. A Microprocessor-based system for continuous monitoring of radiation levels around the CERN PS and PSB accelerators. NIM, A247 (1986) pp 44-49.

32. VanGinneken A., Edwards D. and Harrison M. Beam Loss. In "Proceedings of the US Particle Accelerator School" Cornell University, USA, 1988, pp 20342073.

33. Hornstra F. The System for Precise Measurement of Accelerator Extraction Efficiency. NIM, 128 ( 1975 ) p 435.

34. Hailing A., Zagel J. and Hahn A. The Design and Performance of a High Sensitivity Loss Monitor System for use in the Fermilab Antiproton Rings. FERMILAB Conf-93/110./

35. Lundy R., Sutter D. A System for Monitoring Proton Losses from the NAL Main Accelerator. IEEE Trans. Nucl. Sci., NS-18, No 3, 1971, pp 596-598.

36. Малышев E.K., Засадыч Ю.Б., Стабровский С.А. Газоразрядные детекторы для контроля ядерных реакторов. Энергоатомиздат, Москва, 1991.

37. Barlow A., Colchester R., Kropf Н., Turner S. The ISR Beam Loss Detection and Location System. CERN 74-6, Geneva, Switzerland, 1974.

38. Witkover R.L. Microprocessor Based Beam Loss Monitor System for the AGS.

39. EE Trans. Nucl. Sci., NS-26, No 3, 1979, pp 3313-3315.

40. Wittenburg K. Preservation of Beam Loss Induced Quenches, Beam Lifetime and Beam Loss Measurements with the HERA-p Beam-Loss-Monitor System. DESY 94-003, Hamburg, Germany, 1994.

41. Абрамов A.M., Казанский Ю.А., Матусевич E.C. Основы экспериментальных методов ядерной физики. Атомиздат, Москва, 1977.

42. Баранов Д.С., Калиновский А.Н., Никитин Ю.П. и др.

43. Спектры вторичных частиц, возникающие при взаимодействии протонов с ипульсами 70 Гэв с с ядрами протяженной мишени. Препринт ИФВЭ 74-132, Серпухов, 1974.

44. Калиновский А.Н., Мохов Н.В., Никитин Ю.П. Прохоэ/сдение частицвысоких энергий через вещество. Энергоатомиздат, Москва, 1985.

45. Лапицкий С.Н. и Селезнев B.C. Устройство для контроля потерь пучкаускоренных заряженных частиц высокой энергии. Авторское свидетельство № 1829884, от 13 октября 1992.

46. Lapitsky S.N., Kurochkin I.A., Mokhov N.V., Seleznev V.S.

47. The Concept of Beam Loss Monitors Design and their Implementation at

48. EP. In "Proceedings of the XV International Conference on High Energy Accelerators", Hamburg, Germany, 1992, pp 242-244.

49. Seleznev V., Khodyrev Yu., Krouptchenkov I., Lomakin E., Sytin A. Loss Monitoring of 70 Gev Proton Beam. In "Proceedings of the Eighth European Particle Accelerator Conference", Paris, France, 2002, pp 1972-1974.

50. Вальтер А.К., Золюбовский И.И. Ядерная физика, ХГУ, Харьков, 1991.

51. Афонин А.Г., Галяев Н.А., Давыденко Ю.П., Калайдов А.В., Лапицкий С.Н., Мойбенко А.Н., Петренко С.В., Рзаев Р.А., Селезнёв B.C., Сень-ко В.А., Солодовник Ф.М., Сытин А.Н., Терехов В.И., Чесноков Ю.А., Филимонов Б.Б.

52. Система измерения потерь пучка канала №8. Препринт ИФВЭ 89-128, Серпухов, 1989.

53. Nakagawa Н., Shibata S., Hiramatsu S. et al. Beam-Loss Monitoring Systemwith Free-Air Ionization Chambers. Nuclear Instruments and Methods, 174 (1980), pp 401-409.

54. Plum M. and Brown D. Response of Air-Filled Ion Chambers to High-Intensity Radiation Pulses. In "Proceedings of the 1993 Particle Accelerator Conference", Washington, USA, vol 3, pp 2181-2183.

55. Lapitsky S.N., Kurochkin I.A., Seleznev V.S. Development and Investigationof the 2k Beam Loss Monitors for Super-High Energy Accelerators. In "Proceedings of the 1993 Particle Accelerator Conference", Washington, USA, vol 3,pp 2190-2192.

56. Акимцев А.И., Герцев К.Ф., Журавлёв A.A. и др.

57. Система измерения азимутального распределения потерь частиц в ускорителе ИФВЭ. Препринт ИФВЭ 78-154, Серпухов, 1978.

58. Gorbunov V., Gratchev М., Seleznev V., Yabzhanov V. The MMF Experimental Area Control System: Proton Beam Diagnostics and Upgrading Control of Magnet Power Supplies. In "European Particle Accelerator Conference", FRP35F, London, UK, 1994, p 181.

59. Бушнин Ю.Б., Селезнев B.C., Терехов В.И. Интеграторы пико- инапоамперных токов. Препринт ИФВЭ 83-103, Серпухов 1983.

60. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатовизмерений. Энергоатомиздат, Ленинград, 1985.

61. Астахин В.В., Трезвов В.В., Суханова И.В. Электроизоляционные лаки, пленки и волокна. Химия, Москва, 1986.

62. Векслер В., Грошев Л., Исаев Б. Ионизационные методы исследования излучений. Гостехиздат, Москва-Ленинград, 1950.

63. Заневский Ю.В. Проволочные детекторы элементарных частиц. Атомиздат, Москва, 1978.

64. Sauli F. Principles of Operation of Multiwire, Proportional and Drift Chambers, CERN Report 77-09, 1977.

65. Gres V. N., Seleznev V. S., Solodovnik F. M. Wide-range High-Sensitive Chamber to Measure Beam Profiles. Proceedings of the Second European Workshop on Beam Diagnostics and Instrumentation for Particle Accelerators. DESY M-9507, Hamburg, Germany, 1995.

66. Sauli F. GEM: A new Concept for Electron Amplification in Gas Detectors.

67. Nuclear Instruments and Methods, A 386 (1997), pp 531-534.

68. Бирюков B.M., Гресь B.H., Иванов A.A., Котов В.И., Селезнёв B.C., Тараканов М.В., Терехов В.И., Царик С.В., Чесноков Ю.А.

69. Канал транспортировки частиц высоких энергий, основанный на применении изогнутых монокристаллов. Препринт ИФВЭ 95-14, Протвино, 1995. In "Proceedings of the Particle Accelerator Conference РАС 95", Dallas, USA, vol 3,p 1948.

70. Серга E.B. Исследование и разработка цифрового телевизионного метода диагностики пучков заряженных частиц. Препринт ИФВЭ 91-7, Протвино, 1991.

71. Давыденко Ю.П., Жмулёв Л.С., Никитенко Б.А., Петренко С.В., Рыбин С.И., Селезнёв B.C., Солодовник Ф.М., Терехов В.И. Система оцифровки оптического изобраэюения пучка. Препринт ИФВЭ 89-207, Серпухов, 1989.

72. Баратов Д.Г., Бугорский А.П., Вовенко А.С. и др. Нейтринный пучок

73. ИФВЭ. 1. Общее описание и основные характеристики. Препринт ИФВЭ 76-84, Серпухов 1976.

74. Давыденко Ю.П., Селезнёв B.C., Солодовник Ф.М. Программноеобеспечение модернизированной системы диагностики пучка каналов выведенных пучков ускорителя ИФВЭ. В сборнике "ХУ Совещание по ускорителям заряженных частиц", Протвино, 1996, том 1, стр 316-320.

75. Афонин А.Г., Давыденко Ю.П., Мамаков П.В., Осипов Э.В., Селезнёв B.C. Соколов С.В., Трушин К.И. Система обмена информацией на базе последовательной магистрали СУММА. Препринт ИФВЭ 86-13, Серпухов, 1986.

76. Бушнин Ю.Б., Денисенко А.А., Дунайцев А.Ф. и др. Аналого-цифровой преобразователь наносекундных импульсов. Приборы и Техника Эксперимента, №3, Москва, 1980, стр. 80-83.

77. Гоцев В.В., Давыденко Ю.П., Маконин С.В., Петренко С.В., Романьков В., Селезнёв B.C., Солодовник Ф.М., Терехов В.И. Электронные модули для системы диагностики пучков частиц. Препринт ИФВЭ 90-12, Протвино, 1990.

78. Буянов Э.Г., Матвеев М.Ю., Суходольский С.А. Автономный каркасный контроллер АКК-19. Препринт ИФВЭ 90-19, Протвино, 1990.

79. Волкова Л.А. Гасанбеков P.M., Екимов А.В. и др. Отобраэ/сение графической информации на индикаторах с телевизионным растром. Препринт ИФВЭ 80-71, Серпухов, 1980.

80. Давыденко Ю.П., Романьков В.М. Селезнёв B.C., Терехов В.И. Многократное измерение профиля пучка протонов при медленном выводе из синхротрона на 70 ГэВ. Препринт ИФВЭ 90-13, Протвино, 1990; Приборы и Техника Эксперимента , №4, Москва, 1991, стр. 40-43.

81. Germany, 1992, vol 2, pp.1055-1057.

82. Тихонов A.H., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. Наука, Москва, 1974.

83. Боровков А.А. Математическая статистика. Наука, Москва, 1984.

84. Демиденко Е.З. Линейная и нелинейная регрессии. Финансы и статистика, Москва, 1981.

85. Пытьев Ю.П. Математические методы интерпретации экспериментов. Высшая школа, Москва, 1989.

86. Зенин Г.П., Макагонов А.В., Пытьев Ю.П., Шевцов П.В. Метод редукциив задаче обработки и интерпретации данных многошарового спектрометра Боннера. Препринт ИФВЭ 87-177, Серпухов, 1987.

87. Баранов В.Т., Губриенко К.И., Гуров Г.Г., Кирочкин Ю.И., Курнаев О.В., Меркер Э.А., Мызников К.П., Рогозинский В.Г., Селезнёв B.C., Татаренко В.М., Терехов В.И., Трофимов Ю.Д., Федотов Ю.С.

88. Система инжекции УНК. Препринт ИФВЭ 92-118, Протвино, 1992.

89. Gotsev V., Gres V., Dunaitsev A., Kim L., Komarov V., Lapitsky S., Matveev M., Seleznev V., Shevtsov P., Solodovnik F., Sytin A., Terekhov V. Controlling the UNK transfer line beam diagnostics. Nuclear Instruments and Methods, A 352 (1994), pp 199-200.

90. Алфёрова О.И., Бушнин 10.Б., Денисенко А.А. и др. Система унифицированных модулей многоканального анализа "СУММА". "Приборы и техника эксперимента", №4, 1975, стр. 56-57.

91. Меркер Э.А. Разработка и создание устройств диагностики пучка в системах вывода из У-70. Препринт ИФВЭ 89-152, Серпухов, 1989.

92. Merker Е.А., Seleznev V.S. Beam Diagnostics in the UNK. In "Proceedings of the Workshop on Advanced Beam Instrumentation", KEK, Tsukuba, Japan, 1991, vol l,pp 96-104.

93. Данцевич Г.А., Екимов A.B., Сытин A.H. Автономный контроллер каркаса на базе микропроцессорного набора серии К580. Препринт ИФВЭ 84-41, Серпухов, 1984.

94. Alferov V.N., Dunaitsev A.F., Komarov V.V., Lukyantsev A.F., Seleznev V.S. Tishin V.G., Vagin A. The UNK control system. Basic principles. In "Proceedings of Europhysics Conference on Control Systems for Experimental

95. Physics", CERN 90-08, Geneva, Switzerland, 1990, p 90.

96. VMEbus Specification. ANSI/IEEE STD 1014, 1987.

97. Матюшин А.А. Разработка аппаратуры унифицированных контроллеров оборудования для систем управления электрофизическими установками ускорителей. Препринт ИФВЭ 2002-13, Протвино, 2002.

98. Bardik Yu., Kallistratov Е., Makhnachev A. et. al. Microcontrollers applications for IHEP accelerator control. In "Proceedings of the International Conference on Accelerator and Large Experimental Physics Control Systems",

99. Chicago, USA, 1995, pp 980-982.

100. Controller Area Network. Protocol Specification, Version 2.0. Robert Bosch GmbH, 1991.

101. Data Translation Inc., home page, www.datx.com.

102. Вражнов М.Ю., Солодовник Ф.М. Распределённая ТВ-система диагностики пучка реального времени. В сборнике "ХУ11 Совещание по ускорителям заряженных частиц", Протвино, Россия, 2000, том 1, стр. 282-288.116.http://www-fmi.fnal.gov/history. html

103. Perricone М. Recycler Beam Makes Smooth Debut. Fermi News, vol 22, n.5, 1999, pp 4-6.1 http://www-fmi.fnal.gov/fmiinternal/MITechnicalDesign/

104. Borer J. and Jung R. Diagnostics. CERN 84-14, Geneva, Switzerland, 1984.

105. Schafer R.E., Webber R.C., Nicol Т.Н. Fermilab Energy Doubler Beam Position Detector. IEEE Transactions on Nuclear Science, vol. NS 23, No 3, 1981.

106. Scutte W., Мер K.H. Beam Position Pick-ups in Straight Sections of the HERA Proton Ring. Preprint DESY HERA 88-09, Hamburg, Germany, 1983.

107. Crisp J., Gubrienko K., Seleznev V. Stripline Detector for Fermilab Main Injector. В сборнике "XVI Совещание по ускорителям заряженных частиц" Протвино, Россия, 2000, том 1, стр. 236-240.

108. Bossart R. Beam Position Monitors for Antiprotons. CERN 78-8, Geneva, Switzerland, 1978.

109. CrispJ. Частное сообщение.

110. Ng King Yuen. Impedances of Beam Position Monitors. Preprint FN-444, Batavia, USA, 1986.

111. Kurochkin I., Lapitsky S., Mokhov N., Seleznev V. Beam Loss Monitor for Superconducting Accelerators. Препринт ИФВЭ 91-168, Протвино, 1991; Nuclear Instruments and Methods, A 329 (1993), pp 367-370.

112. Lapitsky S., Seleznev V. Superconducting Elektromagnetfor Charged-Particle

113. Accelerator. PCT/SU91/001-49, PCT GAZETTE, No 04/1993, 1993, p 1701.

114. Маслов M.A., Мохов H.B. О допустимом энерговыделении в сверхпроводящих обмотках магнитов при импульсном облучении частиг(ами высоких энергий. Препринт ИФВЭ 81-128, Серпухов, 1981.

115. Baishev I., Drozhdin A., Mokhov N. Beam Loss and Radiation Effects in the SSC Lattice Elements. SSCL-306, Dallas, USA, 1990.

116. Shafer R., Gerig R., Baumbaugh A.and Wegner C. The Tevatron Beam Position and Beam Loss Monitoring Systems. In "Proceedings of the International Conference on High Energy Accelerators", FNAL, USA, 1983, pp 609-.

117. Справочник no физическим и техническим основам криогеники. Энергоатомиздат, Москва, 1985.

118. Hernandez J.P. Electron self-trapping in liquids and dense gases. Reviews of Modern Physics, vol. 63, No. 3, 1991, pp 675-696.

119. Шикин В.Б. Подвижность зарядов в жидком, твёрдом и плотном газообразном гелии. Успехи физических наук, том 121, вып 3, 1977, стр. 457-497.

120. Martin P.S. Design and Operation of the Quench Protection System for the Fermilab Tevatron. FNAL, Batavia, USA, 1988, pp 2074-2095.

121. Brown K.A. Correlation of Beam Loss to Residual Activation in the AGS. In "Proceedings of the 1991 IEEE Particle Accelerator Conference", San Francisco, USA, 1991, vol. 2, pp 825-827.

122. Gianfelice-Wendt and Luminosity Upgrade Group DESY. HERA Upgrade Plans. DESY M 98-06, Hamburg, Germany, 1998.

123. Seidel M, частное сообщение.

124. Handbook on Synchrotron Radiation. Edited by Koch E. North-Holland Publishing Company, Amsterdam-New York-Oxford, 1983.

125. Mrotzek G., Gernik R., Flaherty J.,Quinn P. Photon Beam Position Monitor on the SRS at Daresbury. In "Proceedings of 4-th European Particle Accelerator Conference", London, England, 1994, vol 2, pp 1563-1565.

126. Mrotzek G. and Fitzgerald J. Performance and Progress of Daresbury Photon Beam Tungsten Vane Monitor System. DL-P-96-025, CLRC, England, 1996.

127. Heald S. A Simple Photoelectron X-ray Beam Position Monitor for Synchrotron Radiation. In "Proceedings of the International Conference on X-ray and VUV Synchrotron Radiation Instrumentation" Stanford University, USA,1985.

128. Shu D., Matazavi P., Rarback H., Howells M. Application of Heat Pipes for

129. High Thermal Load Beam Lines. Nuclear Instruments and Methods, A 246 (1986), pp 417-422.

130. Mortazani P., Woodle M., Rarback H., Shu D., Howeiis M. High Flux Photon Beam Monitor. Nuclear Instruments and Methods, A 246 (1986), pp 389-393.146.http://www-hasylab.desy.de/facility/dons/photonJlux.

131. Jahresbericht DORIS, 1989, p 119.

132. Brefeld W. Formulas for Accelerator Physics and Synchrotron Radiation. DESY, Hamburg, Germany, 1998.

133. Ломакин E., Вражнов M., Крупченков И., Селезнёв В., Ходырев Ю., Виттенбург К. Исследование нагрева мониторов синхротронного излучения от е+е~ пучков DESY. В сборнике "XIX Совещание по ускорителям заряженных частиц", Дубна, Россия, 2004.

134. Кулипанов Г.Н., Скринский А.Н. Использование синхротронного излучения: состояние и перспективы. Успехи физических наук, том 122, вып 3, 1977, стр. 369-418.

135. Исаченко В.П., Осипов В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. Энергоиздат, Москва, 1982.

136. Шуп Т. Прикладные численные методы в физике и технике. Высшая школа, Москва, 1990.

137. Эспе В. Технология электровакуумных материалов. Госэнергоиздат, Москва, 1962.

138. Linear Transfer Mechanism LTM Series and Motor Driven SLTM Series. Operating Instruction. Vacuum Generators, England, 1996.