Прототип криогенной корпускулярной водородной мишени для эксперимента PANDA

Resumo

Регулярный монодисперсный поток сферических микромишеней твердого водорода или дейтерия с варьируемым диаметром в несколько десятков мкм и частотой от нескольких десятков до нескольких сотен кГц востребован в качестве внутренних мишеней в физических экспериментах на ускорителях. Статья посвящена модификации и запуску прототипа криогенной корпускулярной водородной мишени, в которой происходит трансформация поступающего в установку газа в поток сферических микромишеней. В мишени реализуются процессы криогенного охлаждения и ожижения газа, формирования жидкой микроструи и управляемого монодисперсного разбиения ее на капли одинакового размера с последующим замораживанием капель и образованием микромишеней при инжекции в вакуум. Прототип мишени включает криогенную, вакуумную и газовую системы, а также системы контроля и оптической диагностики параметров микромишеней. Модифицированный прототип мишени обеспечил стабильные монодисперсные режимы генерации микромишеней диаметром 20–50 мкм при частоте генерации 260–465 кГц.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

П. Федорец

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Autor responsável pela correspondência
Email: pavelfedo933@gmail.com
Rússia, 123182, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

В. Чернецкий

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: pavelfedo933@gmail.com
Rússia, 123182, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

П. Балануца

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: pavelfedo933@gmail.com
Rússia, 123182, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

A. Герасимов

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: pavelfedo933@gmail.com
Rússia, 123182, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

A. Голубев

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: pavelfedo933@gmail.com
Rússia, 123182, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

Л. Гусев

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: pavelfedo933@gmail.com
Rússia, 123182, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

А. Долголенко

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: pavelfedo933@gmail.com
Rússia, 123182, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

А. Канцырев

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: pavelfedo933@gmail.com
Rússia, 123182, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

В. Карасев

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: pavelfedo933@gmail.com
Rússia, 123182, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

Н. Кристи

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: pavelfedo933@gmail.com
Rússia, 123182, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

Е. Ладыгина

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: pavelfedo933@gmail.com
Rússia, 123182, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

С. Макагонов

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: pavelfedo933@gmail.com
Rússia, 123182, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

В. Панюшкин

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: pavelfedo933@gmail.com
Rússia, 123182, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

А. Панюшкина

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: pavelfedo933@gmail.com
Rússia, 123182, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

И. Тарасенко

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: pavelfedo933@gmail.com
Rússia, 123182, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

А. Халявин

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: pavelfedo933@gmail.com
Rússia, 123182, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

Bibliografia

  1. Schwarz C. and the PANDA Collaboration // J. Phys.: Conf. Ser. 2012. V. 374. P. 012003. https://doi.org/10.1088/1742-6596/374/1/012003
  2. PANDA collaboration. // Letter of Intent for: PANDA. 2004.
  3. https://www.panda.gsi.de/
  4. Täschner A., Köhler E., Ortjohann H.-W., Khoukaz A. // Nucl. Instrum. Meth. A. 2011. V. 660. № 1. P. 22. https://doi.org/10.1016/j.nima.2011.09.024
  5. PANDA collaboration. // Technical Design Report for the PANDA Internal Targets. 2012. https://fair-center.eu/fileadmin/fair/publications_exp/PANDA_Targets_TDR.pdf
  6. Fedorets P., Chernyshev V., Semenov A., Büscher M., Chernetsky V., Bukharov A. // AIP Conf. Proc. 2006. V. 814. P. 614. https://doi.org/10.1063/1.2176552
  7. Борисов В.М., Кошелев К.Н., Прокофьев А.В., Хаджийский Ф.Ю., Христофоров О.Б. // Квантовая электроника. 2014. V. 44. № 11. P. 1077.
  8. Nakano M., Abe T., Endo A. // Proceedings of SPIE. The International Society for Optical Engineering. 2004. V. 5537. P. 1. https://doi.org/10.1117/12.555468
  9. Hansson B.A.M., Hemberg O., Hertz H.M., Berglund M., Choi H.-J., Jacobsson B., Janin E., Mosesson S., Rymell L., Thoresen J., Wilner M. // Review of Scientific Instruments. 2004. V. 75. № 6. P. 2122. https://doi.org/10.1063/1.1755441
  10. Song I., Iwata K., Homma Y., Watanabe M., Kawamura T., Okino A., Horioka K., Hotta E., Mohanty S.R., Yasuoka K. // Jpn. J. Appl. Phys. 2005. V. 44. № 12. P. 8640. https://doi.org/10.1143/JJAP.44.8640
  11. Suganuma T., Abe T., Komori H., Takabayashi Y., Endo A. // Proceedings of SPIE. The International Society for Optical Engineering. 2004. V. 5662. P. 367. https://doi.org/10.1117/12.596356
  12. Chkhalo N.I., Garakhin S.A., Lopatin A.Y., Nechay A.N., Pestov A.E., Salashchenko N.N., Toropov M.N., Tsybin N.N., Golubev S.V., Vodopyanov A.V., Yulin S. // Appl. Phys. Lett. 2018. V. 112. P. 221101. https://doi.org/10.1063/1.5016471
  13. Trostell B. // Nucl. Instrum. Meth. A. 1995. V. 362. P. 41. https://doi.org/10.1016/0168-9002(95)00302-9
  14. Ekström C., Friden C.-J., Jansson A., Karlsson J., Kullander S., Larsson A., Norman G. and the WASA Collaboration //Nucl. Instrum. Meth. A. 1996. V. 371. P. 572. https://doi.org/10.1016/0168-9002(96)00009-5
  15. Afonasyev V., Borgs W., Boukharov A., Büscher M., Gerasimov A., Ginevskiy A., Goryachev V., Gusev L., Dmitriev A., Orlov A., Podchasky S., Semenov A., Tarasenko I., Hohlov V., Chernetsky V., Chernyshov V., Chumakov M. Preprint ITEP 9-05. Moscow: ITEP, 2005.
  16. Boukharov A.V., Büscher M., Gerasimov A.S., Chernetsky V.D., Fedorets P.V., Maryshev I.N., Semenov A.A., Ginevskii A.F. // Phys. Rev. Lett. 2008. V. 100. P. 174505. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.100.174505
  17. Riabzev S., Veprik A., Vilenchik H., Pundak N. // Cryogenics. 2009. V. 49. № 1. P. 7. https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2008.08.002
  18. Wang C., Hartnett J. // Cryogenics. 2010. V.50. № 5. P. 336. https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2010.01.003
  19. Kantsyrev A.V., Panyushkin V.A., Balanutsa P.V., Bogdanov A.V., Gerasimov A.S., Golubev A.A., Demekhin V.I., Dolgolenko A.G., Kristi N.M., Ladygina E.M., Lushchevskaya E.V., Fedorets P.V., Chernetsky V.D., Paniushkina A.N., Vasiliev V.V., Büscher M. // Phys. Atom. Nucl. 2019. V 82. № 12. P. 1665. https://doi.org/10.1134/S1063778819120135
  20. Панюшкин В.А. Свидетельство государственной регистрации программы для ЭВМ, RU2021669446. 16.11.2021.
  21. EPICS Experimental Physics and Industrial Control System. 2021. http://www.aps.anl.gov/epics/
  22. Букреева С.И., Гончаренко Ю.М., Семенов П.А. // ПТЭ. 2017. № 2. С. 40. https://doi.org/10.7868/S0032816217020021
  23. Lord Rayleigh // Proc. London Math. Soc. 1879. V.10. P. 4.
  24. Lord Rayleigh // Phil. Mag. 1892. V. 34. P. 145.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
2. Fig. 1. Drawing of the appearance (structure) of the target (left) and a photograph of the target cryostat (right).

Baixar (459KB)
3. Fig. 2. Schematic diagram of the cryostat prototype of the cryogenic corpuscular hydrogen target.

Baixar (641KB)
4. Fig. 3. Shadowgraphic image of a hydrogen jet and a monodisperse droplet flow in the VRS mode. A glass confuser attachment (nozzle) with an internal diameter of 28 μm and a glass gateway are installed. The generation frequency of microtargets is 465 kHz. Frame exposure is 900 ns.

Baixar (251KB)
5. Fig. 4. Photograph of the monodisperse jet formation chamber. At the top is an overview photograph of the gateway and the KFMS chamber with the cryostat housing removed, at the bottom left is a photograph of the gateway, at the bottom right is a photograph of the KFMS chamber with windows installed.

Baixar (414KB)
6. Fig. 5. Enlarged image of the profile of the manufactured flow channels of glass confuser nozzles.

Baixar (197KB)
7. Fig. 6. The main window of the Nozzle calibrate program for determining the spatial displacement and angular deviation of the nozzle device and the parameters of the microtarget flow.

Baixar (259KB)

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024