м-
УДК 539.1.07
Работа выполнена в Институте физики высоких энергий (г.Протвино).
Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, член-корр. Р С.П.Денисов, доктор физико-математических наук В.М.Самсонов, доктор физи математических наук А.М.Таратин.
Ведущая организация - НИИ ядерь
Защита диссертации состоится
_________ часов на заседании диссерт
туте физики высоких энергий по адрес
С диссертацией можно ознакомиться
Диссертация разослана “ ” _
Ученый секретарь диссертационного совета Д 034.02.01
РСССИЙі
ГОСУДАРСТ
БИБЛИ01
а 1802. - 00
© Государственный научный центр Российской Федерации Институт физики высоких энергий, 199
: 00- //£/>- £
Общая характеристика работы
ктуальность темы. Начиная с 60-х годов, широкое развитие получили иссле-ния, относящиеся к новому направлению в физике взаимодействия заряженных иц с веществом — каналированию частиц в монокристаллах. На основе иссле-ний различных проявлений эффекта каналирования для низкоэнергетических иц в настоящее время уже разработаны и применяются много методов изуче-структуры и степени совершенства кристаллов, а также различных физических ессов, протекающих в них. Однако в последние годы интерес сместился к изу-ю каналирования частиц высоких и сверхвысоких энергий, тимулирующее воздействие на экспериментальные исследования в этой области ала идея использования сверхсильных внутрикристаллических полей (10® В/см ше) для отклонения пучков заряженных частиц высоких энергий изогнутыми таллами, выдвинутая в 1976 году профессором Э.Н. Цыгановым из Дубны.
в первых экспериментах с изогнутыми кристаллами эффективность отклоне-пучков частиц (отношение интенсивностей отклоненного пучка к падающему кристалл) была очень низкой (десятые доли процента), то в последующих ериментах она была доведена до десятков процентов. Это позволило сформули-ть предложения и начать исследования по применению изогнутых кристаллов вывода и коллимации пучка на ускорителях, формирования пучков в кана-транспортировки частиц и экспериментах с короткоживущими частицами. Во этих направлениях получены интересные результаты, вселяющие большой мнзм. Углубление экспериментальных исследований в этой области приводит щественному расширению средств ускорительной техники и физики высоких ГИЙ в целом.
ель диссертационной работы состояла в исследовании закономерностей ка-рования в мультигэвной области энергий, выяснении принципиальных возможен кпигтяолл» —---------г— -------:и пучков, а также в создании ре-
ускорителе ИФВЭ для повышения
КНИГА ИМЕЕТ
Научная новизна и результаты, выносимые на защиту:
1. Результаты исследований объемного захвата частиц и установленная зави мость его эффективности от радиуса изгиба кристалла, а также процессов дека лирования и реканалирования частиц в прямом кристалле и наблюдение состоя динамического равновесия. Экспериментальное подтверждение особого вида захв частиц в режим каналирования, обусловленного градиентом кривизны кристал
2. Оригинальный способ измерения длины деканалирования и полученные зультаты для протонов с энергией ТО ГэВ в изогнутых кристаллах кремния о ентации (111) и (110).
3. Исследование тепловой и радиационной стойкости кристаллов. Сделанные воды о возможности использования изогнутых кристаллов в интенсивных пуч протонных ускорителей. Разработка нескольких видов устройств изгиба и кр ления кристаллов. Достижение рекордных параметров формируемых кристалл пучков.
4. Исследование влияния дефектов реальных кристаллов на процесс отклоне пучков частиц высоких энергий: деканалирование на дислокациях кристалличес решетки; зависимость от электропроводности материала; обнаружение тонких фектов влияния поверхностных дефектов, учет которых принципиально важен оптимизации вывода частиц из ускорителей.
5. Результаты экспериментов, показывающих возможность фокусировки пу изогнутым кристаллом. Эффективное отклонение с помощью фокусирующего к сталла пучка протонов с большой угловой расходимостью (в 50 раз превышаю критический угол каналирования).
6. Создание, исследование и проверка в течение десятилетней эксплуата кристаллических станций деления выведенного пучка на части для повыше эффективности его использования (выигрыш около 30%).
7. С помощью изогнутого на гигантский угол 150 мрад кристалла создан ка транспортировки частиц нового типа, не потребляющий электроэнергии (эконом ся сотни мегаватт-часов за один сеанс работы ускорителя). На базе нового кан организована оснащенная аппаратно-программными средствами эксперименталь установка для исследования кристаллических элементов.
8. Способ измерения с помощью изогнутого кристалла в сочетании с магнитн спектрометром основных характеристик пучков частиц (профили, гало, эмитт разброс по имп}'льсам).
9. Результаты исследования высокоэффективного вывода частиц кристаллом У-70, намного опередившие известные мировые данные, полученные этим способ
Практическая ценность. Приведенные в диссертации результаты исслед ний используются на ускорителе ИФВЭ и открывают большие возможности п менения изогнутых кристаллов как на действующих, так и па строящихся у рителях на большие энергии и кроме ИФВЭ могут быть использованы в дру научных центрах по физике высоких энергий (ИЯФ СОАН, ОИЯИ, ИЯИ. ИТ CERN, FNAL, BNL, DESY, КЕК и др.).
2
Апробация результатов и публикации. Диссертация написана на основе от [1-29], опубликованных в виде препринтов и статей в отечественных и убежных журналах, включая монографию jl] и обзор в УФН [2]. Результа-исследований докладывались на отечественных и международных конферен-х по когерентным эффектам в кристаллах и ускорителям заряженных частиц 4,16,18,22.24.25,26,28]. О нескольких полученных результатах, представляю-интерес для широкой научной общественности, сообщалось в журналах “CERN rier” (№10 - 1989 г., №9 - 1991 г., №9 - 1997 г., №2, №5 - 1998 г.) и “Наука в сии” (№4 - 1997 г.). За выполненный цикл работ автор диссертации (с коллек-ом соавторов) удостоен звания лауреата Государственной премии Российской ерации в области науки и техники за 1996 год.
Объем и структура диссертации. Диссертация в форме научного доклада жена на 51 странице, состоит из четырех глав и заключения, содержит 30 унков, 3 таблицы и список цитируемой литературы из 29 наименований.
Содержание работы
1. Исследование особенностей каналирования в мультигэвной области энергий
Сравнение эффективностей торцевого и объемного захватов частиц в режим каналирования кристаллами кремния
ак известно, в изогнутом кристалле существуют два механизма захвата частиц жим каналирования. В “стандартном” торцевом захвате участвуют частицы ка с угловой расходимостью меньше критического угла каналирования относи-но кристаллографических плоскостей на торце кристалла. Объемный захват икает в глубине изогнутого монокристалла, в области, где траектории частиц адают с касательными к изогнутым кристаллографическим плоскостям.
проведенном эксперименте [17] наблюдались оба вида захвата. Применение сталла с переменной кривизной позволило детально исследовать закономерности много захвата, что проделано впервые. Эксперимент был проведен на магни-тическом канале № 21 ускорителя ИФВЭ. Схема расположения оборудования ставлена на рис. 1. Пучок протонов магнитом М1 наводился на ориентиро-ый изогнутый на угол 21 мрад монокристалл кремния Si, расположенный в ометрическом устройстве. Пучок отклоненных кристаллом частиц с помощью ектирующего магнита М2 пропускался сквозь 6-метровый стальной коллима-С1 вдоль геодезической оси канала № 21 и двумя последующими магнитами и М4 очищался от фона. Интенсивность отклоненных частиц измерялась двумя тилляционными счетчиками 51 и 52 размером 100х 100 мм2, включенными на адения. Мониторирование падающего пучка осуществлялось пропорциональной
3
камерой £>1, камеры £>2,1)3 (апертурой 100х 100 мм2), работающие в аналогово режиме, контролировали положение и размеры отклоненного кристаллом пучка.
Суть опыта заключалась в том, чтобы выявить зависимость числа отклоне ных каналированных частиц от угла поворота кристалла относительно направл ния падающего пучка. При повороте кристалла в сторону его изгиба на угол превышающий расходимость падающего пучка, возникают условия выхода пуч в глубине кристалла на касательные к изогнутым плоскостям, т.е. реализуют условия объемного захвата (рис. 2).
Рис. 2. Условия объемного захвата.
4
- Київ+380960830922