Электронные средства автоматизации криогенных установок в ядерно-физических экспериментах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.01, кандидат физико-математических наук Трофимов, Виктор Алексеевич

• Трофимов, Виктор Алексеевич
• кандидат физико-математических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Трофимов, Виктор Алексеевич

Содержание.

Список иллюстраций.

Введение.

1 Автоматизация работы пузырьковой водородно-дейтериевой камеры.

1.1 Теплообменный контур для стабилизации температурного режима камеры.

1.2 Разработка электронных адаптеров основных устройств камеры.

1.3 Общая схема автоматизации камеры с использованием стандартного интерфейса

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

2.1 Общее устройство установки.

2.2 Криогенная ионизационная камера (КИК).

2.3 Система измерения и стабилизации температуры.

2.3.1 Микропроцессорная система измерения и стабилизации температуры.

2.3.2 РС модульная система измерения и стабилизации температуры.

2.4 Метрологическое обеспечение температурных измерений.

2.5 Регистрация событий катализа.

2.6 Результаты.

3 Разработка измерительных средств на основе проволочного детектора.

3.1 Разработка и создание монитора теплового потока.

3.1.1 Разработка измерительной схемы монитора.

3.1.2 Создание математической модели монитора.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Электронные средства автоматизации криогенных установок в ядерно-физических экспериментах»

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

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

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

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

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

Криогенные установки широко применяются при разделении изотопов.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Заключение диссертации по теме «Приборы и методы экспериментальной физики», Трофимов, Виктор Алексеевич

4.3 Результаты работы установки 4.3.1 Эффективность очистки

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

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

Рис. 53. Уменьшение содержания примесей по данным захвата мюонов

Наилучшей характеристикой чистоты водорода, сточки зрения требований эксперимента МиСАР, является доля захвата мюонов примесями - величина, которая вычисляется на основе непрерывно регистрируемых экспериментальных данных. Изменение в процессе эксперимента общей «эффективной» концентрации примесей, вычисленной на основе этой величины, представлено на Рис. 53.

Вклад в величину доли захвата дают, в разной степени, все присутствующие в водороде примеси. Таким образом, этот параметр, предоставляя информацию об «эффективной» степени очистки, не может быть.непосредственно интерпретирован в единицах концентрации того или иного вещества.

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

5 8.0Е-04 о с!

6.0Е-04 4.0Е-04 2.0Е-04 О.ОЕ+ОО

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

Время

Рис. 54. Уменьшение содержания азота по данным захвата мюонов

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

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

• ----—< >— -----♦ и * — —

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

Q. Q.

К S П го

О. II ш и х о

0.1

0.01

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

-i--

---- . .-.

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

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

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

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

Одной из самых сложно удаляемых примесей в вакуумных установках и газовых системах высокой чистоты является вода. Причина этого состоит в том, что молекулы воды очень хорошо оседают на стенках камеры и трубках, и удалить воду можно только длительной откачкой с прогревом выше Ю0°С. Кроме того, как правило, в детекторах много поверхностей, адсорбирующих воду (например, каптоп). Удалить воду из таких материалов еще сложнее, чем с поверхности нержавеющей стали. Для измерения содержания воды в водороде в систему очистки был добавлен керамический датчик влажности (Pura gas dcw-point transmitter).

Этот датчик способен измерять содержание влаги от 10"" до 10~5 в водороде при давлении 10 атм. В ходе работы с ним выяснилось, что его показания сильно зависят от температуры датчика и исследуемого газа, несмотря на температурную компенсацию, заложенную компанией-производителем. В связи с этим датчик был смонтирован на медной пластине, температура которой стабилизировалась блоком управления с помощью элементов Пелтье. Это позволило значительно улучшить стабильность измерений влажности.

70

60

50

JC1 о. о.

•| 40 D I

30

20

10

200

400 600

Time, hours

800

1000

Рис. 56. Уменьшение содержания влаги в водороде.

На Рис. 56 показано уменьшение содержания влаги в водороде на выходе детектора при работе рециркуляционной системы очистки. Сама система очистки выдает газ с содержанием влаги около 3 ррЬ. Вместе с детектором удалось понизить уровень влажности до 20 ррЬ.

Заключение

Работа посвящена автоматизации криогенных установок в различных ядерно-физических экспериментах за длительный период времени (1979-2006). В ней представлено описание электронных измерительных средств и устройств управления, созданных автором и физические результаты, полученные с применением этих устройств на следующих экспериментальных установках:

Пузырьковая водородно-дейтериеван камера

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

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

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

Примененная впервые регулярная световодпая система передачи изображения рабочего объема камеры за пределы сильного магнитного поля позволила применить телевизионную систему с включенным магнитным полем. Это крайне важно для наблюдения реальных треков частиц при настройке расширительного устройства и задержек по максимальному качеству треков.

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

Автоматический мониторинг магнитных полей и шунтов магнитов тракта пучка и камеры позволил своевременно выявлять отклонения от нормы и сообщать о них для принятия мер.

Повышение стабильности и оптимизация параметров (кривая расширения, давление, температура, время срабатывания вспышки и стерео фотоаппарата) привели к 38% увеличению качества фильмового материала. Данная работа позволила произвести более миллиона качественных кадров в экспериментах по рр и пр рассеянию с полным использованием ускорительного времени. По результатам этих экспериментов опубликованы следующие работы: [2]-в работе измерено сечение реакции рр -» ррл° в области дибарионных резопансов (энергии 600 ч-900 МэВ). [3] в эксперименте получены новые данные о характере изменения спектра нуклонов, вылетающих в кинематически запрещённую для рассеяния на покоящемся нуклоне область, в широком диапазоне промежуточных энергий. Оказалось, что ниже 1 ГэВ в отличие от области более высоких энергий наблюдается энергетическая зависимость наклона инвариантного сечения. Это свидетельствует о том, что в механизме образования таких протонов происходит вымирание какого то процесса, обеспечивающего при высоких энергиях постоянный вклад. С другой стороны, в области больших углов назад этот процесс остаётся существенным и при низких энергиях.

Возможности, заложенные в использовании 4 л--геометрии пузырьковой камеры, позволили привлечь для исследования механизма кореллированные спектры, что в конечном итоге дало качественное понимание особенностей изучаемого процесса в различных областях по импульсу кумулятивного протона. Совокупность различных экспериментальных фактов говорит в пользу изобарного механизма образования протонов с большими импульсами в области больших углов. [4] ?

5]-в эксперименте измерены сечения реакций парного рождения мезонов рр -» ррп*п~ , рп -» рпл*п~, рп -» ррп'п0 , рв. -» рс1к*л~. в области энергий 700-1000 МэВ. Это первые систематические измерения при столь малых энергиях налетающих нуклонов. Проведён изоспиновый анализ реакций парного рождения, в результате чего получена энергетическая зависимость модулей изотопических амплитуд, показано соответствие экспериментальных данных изотопической инвариантности и предсказаны сечения не измеренных до сих пор реакций.

Физические результаты, полученные на автоматизированной камере с участием автора, опубликованы в работах [3], [4], [5], [6], [7].

Криогенная ионизационная камера

Впервые применена дистанционная передача информации о давлении и температуре с помощью преобразования аналогового сигнала в частотный с точностью не хуже 0.05%. Эта же схема впоследствии была применена во втором поколении камеры.

Впервые применены в эксперименте авиационные малогабаритные датчики давления с аналоговым выходом.

Кроме того, впервые разработаны и применены в эксперименте дистанционно управляемые тиристорные источники питания.

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

Проведена комплексная автоматизация системы охлаждения установки КИК на основе электронной платы, вставляемой в РС, которая обеспечила стабильную работу системы без участия оператора в течение всех экспериментальных сеансов. В системе реализована полная гальваническая развязка экспериментальной установки, расположенной на пучке, от измерительной электроники. Точность измерения аналоговых сигналов составляет ±0.051%, что приводит к погрешности измерения температуры камеры 0.08 К, с учетом разбивки всего температурного диапазона (25-^400К) на два поддиапазона (25-г80К и 80-г400К). Автоматизация управления позволила провести оптимизацию расхода жидкого гелия в системе охлаждения.

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

Тепловой проволочный дегсктор

Исследования тепловых процессов в тонкой проволоке с большим температурным коэффициентом сопротивления привели к созданию ранее не существовавших приборов:

1. Монитор тепловых газовых или жидкостных потоков и температурных полей, который может использоваться для измерения распределения скоростей газа или жидкости в потоке. Использовался для определения профилей температур и эффективности водо-воздушных теплообменников и вентиляционных панелей в электронных стойках [56]. Основное назначение- неразрушающий контроль температурных полей и профилей скоростей газовых и жидкостных потоков.

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

3. Непрерывный тепловой уровнемер для измерения уровня непроводящих жидкостей, в том числе криогенных. Применен в криогенной рециркуляционной системе сверхвысокой очистки водорода CHUPS [68], [69] для эксперимента muCAP [60] в PSI, Швейцария.

Построены математические модели работы мониторов и непрерывного проволочного уровнемера. Все перечисленные приборы оснащены микропроцессорной системой управления.

Рециркуляционная криогенная система сверхвысокой очистки водорода CHUPS

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

Установка СЕЬСАЭ

Для управления экспериментальной установкой СЕЦЗАБ был разработай ряд приборов, которые позволили создать модульную систему управления. Общее количество измерительных каналов установки - более 100. Число каналов управления - около 80. При этом удачное применение современной элементной базы и унификация аналоговых сигналов позволили разработать универсальные модули для управления различными частями установки. Так, все источники высокого напряжения, независимо от их типа, управляются тремя одинаковыми модулями. Прибор для измерения уровня жидкого гелия с успехом используется для термометрии и стабилизации температуры накопительной ячейки.

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

Прецизионный магнитометр для измерения магнитного поля сверхпроводящих соленоидов обеспечивает разрешение ±0.1 мТл в широком диапазоне от I мТл до нескольких Тесла. В прибор заложена возможность повышения точности измерений магнитного поля за счет использования температурной компенсации датчика Холла.

Все приборы подключены через общую последовательную шипу к управляющему компьютеру и составляют единую автоматическую систему управления. При этом решена проблема подключения к общей шине устройств, подвешенных под высоким потенциалом (до

2бкВ). Применение микроконтроллеров в каждом приборе делает эту систему весьма гибкой, с возможностью переложения части задач управления па сами приборы. Систему управления показала себя надежной и удобной в эксплуатации. На установке получен пучок ионов водорода с током до 2цА 10 частиц в секунду па см.) и энергией от 0 до 5кэВ.

Несмотря на многообразие перечисленных экспериментов и систем, всех их объединяет высокая надежность разработанных для их автоматизации электронных средств. Все установки проработали без существенных проблем и сбоев в течение длительных экспериментальных сеансов. Использование современной элементной базы, в том числе микропроцессоров, для всех этих работ привело к высокому качеству систем управления, а также к большой гибкости и универсальности создаваемых приборов.

Благодарности

Благодарю за дружную, творческую работу на пузырьковой камере В.И. Медведева, Е.А. Лобачева, С.Г. Шермана, В.И. Поромова.

Благодарю П.А. Кравцова, A.A. Васильева, J1.M. Коченду и М.Е. Взнуздаева за интересную совместную работу по разработке, созданию и эксплуатации экспериментальных криогенных и газовых систем. Создание этих систем было направлено на получение новых физических результатов во многих ядерно-физических экспериментах.

Благодарю руководство лаборатории: H.H. Чернова, A.A. Васильева, А.Г. Никанорова за создание творческой, товарищеской обстановки в коллективе, позволившей успешно решать все, порой очень непростые задачи.

Благодарен всему коллективу лаборатории за дух взаимопонимания и поддержку друг друга. В таком коллективе очень хочется работать и дальше.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Трофимов, Виктор Алексеевич, 2006 год

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

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

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

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

5. V.P. Andreev, V.V. Dobym, ., V.A. Trofimov. Correlation mesurement of the spectrums of protons to back semisphere in the reaction p d —> p p n at 1.2 1.7 Gev/c. (in russian). Russian join, of Nucl. Phys. v. 42, no. 6, p. 1420-1426,1985.

6. L.G. Dakhno, A.V. Kravtsov, ., V.A. Trofimov. Enhancing delta3-3 resonance effect in the cumulative nucleon spectra from the deuterium breakup reaction pi d —> pi- p n. Phys. Lett. 123B, no. l,p. 33, 1983.

7. L.G. Dakhno, A.V. Kravtsov, ., V.A.Trofimov. Measurement of the double pion production cross-section in nucleon-nucleon collision below 1 Gev and isospin analysis, (in russian). Russian jom. ofNucl. Phys. v. 37, p. 907-915, 1983.

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

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

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

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

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

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

14. УФН т. 160, вып. 8, 1990, с. 3.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

53. Haeberli W., private information.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

73. К. Zapfe, W.Bruckner, E.Steffens, F.Rathmann, B.Braun, W.Haeberli, Detailed studies of a high-density polarized hydrogen gas for storage rings. NIM A 368, 1996, p. 293.

74. T.Wisse et al., The nuclear polarization of molecular hydrogen formed by recombination of polarized atoms in a storage cell, Accepted Research Proposal to the Indiana University Cyclotron Facility, (1997).

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

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

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

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

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

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

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