Премии ОИЯИ

Радиоактивные ядра: системы диагностики

Вторая премия ОИЯИ за 2013 год присуждена за цикл научно-методических и научно-технических работ "Системы диагностики низкоэнергетических и слабоинтенсивных пучков радиоактивных ядер". Авторы: Р.А.Астабатян, М.П.Иванов, Р.Л.Кавалов, С.М.Лукьянов, Э.Р.Маркарян, Ю.Э.Пенионжкевич, В.А.Маслов, Л.Перро, Р.В.Ревенко, В.И.Смирнов. Работы выполнены в ЛЯР и ГАНИЛ (Франция) при участии группы сотрудников ЕрФИ (Армения).

Появление пучков радиоактивных ядер предъявило новые требования к системам диагностики этих пучков. Их характерная особенность - интенсивность от 10³ до 10⁸ частиц в секунду. Для работы в этом диапазоне интенсивностей необходимы специальные детекторы, позволяющие пособытийно измерять характеристики пучков - линейные размеры, их идентификацию, угол входа в детектор. Такая система была создана и успешно прошла испытания в ЛЯР ОИЯИ на ускорительном комплексе DRIBs и в Национальном центре ГАНИЛ.

В рамках сотрудничества по модернизации установки MULTI, предназначенной для экспериментов по ядро-ядерным взаимодействиям, в том числе с учетом особенностей реакций с экзотическими ядрами, были созданы системы газонаполненных координатных и спектрометрических камер, предназначенных для измерений координаты продуктов реакций и их идентификации. На основе этих разработок были созданы диагностические камеры, которые использовались для вывода вторичных пучков на физическую мишень. Такие диагностические камеры включены в ряд экспериментальных установок на пучках циклотронов ЛЯР.

Ввод в эксплуатацию ускорительного комплекса DRIBs предъявил новые требования к системе мониторирования и транспортировки пучков и стимулировал дальнейшее развитие методики диагностических камер. Потребовались создание пучковых камер с повышенной загрузочной способностью (не менее 10⁸ 1/с), с предельно низким давлением рабочего газа (меньше 1 Торр) и длительная стабильная работа диагностических камер (более 10¹⁴ интегрального потока). По совокупности приведенных характеристик разработанная диагностическая система не имеет аналогов среди существующих в настоящее время систем для вторичных и радиоактивных пучков.

Система диагностики пучков, созданная на основе этих методических работ, служила профилометром и абсолютным монитором во всех экспериментах на ускорительном комплексе DRIBs.

Созданные в ЛЯР системы диагностики в качестве непрерывно экспонируемых детекторов на экспериментальных установках У-400M и комплекса DRIBs осуществляют контроль за формированием и мониторированием радиоактивных пучков при их выводе и транспортировке вплоть до физической мишени и определяют пространственное распределение вторичного пучка и его интенсивность во время всего эксперимента в режиме реального времени без прерывания пучка.

Модификации созданной диагностической камеры служили в качестве фокального детектора экспериментальной установки LISE-2000 (ГАНИЛ) для коррекции жесткости магнитного сепаратора. Использование координатной информации от диагностической камеры по горизонтальной оси пучка позволило существенно улучшить импульсное разрешение магнитного сепаратора и достичь более точной идентификации частиц. В цикле экспериментов на установке LISE-2000 в рамках сотрудничества ЛЯР-ГАНИЛ такой фокальный детектор служит постоянной составной частью экспериментальной аппаратуры. С помощью этой системы были улучшены условия для прохождения и очистки пучков радиоактивных ядер.

Результаты методических работ по созданию диагностических камер, их применение в экспериментах на пучках радиоактивных ядер были доложены на семинарах и совещаниях в Дубне и ГАНИЛ, а также на международных конференциях, в том числе по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра, на европейских конференциях по масс-сепараторам, на международных конференциях по экзотическим ядрам (EXON).

Размик АСТАБАТЯН