ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ПОСТАНОВКА И ФОРМАЛИЗАЦИЯ ЗАДАЧИ 8
§1.1 ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ. УРАВНЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ ЧАСТИЦ В ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ ПОЛЕ 8
§1.2 ОПИСАНИЕ УПРАВЛЯЮЩИХ ПОЛЕЙ 12
§1.3 ОСНОВНЫЕ ВИДЫ И ПАРАМЕТРЫ МАГНИТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 15
§1.4 ЭФФЕКТИВНАЯ ДЛИНА МАГНИТНОЙ КВАДРУПОЛЬНОЙ ЛИНЗЫ 20
§1.5 КРАЕВОЕ ПОЛЕ 21
ЗАКЛЮЧЕНИЕ К ГЛАВЕ 1 25
ГЛАВА 2.МЕТОДЫ И ИНСТРУМЕНТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛЯ МАГНИТА 26
§2.1 БУСТЕР, ПРОЕКТ NICA 26
§2.2 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ МАГНИТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ 29
§2.3 ЗАДАЧИ МАГНИТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ПРОЕКТА NICA 31
§2.4 МЕТОД ГАРМОНИЧЕСКИХ КАТУШЕК 32
§2.5 МЕТОДЫ ВЫЧИСЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ДЛИНЫ МАГНИТА 37
§2.6 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 39
ЗАКЛЮЧЕНИЕ К ГЛАВЕ 2 40
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 41
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 42
ПРИЛОЖЕНИЕ
Ускорители пучков заряженных частиц - это сложные инженерные сооружения, которые позволяют физикам проникнуть глубоко внутрь пространства и исследовать свойства материи на предельно малых расстояниях, подобно тому, как современные телескопы используются астрономами для изучения структуры Вселенной на возможно далёких расстояниях. Телескопы видят почти всю Вселенную, которую свет покрывает за 14 миллиардов лет, а современные ускорители «видят», что происходит на расстояниях в тысячи раз меньших размеров атомных ядер.
Хорошо известно, что ускорительные установки различной
конфигурации находят большое практическое применение в самых
различных областях. Ускоритель заряженных частиц — сложный комплекс устройств, направленный на получение пучков заряженных частиц высоких энергий. Современные ускорители являются огромными дорогостоящими комплексами, которые не может позволить себе даже крупное государство. К примеру, Большой адронный коллайдер в ЦЕРН представляет собой кольцо длиной почти 27 километров. Принцип действия любого ускорителя основывается на взаимодействии заряженных частиц с электрическим и магнитным полями. Электрическое поле совершает работу над частицей, то есть увеличивает её энергию, придает скорость. Магнитное же поле работы не совершает, а только отклоняет траекторию движения пучка - т.е. задаёт орбиту.
По структуре ускорительные установки можно разделить на две большие группы: линейные ускорители, где пучок частиц однократно проходит ускоряющие промежутки, и циклические ускорители, в которых пучки движутся по замкнутым кривым (например, окружностям), и проходят ускоряющие промежутки многократно.
структуры предполагает, соответственно, различие
предназначения ускорительной установки:
• коллайдеры - изучение столкновения частиц высоких энергий;
• бустеры - предускорители пучков заряженных частиц;
• источники синхротронного излучения - создание пучка поляризованных электронов;
• источники нейтронов - прикладные и фундаментальные исследования в физике нейтронов;
• промышленные ускорители - в основном применяются для
дефектоскопии или стерилизации продуктов (в пищевой промышленности);
• установки для терапии раковых заболеваний.
Данная работа проводилась в период с 10.02.16 по 20.03.16 во время прохождения практики в ОИЯИ, г. Дубна, в лаборатории магнитных измерений.
Изучены вопросы и проведены исследования:
• формы краевых полей магнитных элементов;
• влияния краевых полей на основные параметры магнитных элементов - в частности на параметр эффективной длины магнита;
• основных методов и технологий серийных измерений над магнитами
Получены результаты:
• значения эффективной длины £эф дипольного сверхпроводящего секторного магнита бустера (проект NICA), вычисляемого тремя независимыми методами с требуемой точностью.
Возможные перспективы развития:
• оценка систематической погрешности метода гармонических катушек;
• оценка погрешности измерения высших гармоник поля
Анализ магнитных измерений позволяет построить распределение магнитного поля в любой точке. Это необходимо для контроля параметров магнитных элементов на данном этапе, а также для будущих экспериментов с участием пучка заряженных частиц. Приведенные методы измерений позволяют обеспечить достаточную точность в измерениях распределения магнитного поля, что является необходимой основой для успеха постановки научного эксперимента силами сотрудников ОИЯИ.
