Минимизация влияния ионопровода на трекинговую систему эксперимента CBM С. Белогуров, А. Семенников, А. Черногоров, ИТЭФ, Москва Л. Гитарский, А. Лиходед, - презентация

1 Минимизация влияния ионопровода на трекинговую систему эксперимента CBM С. Белогуров, А. Семенников, А. Черногоров, ИТЭФ, Москва Л. Гитарский, А. Лиходед, В. Сидоров, В. Сизенев, Институт Бериллия, ОАО «Композит», Королев Введение; Изученные конфигурации ионопровода; Результаты для центральных UrQMD событий; Пучок ионов; Практический дизайн с учетом результатов моделирования; Механические расчеты для бериллиевого ионопровода; Заключение. Сессия СЯФ ОФН РАН ноября 2011, ИТЭФ

2 Сессия СЯФ ОФН РАН, Москва, А.Черногоров и др., ИТЭФ, Москва2 Введение Условия эксперимента: тяжело-ионный эксперимент с фиксированной мишенью 10 7 взаимодействий/сек до 1000 заряженных частиц/столкновение Неоднородное магнитное поле 2.5°-25° аксептанс детектора мишень расположена внутри вакуумной камеры Функции: выведение продуктов взаимодействия ионов из вакуума к последующим детекторам с минимальным возмущением вывод пучка ионов в направлении пучкового сброса Проблемы: воздействие ионопровода на измеряемые продукты взаимодействия ионов взаимодействие ионов пучка с ионопроводом выбор материала ионопровода

3 Сессия СЯФ ОФН РАН, Москва, А.Черногоров и др., ИТЭФ, Москва3 Реальные конфигурации. Влияние: сильфон, диаметр «трубы». Некоторые из изученных конфигураций ионопровода Все конфигурации имеют сварной шов 1x10 mm модуль Юнга :E(Be)=300GPa, E(Al)=70GPa Идеальные конфигурации. Влияние: цилиндр-конус, Be-Al. Главная идея: ионопровод = «окно» + «труба» CBMroot

4 Сессия СЯФ ОФН РАН, Москва, А.Черногоров и др., ИТЭФ, Москва4 Центральные UrQMD события Au-Au при 25ГэВ/н ИП - пробег всех заряженных частиц, относимых к одному центральному событию, в толще стенок ионопровода. ИП=Σl i ·q i 2 · n e l i – пробег частицы внутри ионопровода; q i – ее заряд; n e – относительная электронная плотность. Полные ионизационые потери в материале ионопровода и число электронов грубо пропорциональны ИП. Цилиндрическая форма ионопровода лучше с МП, коническая – без МП. Никаких противоречий с решениями для HERAb и LHCb экспериментов. ИП,cm Интегральный пробег (ИП) Интегральный пробег (ИП) ЗЧ в толще ионопровода Качество восстановления треков Качество восстановления короткоживущих частиц

5 Сессия СЯФ ОФН РАН, Москва, А.Черногоров и др., ИТЭФ, Москва5 Ясная тенденция для «идеальных» конфигураций: чем уже, тем лучше. По результатам для "реальных" конфигураций видно, что влияние сильфона (толстого шва) заметно, хотя не столь велико, как ожидается из ИП, и узкая «труба» имеет небольшое преимущество перед широкой. Качество восстановления треков Центральные UrQMD события Au-Au при 25ГэВ/н

6 Сессия СЯФ ОФН РАН, Москва, А.Черногоров и др., ИТЭФ, Москва6 30%/7% 30-50% Импульсное распределение мнимых треков. Эффективность восстановления вторичных треков в зависимости от их импульса. Качество восстановления треков Центральные UrQMD события Au-Au при 25ГэВ/н

7 Сессия СЯФ ОФН РАН, Москва, А.Черногоров и др., ИТЭФ, Москва7 Для «идеальных» более узкая конфигурация лучше, для «реальных» узкая конфигурация также предпочтительней. Качество восстановления короткоживущих частиц Центральные UrQMD события Au-Au при 25ГэВ/н

8 Сессия СЯФ ОФН РАН, Москва, А.Черногоров и др., ИТЭФ, Москва8 Пучок ионов Половина диаметра пучка (90%) на мишени: 2.44mm (H), 1.5mm (V). Угловая расходимость 0.15° (10 -3…-4 ~0.3°) Угол загиба в МП 0.9 ° Многократное рассеяние пучка Au-ионов в 250 золотой мишени. С учетом этих данных был выбран угол 1.6° Для 8ГэВ/н многократное рассеяние преобладает над угловой расходимостью пучка. Для 25ГэВ/н оба эффекта сравнимы.

9 Сессия СЯФ ОФН РАН, Москва, А.Черногоров и др., ИТЭФ, Москва9 Практический дизайн с учетом результатов моделирования

10 Сессия СЯФ ОФН РАН, Москва, А.Черногоров и др., ИТЭФ, Москва10 Механические расчеты для бериллиевого ионопровода Вариант поддержки конца первой секции «трубы» Деформация конструкции от веса. (max 4mm) Интенсивность напряжений на внутренней поверхности. Нагрузка – вес и давление. Свойства материала: - Модуль Юнга E= GPa - Отношение Пуассона = Предел текучести σ MPa - Мин. удлинение 1-3 % - Предел прочности σ300 MPa - Плотность 1.85 g/ cm3 - Теплопроводность 200 W/(m·K) - Теплоемкость 1.87 kJ/(kg·K) - Скорость звука 12 km/sec

11 Сессия СЯФ ОФН РАН, Москва, А.Черногоров и др., ИТЭФ, Москва11 Первая форма потери устойчивости «трубы». p=3.7 bar Первая форма потери устойчивости «окна» p=8.5 bar Механические расчеты для бериллиевого ионопровода Расчет устойчивости в линейной постановке Также были выполнены расчеты в нелинейной постановке. В любом случае запас устойчивости превышает 3.

12 Сессия СЯФ ОФН РАН, Москва, А.Черногоров и др., ИТЭФ, Москва12 Заключение Проведена оптимизация и обоснование дизайна бериллиевого ионопровода для эксперимента CBM с точки зрения пропускания измеримых частиц, вывода ионов, механических свойств и технологичности.

13 Сессия СЯФ ОФН РАН, Москва, А.Черногоров и др., ИТЭФ, Москва13 Спасибо за внимание!

14 Сессия СЯФ ОФН РАН, Москва, А.Черногоров и др., ИТЭФ, Москва14 Maximum angle of spectators emission 4.5 deg. protons && neutronsfragments protons && neutrons && fragments 0 – 1.25 deg. 0 – 1.5 deg p && n (%) fragments (%) p && n && fragments (%) AGeV, SHIELD generater, events

15 Сессия СЯФ ОФН РАН, Москва, А.Черногоров и др., ИТЭФ, Москва15 25 AGeV, SHIELD generater, events protons && neutronsfragments protons && neutrons && fragments Maximum angle of spectator emission 2 deg. 0 – 1.25 deg. 0 – 1.5 deg p && n (%) fragments (%) p && n && fragments (%)