Электромагнитное устройство для реверса спина нейтрона относительно ведущего магнитного поля

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС ополнитель к ав вид-в 22) Заявлено 04 с присоединени 23) Приоритет (43) Опубликов.76 121) 6898518 М. Кл.601 т 1 8 заявк осудврственный комитетСовета Министров СССРоо делам изобретенийи открытий(71) Заявитель Обьединенный институт ядерных исследований(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕВЕРС СПИНА НЕЙТРОНА ОТЫОСИТЕЛЬНО ВЕДУЩЕГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ Изобретение относится к экспериментальной нейтронной физике, а именно к той ее части, в которой используются поляризованные нейтроны, и может быть применено в экспериментах, в которых есть необходимость реверса взаимных ориентаций спина нейтрона и ведущего магнитного поля.В настоящее время для осуществления реверса ориентаций спина нейтрона относительно магнитного поля используются так называемые спинфлипперы, у которых в зависимости от направления протекающих по ним токов возможны две конфигурации магнитного поля:а) магнитное поле имеет одинаковое направление во всех точках на оси пучка нейтронов, что позволяет осуществлять адиабатическое проведение спина нейтронов;б) магнитное поле меняет свое направление на обратное в некоторой области а., а само поле равно нулю в этой области. Последнее позволяет осуществить взаимный реверс спина нейтрона и магнитного поля за счет неадиабатического прохождения нейтроном области л., которую называют областью нулевого поля. Перечисленные свойства магнитного поля таких устройств позволяют использовать их в качестве спинфлипперов.В литературе обсуждалась возможность создания магнитных систем на основе магнитных многополюсников, обладающих областью нулевого поля в виде отрезка прямойлинии 1 .Однако конструкции многополюсников наоснове прямолинейных проводников с током при попытке использования их в качестве спинфлиппера имеют тот недостаток, что в силу конечности длины проводников будут 1 зобеспечивать строгое равенство нулю напряженности магнитного поля только в некоторой точке на прямой реверса, а во всех остальных точках этой прямой значение поля тем ближе к нулю, чем меньше отношение линейных размеров замыкающих участков проводников к длине самих проводников.Гос годнее ставит в зависимость размер высокоэ, фективной области переворота спина с размсром самой конструкции спинфлиппера. Например, пользуясь данными, приведенными в работе 2, можно оценить, что для 99/о эффективности переворота спина в пучке нейтронов высотой 1 О см. Необходимо иметь многополюсник с длиной стороны рамок порядка 2 м.620922 Форлула изобретения 3Цель изобретенясоздание пространственной области переворота спина нейтрона в виде прямой линии.Для этого в предлагаемом устройстве источник магнитного поля выполнен в виде 5 двух идентичных плоских токопроводящих прямоугольных рамок, расположенных в одной плоскости так, что плоскость пучка нейтронов и ближайшие идентичные стороны рамок взаимно параллельны, а сама плоскость рамок перпендикулярна к оси нейтронного пучка, пересекающего плоскость рамок посередине расстояния между ними,На фиг. 1 изображен спинфлиппер, общий вид; на фиг. 2 - схемы токов, протекающих по виткам в режиме переворота 15 спина; на фиг. 3 - схема токов, протекающих но виткам в режиме пррведения спина нейрона; на фиг. 4 - график зависимости величины Н - компоненты магнитного поля спинфлиппсра В заВисимости от значения координаты х в плоскости хг (режим переворота); на фиг, 5 - график зависимости 11 хкомпоненты магнитного поля в зависичости от х а плоскости (режим проведения спина).Устройство содержит две идентичные нро водящие рамки 1 и 2, размещенные в одной плоскости на некотором расстоянии друг от друга. Направление пучка совпадает с осью х, а сам пучок лежит в плоскости х 7 Магнитный экран 3, представляющий собой цилиндр расположен так, что соседние стенки рачок находятся внутри цилиндра, а дальние - за его пределами. Для этого в цилиндре 3 делают отверстия 4, через которые пропускактг стороны рамок.При антипараллельном включении токов 35 в рамках 1 и 2 объем внутри экрана 3 служит для адиабатического проведения спина нейтрона в магнитном поле, создаваемом участками рамок, паралле,ьными плоскости пучка, имеющем в плоскости пучка только компоненту Н, (х) (см. фиг. 5), т.е. оба изменения взаимной ориентации спина и магнитного поля, так как Н, (х) не меняет своего направления ни в одной точке оси х.Влияние участков рачок, нормальных к плоскости, пучка, исключ;ется наличием магнит ного экрана 3. При параллельном включении токов в рамках 1 н 2 не зависичо от нали 4чия магнитного экрана в плоскости пучка хк создается поле, имеющее только компоненту Н., (х) (см, фиг. 4), которая в точкех = 0 ченяет направление на обратноеПоследнее позволяет осуществить взаимный реверс спина нейтрона и магнитного поля при пересечении нейтроном оси г в плоскости хг. Приведенная конфигурация поля в плоскости хг в режиме переворота спина (см. фиг, 4) определяется из рассмотрения задачи о величине магнитного поля в этой плоскости при наличии витков с током. действительно, в силу зеркальной симметрии задачи магнитное поле от участков рамок, нормальных к и,Оскости, Всюд ра Вно нулю В этой плоскости, а поле от участков рахОк, параллельных плоскости, как следует из расчетов, имеет внд, как показано на фиг. 4 в случае параллельного включения токов.Таким образом, при параллельном и ангпараллел ном направлениях тока в рамих предлаечое устройство позволяет осуцсствлять либо реверс, либо проведение спина нейтрона в ведущем магнитном поле, соответственно. Электромагнитное устройство для реверса спина нейтрона относительно ведущего хагнитного поля, включающее магнитный экран и источник магнитного поля, отличпюиееся тем, что, с целью создания пространствснюй области переворота спина нейтрона в виде прямой линии, источник магнитного но,я выполнен в виде двух идентичных плоских токопроводяших прямоугольных рамок, расположенных в одной плоскости так, что плоскость пучка нейтронов и ближайшие идентичные стороны рамок взаимно параллельны, а сама плоскость рамок перпендикулярна к оси нейтронного пучка, пересекающего плоскость рамок посередине расстояния между ними.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1, Матора И. М., Препринт ОИЯИ, РЗ - 7824, 1974.2. Р. 1 лапд, К, 1. 51 епзета апд В ТдпопХцс 1 пз 1 г апд Ме 11,С. 7 - 8, 1975.620922 иг 2. Фиг.5 Составитель Е. МТехред О. ЛуговаТираж 702 вета Министровоткрытийя наб., д. 4/5ул. Проектная,1130филиал едактор Т. Ивановаказ 4650/42БНИИПИ осударственного комитета С по делам изобретений 35, Москва, Ж-З 5, Раушс ППП Патент, г. Ужгоро