Система измерения поля в широкоапертурных магнитах физических установок на ускорительном комплексе У-70

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Приведено описание системы магнитных измерений в больших объемах на основе датчиков Холла, разработанной в НИЦ “Курчатовский институт”–ИФВЭ, вместе с примером ее практического использования для измерения топографии поля спектрометрического магнита эксперимента СПАСЧАРМ на ускорительном комплексе У-70. В этих измерениях особое внимание было уделено калибровкам, контролю за стабильностью параметров, точности позиционирования датчиков в апертуре магнита и их ориентации. Представлены также дальнейшее развитие системы и изучение ее возможностей для улучшения точности и сокращения времени измерений и в целом для повышения гибкости в применениях.

Full Text

Restricted Access

About the authors

В. Н. Алферов

Институт физики высоких энергий им. А.А. Логунова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Email: lutchev@ihep.ru
Russian Federation, 142281, Протвино, Московская обл., пл. Науки, 1

А. Н. Васильев

Институт физики высоких энергий им. А.А. Логунова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: lutchev@ihep.ru
Russian Federation, 142281, Протвино, Московская обл., пл. Науки, 1; 115409, Москва, Каширское шоссе, 31

Д. А. Васильев

Институт физики высоких энергий им. А.А. Логунова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Email: lutchev@ihep.ru
Russian Federation, 142281, Протвино, Московская обл., пл. Науки, 1

В. А. Кормилицын

Институт физики высоких энергий им. А.А. Логунова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Email: lutchev@ihep.ru
Russian Federation, 142281, Протвино, Московская обл., пл. Науки, 1

А. В. Лутчев

Институт физики высоких энергий им. А.А. Логунова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Author for correspondence.
Email: lutchev@ihep.ru
Russian Federation, 142281, Протвино, Московская обл., пл. Науки, 1

А. П. Мещанин

Институт физики высоких энергий им. А.А. Логунова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Email: lutchev@ihep.ru
Russian Federation, 142281, Протвино, Московская обл., пл. Науки, 1

Н. Г. Минаев

Институт физики высоких энергий им. А.А. Логунова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Email: lutchev@ihep.ru
Russian Federation, 142281, Протвино, Московская обл., пл. Науки, 1

В. В. Мочалов

Институт физики высоких энергий им. А.А. Логунова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: lutchev@ihep.ru
Russian Federation, 142281, Протвино, Московская обл., пл. Науки, 1; 115409, Москва, Каширское шоссе, 31

В. Л. Рыков

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: lutchev@ihep.ru
Russian Federation, 115409, Москва, Каширское шоссе, 31

А. Д. Рябов

Институт физики высоких энергий им. А.А. Логунова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Email: lutchev@ihep.ru
Russian Federation, 142281, Протвино, Московская обл., пл. Науки, 1

Т. Д. Рябова

Институт физики высоких энергий им. А.А. Логунова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Email: lutchev@ihep.ru
Russian Federation, 142281, Протвино, Московская обл., пл. Науки, 1

П. А. Семенов

Институт физики высоких энергий им. А.А. Логунова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: lutchev@ihep.ru
Russian Federation, 142281, Протвино, Московская обл., пл. Науки, 1; 115409, Москва, Каширское шоссе, 31

В. А. Соловьев

Институт физики высоких энергий им. А.А. Логунова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Email: lutchev@ihep.ru
Russian Federation, 142281, Протвино, Московская обл., пл. Науки, 1

В. Н. Федорченко

Институт физики высоких энергий им. А.А. Логунова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Email: lutchev@ihep.ru
Russian Federation, 142281, Протвино, Московская обл., пл. Науки, 1

А. Н. Холкин

Институт физики высоких энергий им. А.А. Логунова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Email: lutchev@ihep.ru
Russian Federation, 142281, Протвино, Московская обл., пл. Науки, 1

References

  1. Meshchanin A.P., Vasiliev A.N., Goncharenko Yu.M. et al. Magnets of the SPASCHARM Experiment at the U-70 Accelerator Facility // Physics of Atomic Nuclei. 2022. V. 85. №. 12. P. 2043. https://doi.org /10.1134/S1063778822100386
  2. Абрамов В.В, Ажгирей И.Л., Борисов А.А. и др. Концептуальный проект эксперимента СПАСЧАРМ // ЭЧАЯ. 2023. Т. 54. № 1. С. 6.
  3. Алферов В.Н., Васильев Д.А., Головкин В.Ф. и др. Система измерения магнитного поля установки СВД-2 // ПТЭ. 2019. № 3. С. 157. https://doi.org/
  4. Алферов В.Н., Васильев Д.А., Головкин В.Ф. и др. Измерение магнитного поля установки СВД-2. Препринт ИФВЭ 2018-2, Протвино, 2018.
  5. Балбеков В.И., Герцев К.Ф., Смирнов Н.Л., Трофимов С.В. Измерение нелинейностей магнитного поля диполей УНК методом гармонического анализа. Препринт ИФВЭ УНК, 1982.
  6. Карпов Г.В., Медведко А.С., Шубин Е.И. Прецизионные магнитометры на основе ЯМР в стандарте VME. Препринт ИЯФ СО АН РФ 2004-55, Новосибирск, 2004.
  7. Lee H.-H. Finite Element Simulations with Ansys Workbench 17. SDC Publications. 2017. P.50. ISBN 978-1-63057-088-0.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Wide-aperture spectrometric magnet of the SPASCHARM experiment. Steel screens for protecting track detectors from the stray magnetic field are not shown.

Download (155KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Left: schematic view of the trolley with the cassette and Hall sensors on rails. Right: photo of the magnetic measurement system inside the SPASCHARM spectrometric magnet. In the right-handed Cartesian coordinate system adopted and shown here, the Z axis is directed downwards along the beam, the Y axis is vertically upwards, and the X axis is horizontally across the beam. The origin of the coordinates is usually chosen to be the center of the magnet.

Download (317KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Left: measured dependence B(bY) for Y-sensor #18. Middle: residuals for fittings with linear dependences of measured values ​​B(bY) for all Y-sensors. Right: residuals for fittings of the same values ​​B(bY) with function (1).

Download (119KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Some field distributions in the magnet aperture in planes passing through its center. Five of the six distributions are taken from measurements, and the sixth (in the lower right corner) is the result of numerical modeling [2] using the ANSYS program [7]. The origin of coordinates is chosen at the center of the magnet, i.e. at the middle of the straight segment connecting the pole centers.

Download (367KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Illustrations for the orientation corrections for Y-sensor #3: top row — before correction of the angle αYZ (see the notation in equations (2)); bottom row — after correction. The first column from the left is BY in the YZ section at Xpos = 19 (the middle of the aperture) with a close-up for the interval 22 ≤ Zstop ≤ 24; the second column is BY in the YZ section at Xpos = 5 (the edge of the aperture along the X axis) with a close-up for the interval 26 ≤ Zstop ≤ 28; the third column is another view of the same YZ section at Xpos = 5, but with a close-up for the interval 48 ≤ Zstop ≤ 49. The figure on the far right shows the distribution of the longitudinal component of the BZ field in the YZ section at Xpos = 19.

Download (446KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Some distributions for the measured BX and BZ field components with the mutual orientation of the sensors from the calibrations (upper row) and with the corrected orientation according to the data of the working measurements on the SPASCHARM magnet (lower row). The first column from the left shows the BX component in the YZ plane at Xpos = 18, and the second column shows the region 36 ≤ Zstop ≤ 41, cut out of these distributions. The third column from the left shows the BZ component in the XY plane at Zstop = 39, and the far right column shows the region 16 ≤ Xpos ≤ 21, cut out of these distributions.

Download (420KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Illustration of the procedure for correcting the mutual orientation of the sensors by smoothing the measured field distributions in the SPASCHARM magnet. All polynomial fittings shown in the bottom line are made under the assumption of identical errors for all points.

Download (308KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Comparison of the relative rotation angles of the sensors found in the calibration measurements (graphs with markers in the form of unfilled squares) and as a result of adjustment according to the working measurements on the SPASCHARM magnet (graphs with markers in the form of filled circles).

Download (132KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Illustration of the degree of agreement between calculations and measurements for integrals along the Z axis (parallel to the beam) from the transverse field components BX and BY. Upper row: calculated distributions of integrals in the transverse XY plane for the full aperture of the magnet. Lower row: relative differences between the calculated and measured integrals, normalized to the integrals from the main component BY, for the part of the aperture where the measurements were made. Designation: ΔB(X, Y, Z) = Bcalculation(X, Y, X) – Bmeasurements(X, Y, Z).

Download (375KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Comparison of the operation of three Hall sensors from group No. 10 in the residual field of a de-energized SPASCHARM magnet over a length of 96 cm when reading signals during 25 stops of the cassette with a step of 4 cm (left) and in continuous movement along the Z axis at a speed of approximately 5 cm/s (right). In both modes, the reading frequency fR = 50 Hz. Each point on the graphs represents a single reading.

Download (133KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».