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低温技术在高能粒子探测器中的应用

   2021-03-15 和平4
核心提示:目前世界上有十多台这类大型超高能粒子探测器的超导螺线管磁体导磁体在运行。下面以运行在日本KEK的BELLE探测器为例,来说明低温技术在高能粒子探测器的超导磁体中的应用。
 大型高能粒子探测器都采用超导磁体。用于大型高能粒子探测器的超导磁体技术不断地得到推进.如发展了薄壁超导螺线管磁体,使其径向厚度大大减小,以防止超导线圈吸收过多的粒子;发展了超导线圈内绕技术,取消了线圈内筒,简化了线圈结构,并进一步改善了线圈的辐射穿透性能;采用了铝做导体的稳定基底材料,使重最减轻且具有较好的稳定性能等。目前世界上有十多台这类大型超高能粒子探测器的超导螺线管磁体导磁体在运行。下面以运行在日本KEK的BELLE探测器为例,来说明低温技术在高能粒子探测器的超导磁体中的应用。

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图34-3所示的是BELLE高能粒子探测器的超导螺线管磁体。从图中可见,在磁体低温容器内两相氦始终在缠绕于磁体外表面的管内流动,因此冷却方式属于间接强迫冷却方式。这种冷却方式与传统的浸泡冷却方式相比,除可防止气泡在长而窄的磁体通道中形成局部积累,造成磁体壁面和液氦之间的传热恶化进而引发失超外,还可以有效地减少液氦用量。

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超导线圈及其冷却管道的局部放大示意图如图34-4所示。由图可见,该设计具有前面所提到的薄壁、线圈内绕、使用铝基底等最新设计特点。

对于大型超导磁体,由于其储能巨大,因此在设计上要特别注意对失超的保护。

 
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