Download
slide1 n.
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
BOL PowerPoint Presentation

BOL

213 Views Download Presentation
Download Presentation

BOL

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

  1. BOL 1964 - 1977 RvD 2004

  2. Omstreeks 1964werd de aanzet gegeven tot de eerste bolvormige veel-voudige deeltjesdetector in de kern- en deeltjesfysica: “BOL”. Daarbij behoorden baanbrekende ontwikkelingen, waarover meer in de nu volgende presentatie. In deze vitrine zijn het hart van BOL en enige andere belangrijke onderdelen ondergebracht.

  3. Onderwerpen van deze presentatie • 0. Inleiding • Het IKO-cyclotron gebouwd in 1947 • 2. Achtergrond en doel van BOL (1964) • 3. Deeltjesdetectoren IKO en NV Philips • 4. Constructie van de BOL-detector (1965) • 5. Elektronica Front-end, Meetsysteem, Logica • 6. On-line computers (1967) • 7. Programmering en analyse • 8. Meetresultaten • 9. Ontmanteling van BOL-detector (2002)

  4. 0. Inleiding

  5. “BOL” • bevatte een aantal bijzondere elementen • deeltjesbundel uit het IKO-cyclotron • “trefplaat” waarin kernreacties optreden • 64 detectieunits (”poten”) rondom de trefplaat • om wegvliegende reactiedeeltjes te detecteren • drie bolschilden (binnen-/vacuum-/buitenbol) • per poot 2 (dus 128) grote borden elektronica • cylindrisch gerangschikt in een dubbele “ton” • twee on-line PDP-8 minicomputers voor • besturing, dataregistratie en -visualisatie • een on-line mainframe EL-X8 computer voor • data-analyse.

  6. 1 Een eerste blik op het BOL-systeem als geheel 1. Detector 2. Elektronica 3. Regeling 4. On-line computers 5. Cyclotron console 6. Registratie 7. Regel- drukker 2 2 1 5 4 6 7 3

  7. Schematisch overzicht BOL-systeem BOL-detector deeltjesbundel detectoreenheden met elektronica cyclotron meetelektronica cyclotron besturing besturing dataregistratie EL-X8 computer on-line computernetwerk dataverzameling

  8. BOL- Detector met 64 detectie- “poten”

  9. BOL werd gebouwd in het Instituut voor Kernfysisch Onderzoek (IKO), opgericht in Amsterdam in 1947, voorloper van het Nationaal Instituut voor Kern- en Hoge Energie Fysica (NIKHEF), waar u zich nu bevindt.

  10. 1. Het IKO Cyclotron 1947 - 1977 en de externe deeltjesbundel

  11. Een cyclotron is een circulaire versneller van kerndeeltjes binnen een elektromagneet. Het IKO cyclotron was net in aanbouw vÓÓr 1940 (WO-II). Koper (spoelen) en ijzer (magneet-juk) werd geconfisceerd door de bezetter. Na de oorlog werd het inmiddels gemoderni-seerde ontwerp gerealiseerd door de Gemeente Amsterdam en NV Philips. Het werd zelfs een synchrocyclotron: d.w.z. de deeltjes werden versneld in “bunches”. Hierdoor kon een hogere energie worden bereikt dan oorspron- kelijk voorzien. In 1949 was het operationeel.

  12. 1947 Het IKO in oude gasfabriek Oosterringdijk, Amsterdam 1947 IKO-cyclotron in aanbouw, F.A. Heyn (r) en C.J. Bakker (l) (alg.directeur CERN 1955 - 1960).

  13. IKO synchrocyclotron, maquette 1949 1 3 2 1.Magneet; 2.HF-systeemvoorelectromagnetischveld waarin deeltjes worden versneld; 3. mechanisme voor interne bestralingen t.b.v. van radioactieve bronnen.

  14. In het cyclotron worden de deeltjes versneld in steeds grotere cirkelvormige banen, gevang-en in een sterk magneetveld. Voor kernreactie-onderzoek moesten de deeltjes naar buiten worden gebracht (extractie). L.A.Ch. Koerts c.s. slaagden daar- in omstreeks 1958. Daar- mee was de basis gelegd voor het IKO kernreactie- onderzoek. Koerts

  15. De versnelde deeltjes konden uit het magneetveld ontsnappendooraanderandeenverstoringaantebrengen. De aldus “geëxtraheerde” waaiervormig uittredende deeltjes werden optomagnetisch - d.m.v. collimatoren, quadrupool- en buigmagneten - een nette evenwijdige bundel, de externe cyclotron bundel, die omstreeks 1963 nog werd verbeterd. bundelextractiesysteem Fluorescerend scherm oplichtend door deeltjes ontsnapt aan het mag-neetveld Koerts BOL-systeem

  16. 2. Achtergrond en doel van BOL Waarom BOL?

  17. Door de bundel op een trefplaat te laten vallen, treden er botsingen op met atoomkernen; kernbrokstukken vliegen naar alle kanten, rondom het botsingsgebied. Deze reactieproducten kunnen worden waar-genomen in detectoren, die een elektrisch signaal afgeven als ze worden getroffen door een kerndeeltje. Aanvankelijk werd het onderzoek uitgevoerd door steeds een enkel deeltje afkomstig van een botsing te detecteren. Een detector kon daartoe rondom de trefplaat op de gewenste verstrooiїngshoek (q) worden ingesteld.

  18. Uit experimenten omstreeks 1962 bleek dat veel meer informatie over het reactieproces kon worden verkregen als rondom het botsingsgebied - per kernreactie - meerdere deeltjes in coincidentie (tegelijk), zoudenworden gedetecteerd. Coincidentiemetingen “rondom” worden veruit het beste gedaan metvééldetectoren! In 1964 leidde dit tot het idee en de innovatieve ontwikkeling van het ambitieuze BOL-systeem.

  19. 3. Deeltjesdetectoren

  20. Deeltjesdetectoren Van de verschillende soorten detectoren waren de nieuwste en de beste: silicium halfgeleiderdetectoren. In samenwerking van de Philips NatLab groep “Stralingsdetectie” en het BOL-team werden voor BOL speciale detectoren ontwikkeld. Detectoren in ontwikkeling

  21. Iedere poot kreeg een detectietelescoopop-gebouwd uit verschillende elementen: • Drie PIN-detectoren (4 à 5 mm dikte). Hierin stoppen invallende deeltjes die daarin volledig hun energie (E) afgeven: de E-detector • Een Dambord-DE-detector, een gloednieuwe ontwikkeling essentieel voor het BOL-project. Nieuw! Productie PIN-detectoren Detector assortiment NV Philips 1967

  22. De detectortelescoop Damborddetector } PIN-detectoren

  23. Damborddetector Dit is een plaatsgevoelige halfgeleider detector (Silicium oppervlakte-barrière, 0.3 mm dikte), waarvan de goud- en alluminiumelektroden beiden zijn onderverdeeld in onderling loodrechte strippatronen, zichtbaar met spiegel in de vitrine.

  24. Wanneer een geladen deeltje de damborddetector doorkruist, wordt zowel het energieverlies DE als de plaats van inval bepaald. De onderverdeling van de elektroden in 10 strips, met “pitch” (herhaling) 1.4 mm, laat toe de plaats te meten op het dambord gevormd door de onder-ling loodrechte strippatronen m.b.v. pulssignalen van de strips afzonderlijk. Dambord”matje” Dubbelzijdig strippatroon met signaaluitlezing N Aantallen deeltjes per veld van radioactieve bron

  25. 4. Mechanische Constructie

  26. Gesmolten koper klaar om gegoten te worden in de halfbolvormige gietmal. Twee halve bollen vormen het hart van de BOL waarin detectortelescopen en de elektronica worden gepositioneerd en gekoeld.

  27. Bewerken van de halve koperen bollen 2 1 1+2 Op de draaibank; 3. Kotterbeitel voor de trapgewijs tapse gaten; 4. Kotteren van gaten op de 32 ontwerp-posities (q,f) met 20 mm precisie. 4 3

  28. Binnenbol Gemonteerd met binnen- tussenring met koelspiraal en buitentussenring

  29. Vacuumbol (2e schild) impregnering en montage

  30. Vacuűmbol voorbereid voor vacuűm- test.

  31. Assemblage 1e bolschild (binnenbol) 2e bolschild (vacuum) rood3e bolschild (luchtkoeling)

  32. Het skelet van BOL bijna gereed voor het monteren van detector-poten met elektronica. De horizontale as met buitentussenring draagt drie bolschilden. Het buitenste schild is voor luchtkoeling (via de slangen) van de pootelektronica.

  33. 5. Electronica met transistoren

  34. Ontwerpen, bouwen, en testen “op tafel” Een groot aantal analoge en digitale functies d.m.v. transisitoren op één “printplaat”. Niet eerder vertoond!

  35. BOL-Elektronica • Detector (poot) • elektronica • 2. Logica print • (besturing en • uitlezing) • 3. ADC-print • (analoog - • digitaal • conversie • E: 13 bits • DE: 9 bits) 2 1 3

  36. Dubbele Elektronica-ton voor de beide printplaten per detectiepoot. De ton kon roteren voor plaatsing of uitname van een plaat.

  37. BOL-platform met ton en “weerstandenkarretje”

  38. … en de onmisbare oscilloscoop ..\BOL-poster2\e-bol-binnenring.JPG

  39. Het inbrengen van een “poot”

  40. BOL met poten. De deeltjes- bundel komt binnen via de vacuűmpijp (rode pijl) en gericht op een kleine spot (2 mm) op de tref-plaat in het centrum van de binnenbol

  41. TV-camera instellen op fluorescerend scherm vlak voor de BOL- opstelling, ter afregeling van de bundel.

  42. Werktekening (1965) en maquette (1969)overzicht van het cyclotron (1), het externe bundel-systeem (2), experimentele opstellingen (3), de BOL-detector (4) met elektronica-ton (5)

  43. 6. On-line Computers besturing, dataregistratie en -visualisatie

  44. Dataverzameling en registratie • BOL was – in Europa, voor zover bekend - het • eerste kernfysische experiment “on-line” aan • een dataverzamelend en besturend “netwerk” • van aan elkaar gekoppelde computers. • Het netwerk omvatte • 2 PDP-8 minicomputers • 1 Philips Electrologica X8 mainframe computer • En het vereiste het ontwerp van koppelapparatuur • (en bijbehorende programmatuur) tussen de computers onderling en met de BOL-opstelling.

  45. Computernetwerk on-line configuratie

  46. 1 2 • PDP-8 • BOL- • display • console • 3. type- • writer • met • pons- • band 3

  47. Dataregistratie op magneetband, 2000 banden werden opgenomen

  48. EL-X8 Reken- en geheugenkasten C O M P U T E R Console Flexowriter Papierbandlezer