De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

BOL RvD 2004 1964 - 1977. Omstreeks 1964 werd de aanzet gegeven tot de eerste bolvormige veel- voudige deeltjesdetector in de kern- en deeltjesfysica:

Verwante presentaties


Presentatie over: "BOL RvD 2004 1964 - 1977. Omstreeks 1964 werd de aanzet gegeven tot de eerste bolvormige veel- voudige deeltjesdetector in de kern- en deeltjesfysica:"— Transcript van de presentatie:

1 BOL RvD

2 Omstreeks 1964 werd 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 1. Het IKO-cyclotron gebouwd in 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

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 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

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

8 BOL- Detector met 64 detectie- “poten”

9

10 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.

11 en de externe deeltjesbundel

12 Een cyclotron is een circulaire versneller van kerndeeltjes binnen een elektromagneet. Het IKO cyclotron was net in aanbouw v ÓÓ r 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.

13 1947 Het IKO in oude gasfabriek Oosterringdijk, Amsterdam IKO-cyclotron in aanbouw, F.A. Heyn (r) en C.J. Bakker (l) (alg.directeur CERN ). 1947

14 1. Magneet; 2. HF-systeem voor electromagnetisch veld waarin deeltjes worden versneld; 3. mechanisme voor interne bestralingen t.b.v. van radioactieve bronnen. IKO synchrocyclotron, maquette

15 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 Daar- mee was de basis gelegd voor het IKO kernreactie- onderzoek. Koerts

16 Fluorescerend scherm oplichtend door deeltjes ontsnapt aan het mag- neetveld bundelextractiesysteem Koerts BOL-systeem De versnelde deeltjes konden uit het magneetveld ontsnappen door aan de rand een verstoring aan te brengen. 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.

17 Waarom BOL?

18 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 (  ) worden ingesteld.

19 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), zouden worden gedetecteerd. Coincidentiemetingen “rondom” worden veruit het beste gedaan met véél detectoren! In 1964 leidde dit tot het idee en de innovatieve ontwikkeling van het ambitieuze BOL-systeem.

20

21 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

22 Iedere poot kreeg een detectietelescoop op- gebouwd uit verschillende elementen: 1. Drie PIN-detectoren (4 à 5 mm dikte). Hierin stoppen invallende deeltjes die daarin volledig hun energie (E) afgeven: de E-detector 2. Een Dambord-  E-detector, een gloednieuwe ontwikkeling essentieel voor het BOL-project. Productie PIN-detectoren Detector assortiment NV Philips 1967 Nieuw!

23 De detectortelescoop Damborddetector PIN-detectoren }

24 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.

25 Wanneer een geladen deeltje de damborddetector doorkruist, wordt zowel het energieverlies  E 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. Dubbelzijdig strippatroon met signaaluitlezing Aantallen deeltjes per veld van radioactieve bron Dambord”matje” N

26

27 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.

28 1+2 Op de draaibank; 3. Kotterbeitel voor de trapgewijs tapse gaten; 4. Kotteren van gaten op de 32 ontwerp- posities ( ,  ) met 20  m precisie Bewerken van de halve koperen bollen

29 Binnenbol met koelspiraal en buitentussenring Gemonteerd met binnen- tussenring

30 Vacuumbol (2e schild) impregnering en montage

31 Vacuűmbol voorbereid voor vacuűm- test.

32 rood 3e bolschild (luchtkoeling) 2e bolschild (vacuum) Assemblage 1e bolschild (binnenbol)

33 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.

34 met transistoren

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

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

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

38

39 BOL-platform met ton en “weerstandenkarretje”

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

41 Het inbrengen van een “poot”

42 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

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

44 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)

45 besturing, dataregistratie en -visualisatie

46 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.

47 Computernetwerk on-line configuratie

48 PDP-8 2.BOL- display console 3. type- writer met pons- band

49 Dataregistratie op magneetband, 2000 banden werden opgenomen

50 Papierbandlezer Reken- en geheugenkasten Console Flexowriter EL-X8 COMPUTERCOMPUTER

51 De On-line koppeling van computers en fijnmazige multidimensionale data vereiste eigen ontwikkeling van nieuwe • Operatingsystemen voor PDP-8 en X8 (Timesharing en multiprogramming) • Programmeermethoden • Registratiemethoden (magneetband/drum) • Analysemethoden • Representaties van multidimensionale data (display, plotten en printen)

52 Systeemsoftware, datareductie en dataverwerking

53 Voor de PDP-8 minicomputers • Monikor systeem, multiprogrammering met parallelle asynchrone jobs • Datacommunicatie - computer – experiment - computer – computer • Interfacedrivers • Display met lichtpen (uitlezing datapunten) • Magneetbandverwerking • Dataverwerking • Fysische programma’s

54 Voor de Philips-Electrologica X8 computer • Wammes operating system (multiple access, timesharing, file-oriented, swapping, flexible job allocation) - Europese “UNIX” • Associatief tellen op drumgeheugen voor opbouw zeer grote multidimensionale spectra • Datacommunicatie EL-X8 – PDP-8 • Dataverwerking Vensterprogrammering voor meervoudig niveau-gestructureerde eventdata (reductie, filtering, intellen, transformaties van multidimensionale arraydata) • Fysische rekenprogramma’s

55 Deeltjesidentificatie zichtbaar op on-line oscilloscoop display proton deuteron triton 3 He  = 4 He E.  E E  E = signaal Damborddetector E = signaal PIN-detectoren +  E

56 Publicaties en proefschriften

57 Inspectie van eerste resultaten op regeldrukkerpapier

58 Meetresultaten Dalitz-plots geven de structuur weer van tussentoestanden in het reactieproces. 9 Be (d, t  ) 4 He T d = 26 MeV 1 H + d  p 1 p 2 n T d = 26 MeV 1 H ( 3 He, pd) p T 3He = 69 MeV

59 2 He* 2 He* (instabiel), 2 gelieerde protonen samen in een Dambordetector als 1 “deeltje” gedetecteerd

60 Reactie d + p  p + p + n 1-dimensionale ve Vergelijking meetgegevens en theorie in 1, 2 en 4 dimensies

61 Over de resultaten verschenen een twintigtal publicaties in internationale wetenschappelijke tijdschriften, en zes proefschriften; daarnaast doctoraal- scripties, conferentiebijdragen en rapporten.

62 Akkerman, H J M (M) Ph Arnold, H (F) Balder, J R (F) Bie, J E P de (F) Biekman, W C M (S) Blommestijn, G J F (F) Boer, J A den (D) PhNL Bregman, P (E) PhNL Bijleveld, J H M (M) Bijvoets, Th (E/V) Dantzig, R van (F) Dieperink, J H (E) Dodd, L R (F) UA Engen, P G van (S) Es, J T van (E) Haitsma, Y (F) Hall, F A van (E) Heemskerk, J A (V) Hermans, W C (F) Hoeberechts, A M E (D) PhNL Hoekstra, R (E/F) Hofker, W K (D) Ph Kate, P U ten (E) Kloet, W M (F) UU Koerts, L A Ch (F) Kok, E (E) Kraus, J (E) Kwakkel, E (E) Mars, A J (S) Meester, R P (S) Mooy, R B M (F) Mulder, K (F) Oberski, J E J (F) Oosthoek, D P (D) PhNL Oostveen, K (E) Ridder, Th F de (F) Rumphorst, R F (E) Slaus, I (E) UZ Sonnemans, M A A (F) Suys, J L C N M (S) PhEL Tjon, J A (F) UU Toenbreker, J A M (S) PhEL Auteurs van BOL-publicaties in internationale tijdschriften Verhaar, B J (F) UE Visschers, J L (F) Waal, J C (F) Wielinga, B J (F) Ypenberg, A D (F) D= Detectorfysica/ techniek E= Elektronica/ Elektrotechniek F= Fysica M= Mechanische technologie S= Software V= Vacuumtechniek PhNL= Philips NatLab PhEL= Philips-Electrologica UA= Univ. Adelaide UE= Univ. Eindhoven UU= Univ. Utrecht UZ= Univ. Zagreb

63 Rondleiding van de pers Het Parool 1971 Rondleiding van de pers 1969 Haarlemse Courant 1969 Public relations

64 BOL-team 1970

65 Constructie in omgekeerde volgorde

66 1977 – 2002, 25 jaar monument moet uiteindelijk wijken … in weer en wind

67 De laatste poot eruit!

68 De ontmanteling!

69 Binnenbol (met “bewoning”) gered van de sloop

70 • Binnenbol in twee helften • Poot met detectortelescoop • Damborddetector • Kotterbeitel

71 Sommige ontwikkelingen bij BOL -destijds nieuw - waren vroege tekenen van innovatieve instrumentele ontwikkelingen in de experimentele kern- en deeltjesfysica, zoals: • Detectie alzijdig “rondom” het botsingsgebied (4  ) • Microstrip- en pixeldetectoren • Event registratie/processing (i.p.v. spectrumanalyse) • On-line computer netwerken • Timesharing en multiprocessing

72 Detectie “rondom” werd vanzelfsprekend Plastic Ball, Crystal Ball, CACTUS, TAPS, Miniball,... en de huidige detectoren bij botsingsringen. CACTUS detector, Oslo Miniball

73 1980 CERN 1 x 100 x 200  m pitch x 100 x 50  m pitch 1982 CERN 1 x 100 x 200  m pitch x 100 x 50  m pitch 1965 IKO-Philips Damborddetector 2 x 10 x 1400  m pitch* 1985 CERN 50  m pitch pitch = afstand centra nabuurstrips Stripdetector + uitleeselektronica werd verder ontwikkeld en nam een grote vlucht

74 Fotografie Hans Arnold Marco Kraan Presentatie René van Dantzig Met dank aan Ton Boerkamp Erik Heijne Piet Lassing Jan van Veen Jan Visschers

75 EINDE


Download ppt "BOL RvD 2004 1964 - 1977. Omstreeks 1964 werd de aanzet gegeven tot de eerste bolvormige veel- voudige deeltjesdetector in de kern- en deeltjesfysica:"

Verwante presentaties


Ads door Google