Construction of a liquid hydrogen target

Abstract

A liquid hydrogen target for the experiments with secondary beam has been designed and is under construction. The design has been made to meet the following requirements: (1) the thickness of hydrogen is 100 mg/sq cm; (2) the ratio of hydrogen to other materials should be by far larger than that of polyethylene foil; and (3) the target system should be easy to mount and dismount. The target cell is attached to the cold head through a copper rod. The target cell is connected to a gas reservoir with a thin stainless pipe. The cryogenic refrigerator cools a hydrogen gas in the target cell down to about 20 K, and liquefies it. The gas pressure is measured by a pressure transducer. A temperature of the target cell is measured by a Si diode thermometer. The target cell, the copper rod, and the cold head are surrounded by an aluminum heat shield at about 80 K. The target can be lifted up by 10 cm, so that one can use other foil targets. The window foil is made of 12.5 micrometer thick aramide foil and is pressed by a foil cover which has a 24 mm diameter hole for beam. The thickness of the hydrogen id designed to be 14 mm and can be changed by replacing the target cell. Digitized data on the data acquisition/switch unit which is connected to the thermometers and the pressure transducer are acquired by a computer. The safety system is deployed locally, so as to work even when the computer or network downs.

2次ビーム実験用の液体水素標的が設計され、構築中である。その設計は以下の要件を満たしている。(1)水素の厚さは100mg/平方センチメートル、(2)水素と他の材料の比はポリエチレン箔の比よりはるかに大きくなければならない、および(3)標的系は装着と脱着が容易でなければならない。標的セルは銅棒を通してコールドヘッドに繋がり、薄いステンレス鋼管でガス貯めに接続されている。低温冷凍機で標的セル中の水素ガスを20Kまで冷却し、液化する。ガス圧は圧力変換器で測定し、セルの温度はSiダイオード温度計で測定した。標的セル、銅棒およびコールドヘッドは約80Kでアルミニウム熱遮蔽で囲まれている。標的は10cmまで上げることができ、そのため他の箔標的を使用できる。窓箔は厚さ12.5マイクロメートルのアラミド箔でできており、ビーム用の直径24mmの穴のある箔カバーによりプレスされている。水素の厚さは14mmに設計されており、厚さは標的セルを取り替えることにより変えることができる。温度計と圧力変換器に接続したデータ収集/スイッチユニットのデジタルデータはコンピュータにより収集される。コンピュータやネットワークが故障しても動作するように安全システムは部分的に展開する。