对撞区束流管和本底.pdf

4.4 对撞区，束流管和本底 4.4.1 对撞区和束流管 对撞区的设计受到多种因素的制约，探测器，束流管，磁铁，束流监视器， 真空泵，挡板 (Mask) 和机械支撑结构等都需要安装在这个有限的空间里，同时 还要保证由束流引起的探测器本底最小。 对撞区的磁铁结构设计已基本完成，图 4.4-1 为对撞区设计的示意图，其中 包括所有的加速器磁铁，及其中一个束流的同步辐射扇面。详细的本底计算将 在以下章节中讨论。 图 4.4-1 对撞区布局和其中一个束流的同步辐射扇面 图 4.4-2 为束流管周围对撞区局部的整体方案图。整个束流管长 1000mm， 其中铍管长 300mm，每端各 350mm 的外延束流管，两端不锈钢 CF 法兰的厚度 14mm，直径 φ114mm，法兰与超导 Q 铁出口处加速器真空盒的不锈钢 CF 法兰 相连接，整个束流管的内径为 φ63mm。在加速器超导磁铁和主漂移室内桶之间， 设计了厚度为 20mm 钨环挡板，主要用于屏蔽束流本底，保护探测器。 图 4.4-2 束流管附近对撞区局部放大图 中心束流管设计应尽量减少材料总厚度， 使对信号粒子的多次散射最小， 提 高对粒子的动量分辨率。同时中心束流管必须有足够冷却，将同步辐射、损失 粒子和次级粒子散射以及高频腔高次模对中心束流管产生的热量带走，保持中 心束流管工作温度在 20-30?C，不致损坏中心束流管和不影响其它探测器的工作 环境温度；整个中心束流管内壁还应光滑无台阶。 图 4.4-3 为铍管的详细结构图，选择铍作为中心束流管是减少物质层厚度， 使多次散射对粒子动量测量造成的影响最小。 图 4.4-3 中心铍管的详细结构 中心铍管分两层，分别与过渡铝腔和铜管焊接， 中间形成一个均匀的冷却腔， 过渡铝腔的管路可设计成两进两出或一进一出；内铍管内径 φ63mm，厚度 0.8mm；外铍管厚度 0.5mm，直径取决于内外铍管的间隙。 目前初步设计为冷却 管路一进一出，内外铍管间隙 3mm，上述结构、参数是在带走 100W 热功率和 用氦气冷却的情况下计算所得。在今后的结构优化设计中，要考虑异常情况和 加大安全系数，对结构、参数和冷却介质要做最优调整。内外铍管两端和过渡 铝腔可用电子束或激光焊接；另外，在内铍管的最外两端可用钎焊或电子束焊 接一段铜管，使中心铍管和外延束流铜管焊接时不用钎焊。铍管可用粉末冶金 成型，但必须经过机械精加工，以保证公差和表面粗糙度要求，尤其是内铍管 的内表面，表面粗糙度应达到 0.8 μm以上，这样才能保证在其内表面可靠的镀 金，镀金层厚度应在 10 μm以上。 图 4.4-4 为外延束流管的详细结构图。外延束流管采用铜管或镀铜铝管是为 了减少因同步辐射产生的散射光子。 外延束流管采用两侧带耳朵的、内径 φ63mm、壁厚 1.5mm 的铜管作为内环 和两个壁厚为 1.5mm 的半铜环相焊接， 间隙均为 1.5mm，形成上下两个冷却腔， 分别连接一个管接头， 作为一进一出的冷却循环通道。铜管一端与镀镍的 CF 法 兰焊接，另一端与铍中心束流管的过渡铜管相焊，形成整个中心束流管。 图 4.4-4 外延束流管的详细结构 图 4.4-5 为中心束流管的支撑结构示意图。为了保证中心束流管的冷却水、 气管及信号线和加速器 BPM 电缆及冷却水管能够从对撞区的狭小空间钻出去， 同时保证有足够的安装、调整空间，为此，设计了通孔内径