PTOLEMY 横向漂移电磁滤波器的实现与优化
仪器与探测器
2022-05-25 v2 天体物理仪器与方法
摘要
PTOLEMY 横向漂移滤波器是一种新概念，旨在实现对氚 衰变端点附近电子能谱的精确分析。本文详细介绍了该滤波器成功运行的实现与优化方法。我们展示了首个能够利用铁回磁轭磁体产生所需磁场特性的演示装置。详细介绍了两种设定滤波器电极电压的方法。讨论了低场情况下低能电子传输面临的挑战，例如回旋半径随磁场减弱而增大，这限制了滤波器在固定尺寸下的性能上限。此外，低俯仰角轨迹主要由平行于磁力线的运动主导，并引入了非绝热条件和曲率漂移。为了最小化这些效应并最大化进入滤波器的电子接收率，我们提出了一种三势阱设计，以在整个滤波器长度内同时耗散平行与横向动能。仿真表明，这些优化能够实现低能电子传输：从 1 T 铁芯（或 3 T 超导）起始场开始，初始动能为 18.6 keV 的电子在约 80 cm 内被耗散至 <10 eV（<1 eV）。这一低场运行结果为即将在意大利 Gran Sasso 国家实验室（LNGS）建造的首个用于测量氚端点附近电子的 PTOLEMY 能谱仪演示装置铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2108.10388,
title = {Implementation and Optimization of the PTOLEMY Transverse Drift Electromagnetic Filter},
author = {A. Apponi and M. G. Betti and M. Borghesi and A. Boscá and F. Calle and N. Canci and G. Cavoto and C. Chang and W. Chung and A. G. Cocco and A. P. Colijn and N. D'Ambrosio and N. de Groot and M. Faverzani and A. Ferella and E. Ferri and L. Ficcadenti and P. Garcia-Abia and G. Garcia Gomez-Tejedor and S. Gariazzo and F. Gatti and C. Gentile and A. Giachero and Y. Hochberg and Y. Kahn and A. Kievsky and M. Lisanti and G. Mangano and L. E. Marcucci and C. Mariani and J. Martínez and M. Messina and E. Monticone and A. Nucciotti and D. Orlandi and F. Pandolfi and S. Parlati and J. Pedrós and C. Pérez de los Heros and O. Pisanti and A. D. Polosa and A. Puiu and I. Rago and Y. Raitses and M. Rajteri and N. Rossi and K. Rozwadowska and I. Rucandio and A. Ruocco and R. Santorelli and C. F. Strid and A. Tan and C. G. Tully and M. Viviani and U. Zeitler and F. Zhao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.10388},
year = {2022}
}
备注
29 pages, 25 figures