Transcript pps/slideshow
Slide 1
BOL
1964 - 1977
RvD 2004
Slide 2
Omstreeks 1964 werd de aanzet
gegeven tot de eerste bolvormige veelvoudige 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.
Slide 3
Onderwerpen van deze presentatie
0.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Inleiding
Het IKO-cyclotron gebouwd in 1947
Achtergrond en doel van BOL (1964)
Deeltjesdetectoren IKO en NV Philips
Constructie van de BOL-detector (1965)
Elektronica Front-end, Meetsysteem, Logica
On-line computers (1967)
Programmering en analyse
Meetresultaten
Ontmanteling van BOL-detector (2002)
Slide 4
Slide 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.
Slide 6
Een
eerste
blik op
het BOLsysteem
als
geheel
1
2
1
2
1. Detector
2. Elektronica
3. Regeling
4. On-line
computers
5. Cyclotron
console
6. Registratie
7. Regeldrukker
5
4
3
6
7
Slide 7
Schematisch overzicht
BOL-systeem
BOL-detector
detectoreenheden
met elektronica
cyclotron
meetelektronica
cyclotron
besturing
besturing
dataregistratie
on-line computernetwerk
dataverzameling
EL-X8
computer
Slide 8
BOLDetector
met 64
detectie“poten”
Slide 9
Slide 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.
Slide 11
en de externe deeltjesbundel
Slide 12
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 (magneetjuk) werd geconfisceerd door de bezetter.
Na de oorlog werd het inmiddels gemoderniseerde 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 oorspronkelijk voorzien. In 1949 was het operationeel.
Slide 13
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).
Slide 14
IKO synchrocyclotron, maquette 1949
1
3
2
1. Magneet; 2. HF-systeem voor electromagnetisch veld
waarin deeltjes worden versneld; 3. mechanisme voor
interne bestralingen t.b.v. van radioactieve bronnen.
Slide 15
In het cyclotron worden de deeltjes versneld
in steeds grotere cirkelvormige banen, gevangen in een sterk magneetveld. Voor kernreactieonderzoek moesten de deeltjes naar buiten
worden gebracht (extractie).
L.A.Ch. Koerts c.s.
slaagden daarin omstreeks
1958. Daarmee was de
basis gelegd
voor het IKO
kernreactieKoerts
onderzoek.
Slide 16
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, quadrupoolen buigmagneten - een nette evenwijdige bundel, de externe
cyclotron bundel, die omstreeks 1963 nog werd verbeterd.
bundelextractiesysteem
Fluorescerend scherm
oplichtend door deeltjes
ontsnapt aan het magneetveld
Slide 17
Waarom BOL?
Slide 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 waargenomen 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.
Slide 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.
Slide 20
Slide 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
Slide 22
Iedere poot kreeg een detectietelescoop opgebouwd 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-DE-detector, een gloednieuwe
ontwikkeling essentieel voor het BOL-project.
Detector assortiment
NV Philips 1967
Productie
PIN-detectoren
Slide 23
De detectortelescoop
Damborddetector
}
PIN-detectoren
Slide 24
Damborddetector
Dit is een plaatsgevoelige
halfgeleider detector
(Silicium oppervlaktebarrière, 0.3 mm dikte),
waarvan de goud- en
alluminiumelektroden
beiden zijn onderverdeeld
in onderling loodrechte
strippatronen, zichtbaar
met spiegel in de vitrine.
Slide 25
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 onderling loodrechte strippatronen m.b.v. pulssignalen
van de strips afzonderlijk.
Dubbelzijdig strippatroon
met signaaluitlezing
Aantallen deeltjes per veld
van radioactieve bron
Dambord”matje”
N
Slide 26
Slide 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.
Slide 28
1
Bewerken
van de
halve
koperen
bollen
2
1+2 Op de draaibank; 3. Kotterbeitel voor de trapgewijs
tapse gaten; 4. Kotteren van gaten op de 32 ontwerpposities (q,f) met 20 mm precisie.
3
4
Slide 29
Binnenbol
Gemonteerd met binnentussenring
met koelspiraal
en buitentussenring
Slide 30
Vacuumbol (2e schild)
impregnering en montage
Slide 31
Vacuűmbol
voorbereid
voor vacuűmtest.
Slide 32
Assemblage
1e bolschild
(binnenbol)
2e bolschild
(vacuum)
rood 3e bolschild
(luchtkoeling)
Slide 33
Het skelet van BOL
bijna gereed voor het
monteren van detectorpoten met elektronica.
De horizontale as met
buitentussenring
draagt drie bolschilden.
Het buitenste schild is
voor luchtkoeling (via
de slangen) van de
pootelektronica.
Slide 34
met transistoren
Slide 35
Ontwerpen, bouwen,
en testen “op tafel”
Een groot aantal
analoge en digitale
functies d.m.v.
transisitoren op
één “printplaat”.
Niet eerder vertoond!
Slide 36
BOL-Elektronica
1. Detector (poot)
elektronica
2. Logica print
(besturing en
uitlezing)
3. ADC-print
(analoog digitaal
conversie
E: 13 bits
DE: 9 bits)
2
1
3
Slide 37
Dubbele Elektronica-ton
voor de beide printplaten
per detectiepoot. De ton
kon roteren voor plaatsing
of uitname van een plaat.
Slide 38
Slide 39
BOL-platform met ton en
“weerstandenkarretje”
Slide 40
… en de onmisbare
oscilloscoop
..\BOL-poster2\e-bol-binnenring.JPG
Slide 41
Het inbrengen van een “poot”
Slide 42
BOL
met poten.
De deeltjesbundel komt
binnen via de
vacuűmpijp
(rode pijl) en
gericht op
een kleine
spot (2 mm)
op de trefplaat in het
centrum van
de binnenbol
Slide 43
TV-camera
instellen op
fluorescerend
scherm vlak
voor de BOLopstelling, ter
afregeling van
de bundel.
Slide 44
Werktekening (1965) en maquette (1969)
overzicht van het cyclotron (1), het externe bundelsysteem (2), experimentele opstellingen (3), de
BOL-detector (4) met elektronica-ton (5)
Slide 45
besturing, dataregistratie en -visualisatie
Slide 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.
Slide 47
Computernetwerk
on-line configuratie
Slide 48
1
3
2
1. PDP-8
2. BOLdisplay
console
3. typewriter
met
ponsband
Slide 49
Dataregistratie op magneetband,
2000 banden werden opgenomen
Slide 50
EL-X8
Reken- en geheugenkasten
C
O
M
P
U
T
E
R
Flexowriter
Papierbandlezer
Slide 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)
Slide 52
Systeemsoftware,
datareductie en dataverwerking
Slide 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
Slide 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
Slide 55
Deeltjesidentificatie
zichtbaar op on-line oscilloscoop display
3He
a = 4He
E . DE
triton
deuteron
proton
DE = signaal Damborddetector
E
E = signaal PIN-detectoren + DE
Slide 56
Publicaties en proefschriften
Slide 57
Inspectie van
eerste resultaten op regeldrukkerpapier
Slide 58
Meetresultaten
1H
+ d p1 p2
n
Td = 26 MeV
Dalitz-plots geven de structuur weer van
tussentoestanden in het reactieproces.
(d, t a) 4He
Td = 26 MeV
9Be
1H (3He,
pd) p
T3He = 69 MeV
Slide 59
2He*
2He*
(instabiel), 2 gelieerde
protonen samen in een
Dambordetector als 1
“deeltje” gedetecteerd
Slide 60
Vergelijking meetgegevens en
Reactie
d + p p + p + n theorie in 1, 2 en 4 dimensies
1-dimensionale ve
Slide 61
Over de resultaten
verschenen een twintigtal publicaties in
internationale wetenschappelijke tijdschriften,
en zes proefschriften; daarnaast doctoraalscripties, conferentiebijdragen en rapporten.
Slide 62
Auteurs van BOL-publicaties
in internationale tijdschriften
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
Verhaar, B J (F) UE
Visschers, J L (F)
Waal, J C (F)
Wielinga, B J (F)
Ypenberg, A D (F)
D
S
V
= Detectorfysica/
techniek
= Elektronica/
Elektrotechniek
= Fysica
= Mechanische
technologie
= Software
= Vacuumtechniek
PhNL
PhEL
UA
UE
UU
UZ
= Philips NatLab
= Philips-Electrologica
= Univ. Adelaide
= Univ. Eindhoven
= Univ. Utrecht
= Univ. Zagreb
E
F
M
Slide 63
Het Parool 1971
Haarlemse Courant 1969
Rondleiding
van
Rondleiding
van de pers
1969
de pers
1969
Slide 64
BOL-team
1970
Slide 65
Constructie in omgekeerde volgorde
Slide 66
1977 – 2002, 25 jaar monument
in weer en wind
moet
uiteindelijk
wijken …
Slide 67
De laatste poot eruit!
Slide 68
De ontmanteling!
Slide 69
Binnenbol
(met “bewoning”)
gered van de sloop
Slide 70
• Binnenbol in twee helften
• Poot met detectortelescoop
• Damborddetector
• Kotterbeitel
Slide 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 (4p)
• Microstrip- en pixeldetectoren
• Event registratie/processing (i.p.v. spectrumanalyse)
• On-line computer netwerken
• Timesharing en multiprocessing
Slide 72
Detectie “rondom”
werd vanzelfsprekend
Plastic Ball, Crystal Ball,
CACTUS, TAPS, Miniball, ...
CACTUS detector, Oslo
en de huidige detectoren
bij botsingsringen.
Miniball
Slide 73
Stripdetector + uitleeselektronica
werd verder ontwikkeld en nam een grote vlucht
1965 IKO-Philips
Damborddetector 2 x 10 x 1400 mm
pitch*
1980 CERN
1 x 100 x 200 mm pitch
pitch = afstand centra nabuurstrips
1982
1x 100 x 50 mm pitch
1982 CERN
1 x 100 x 200 mm pitch
1985 CERN
50 mm pitch
1981
1 x 100 x 50 mm pitch
Slide 74
Fotografie
Hans Arnold
Marco Kraan
Presentatie
René van Dantzig
Met dank aan
Ton Boerkamp
Erik Heijne
Piet Lassing
Jan van Veen
Jan Visschers
Slide 75
EINDE
BOL
1964 - 1977
RvD 2004
Slide 2
Omstreeks 1964 werd de aanzet
gegeven tot de eerste bolvormige veelvoudige 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.
Slide 3
Onderwerpen van deze presentatie
0.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Inleiding
Het IKO-cyclotron gebouwd in 1947
Achtergrond en doel van BOL (1964)
Deeltjesdetectoren IKO en NV Philips
Constructie van de BOL-detector (1965)
Elektronica Front-end, Meetsysteem, Logica
On-line computers (1967)
Programmering en analyse
Meetresultaten
Ontmanteling van BOL-detector (2002)
Slide 4
Slide 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.
Slide 6
Een
eerste
blik op
het BOLsysteem
als
geheel
1
2
1
2
1. Detector
2. Elektronica
3. Regeling
4. On-line
computers
5. Cyclotron
console
6. Registratie
7. Regeldrukker
5
4
3
6
7
Slide 7
Schematisch overzicht
BOL-systeem
BOL-detector
detectoreenheden
met elektronica
cyclotron
meetelektronica
cyclotron
besturing
besturing
dataregistratie
on-line computernetwerk
dataverzameling
EL-X8
computer
Slide 8
BOLDetector
met 64
detectie“poten”
Slide 9
Slide 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.
Slide 11
en de externe deeltjesbundel
Slide 12
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 (magneetjuk) werd geconfisceerd door de bezetter.
Na de oorlog werd het inmiddels gemoderniseerde 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 oorspronkelijk voorzien. In 1949 was het operationeel.
Slide 13
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).
Slide 14
IKO synchrocyclotron, maquette 1949
1
3
2
1. Magneet; 2. HF-systeem voor electromagnetisch veld
waarin deeltjes worden versneld; 3. mechanisme voor
interne bestralingen t.b.v. van radioactieve bronnen.
Slide 15
In het cyclotron worden de deeltjes versneld
in steeds grotere cirkelvormige banen, gevangen in een sterk magneetveld. Voor kernreactieonderzoek moesten de deeltjes naar buiten
worden gebracht (extractie).
L.A.Ch. Koerts c.s.
slaagden daarin omstreeks
1958. Daarmee was de
basis gelegd
voor het IKO
kernreactieKoerts
onderzoek.
Slide 16
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, quadrupoolen buigmagneten - een nette evenwijdige bundel, de externe
cyclotron bundel, die omstreeks 1963 nog werd verbeterd.
bundelextractiesysteem
Fluorescerend scherm
oplichtend door deeltjes
ontsnapt aan het magneetveld
Slide 17
Waarom BOL?
Slide 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 waargenomen 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.
Slide 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.
Slide 20
Slide 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
Slide 22
Iedere poot kreeg een detectietelescoop opgebouwd 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-DE-detector, een gloednieuwe
ontwikkeling essentieel voor het BOL-project.
Detector assortiment
NV Philips 1967
Productie
PIN-detectoren
Slide 23
De detectortelescoop
Damborddetector
}
PIN-detectoren
Slide 24
Damborddetector
Dit is een plaatsgevoelige
halfgeleider detector
(Silicium oppervlaktebarrière, 0.3 mm dikte),
waarvan de goud- en
alluminiumelektroden
beiden zijn onderverdeeld
in onderling loodrechte
strippatronen, zichtbaar
met spiegel in de vitrine.
Slide 25
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 onderling loodrechte strippatronen m.b.v. pulssignalen
van de strips afzonderlijk.
Dubbelzijdig strippatroon
met signaaluitlezing
Aantallen deeltjes per veld
van radioactieve bron
Dambord”matje”
N
Slide 26
Slide 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.
Slide 28
1
Bewerken
van de
halve
koperen
bollen
2
1+2 Op de draaibank; 3. Kotterbeitel voor de trapgewijs
tapse gaten; 4. Kotteren van gaten op de 32 ontwerpposities (q,f) met 20 mm precisie.
3
4
Slide 29
Binnenbol
Gemonteerd met binnentussenring
met koelspiraal
en buitentussenring
Slide 30
Vacuumbol (2e schild)
impregnering en montage
Slide 31
Vacuűmbol
voorbereid
voor vacuűmtest.
Slide 32
Assemblage
1e bolschild
(binnenbol)
2e bolschild
(vacuum)
rood 3e bolschild
(luchtkoeling)
Slide 33
Het skelet van BOL
bijna gereed voor het
monteren van detectorpoten met elektronica.
De horizontale as met
buitentussenring
draagt drie bolschilden.
Het buitenste schild is
voor luchtkoeling (via
de slangen) van de
pootelektronica.
Slide 34
met transistoren
Slide 35
Ontwerpen, bouwen,
en testen “op tafel”
Een groot aantal
analoge en digitale
functies d.m.v.
transisitoren op
één “printplaat”.
Niet eerder vertoond!
Slide 36
BOL-Elektronica
1. Detector (poot)
elektronica
2. Logica print
(besturing en
uitlezing)
3. ADC-print
(analoog digitaal
conversie
E: 13 bits
DE: 9 bits)
2
1
3
Slide 37
Dubbele Elektronica-ton
voor de beide printplaten
per detectiepoot. De ton
kon roteren voor plaatsing
of uitname van een plaat.
Slide 38
Slide 39
BOL-platform met ton en
“weerstandenkarretje”
Slide 40
… en de onmisbare
oscilloscoop
..\BOL-poster2\e-bol-binnenring.JPG
Slide 41
Het inbrengen van een “poot”
Slide 42
BOL
met poten.
De deeltjesbundel komt
binnen via de
vacuűmpijp
(rode pijl) en
gericht op
een kleine
spot (2 mm)
op de trefplaat in het
centrum van
de binnenbol
Slide 43
TV-camera
instellen op
fluorescerend
scherm vlak
voor de BOLopstelling, ter
afregeling van
de bundel.
Slide 44
Werktekening (1965) en maquette (1969)
overzicht van het cyclotron (1), het externe bundelsysteem (2), experimentele opstellingen (3), de
BOL-detector (4) met elektronica-ton (5)
Slide 45
besturing, dataregistratie en -visualisatie
Slide 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.
Slide 47
Computernetwerk
on-line configuratie
Slide 48
1
3
2
1. PDP-8
2. BOLdisplay
console
3. typewriter
met
ponsband
Slide 49
Dataregistratie op magneetband,
2000 banden werden opgenomen
Slide 50
EL-X8
Reken- en geheugenkasten
C
O
M
P
U
T
E
R
Flexowriter
Papierbandlezer
Slide 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)
Slide 52
Systeemsoftware,
datareductie en dataverwerking
Slide 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
Slide 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
Slide 55
Deeltjesidentificatie
zichtbaar op on-line oscilloscoop display
3He
a = 4He
E . DE
triton
deuteron
proton
DE = signaal Damborddetector
E
E = signaal PIN-detectoren + DE
Slide 56
Publicaties en proefschriften
Slide 57
Inspectie van
eerste resultaten op regeldrukkerpapier
Slide 58
Meetresultaten
1H
+ d p1 p2
n
Td = 26 MeV
Dalitz-plots geven de structuur weer van
tussentoestanden in het reactieproces.
(d, t a) 4He
Td = 26 MeV
9Be
1H (3He,
pd) p
T3He = 69 MeV
Slide 59
2He*
2He*
(instabiel), 2 gelieerde
protonen samen in een
Dambordetector als 1
“deeltje” gedetecteerd
Slide 60
Vergelijking meetgegevens en
Reactie
d + p p + p + n theorie in 1, 2 en 4 dimensies
1-dimensionale ve
Slide 61
Over de resultaten
verschenen een twintigtal publicaties in
internationale wetenschappelijke tijdschriften,
en zes proefschriften; daarnaast doctoraalscripties, conferentiebijdragen en rapporten.
Slide 62
Auteurs van BOL-publicaties
in internationale tijdschriften
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
Verhaar, B J (F) UE
Visschers, J L (F)
Waal, J C (F)
Wielinga, B J (F)
Ypenberg, A D (F)
D
S
V
= Detectorfysica/
techniek
= Elektronica/
Elektrotechniek
= Fysica
= Mechanische
technologie
= Software
= Vacuumtechniek
PhNL
PhEL
UA
UE
UU
UZ
= Philips NatLab
= Philips-Electrologica
= Univ. Adelaide
= Univ. Eindhoven
= Univ. Utrecht
= Univ. Zagreb
E
F
M
Slide 63
Het Parool 1971
Haarlemse Courant 1969
Rondleiding
van
Rondleiding
van de pers
1969
de pers
1969
Slide 64
BOL-team
1970
Slide 65
Constructie in omgekeerde volgorde
Slide 66
1977 – 2002, 25 jaar monument
in weer en wind
moet
uiteindelijk
wijken …
Slide 67
De laatste poot eruit!
Slide 68
De ontmanteling!
Slide 69
Binnenbol
(met “bewoning”)
gered van de sloop
Slide 70
• Binnenbol in twee helften
• Poot met detectortelescoop
• Damborddetector
• Kotterbeitel
Slide 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 (4p)
• Microstrip- en pixeldetectoren
• Event registratie/processing (i.p.v. spectrumanalyse)
• On-line computer netwerken
• Timesharing en multiprocessing
Slide 72
Detectie “rondom”
werd vanzelfsprekend
Plastic Ball, Crystal Ball,
CACTUS, TAPS, Miniball, ...
CACTUS detector, Oslo
en de huidige detectoren
bij botsingsringen.
Miniball
Slide 73
Stripdetector + uitleeselektronica
werd verder ontwikkeld en nam een grote vlucht
1965 IKO-Philips
Damborddetector 2 x 10 x 1400 mm
pitch*
1980 CERN
1 x 100 x 200 mm pitch
pitch = afstand centra nabuurstrips
1982
1x 100 x 50 mm pitch
1982 CERN
1 x 100 x 200 mm pitch
1985 CERN
50 mm pitch
1981
1 x 100 x 50 mm pitch
Slide 74
Fotografie
Hans Arnold
Marco Kraan
Presentatie
René van Dantzig
Met dank aan
Ton Boerkamp
Erik Heijne
Piet Lassing
Jan van Veen
Jan Visschers
Slide 75
EINDE