HD target
outline
•HD target overview
•TC leak test by He detector
•purify HD
•SC（Storage Cryostat）
–cooling system test
–superconducting magnet test
HD target overview
Characteristics of polarized HD target
Polarization Method
HD target is polarized by the static method using “brute force”  at low
temperature (10 mK) and high magnetic field (17 T).
It takes about 2-3 months to polarize the target.
Advantage and disadvantage
HD molecule does not contain heavy nuclei such as Carbon and Nitrogen.
Good for experiments observing reactions with small cross section
The HD target needs thin aluminum wires (at most 20% in weight) to
insure the cooling.
Polarization
H : 90 %      D : 60 %
Relaxation Time
30 days   at 200 mK and 1 T during the experiment.
Target Size
25 mm in diameter    50 mm in thickness
hdproject2007
HD target transportation
RCNP Osaka university
From RCNP to SPring-8
BL33LEP SPring-8
K+
K-
In Beam Cryostat
Transfer Cryostat 1
Transfer Cryostat 2
Experiment
HD Target
Dilution
Refrigerator
Storage
Cryostat
Dilution refrigerator
P1010101
Leiden Cryogenics
DRS-3000　(He3-He4)
Cooling power    　　 　
　　　3000μW at 120 mK
Lowest temperature   　
　　　 6 mK
Magnetic Field   　　　　
　　　17 T
Homogeneity of Magnetic Field
　　　5×10-4 for 15 cm
P1010022
Two Transfer Cryostats
CIMG2241
Right : used at RCNP
Left   : used at SPring-8
SC（Storage Cryostat）
LN2 bath
LHe bath
main bath
outer vacuum  chamber(OVC)
target
superconductingmagnet
Al wire
2.5cm
IBC（In Beam Cryostat） for BL33LEP
TC leak test by He detector
He detector
Step0: turn to “0”, then wait until “P” saturate
closed
3
0
1
2
4
5
OPEN
P
D
outside
Step1: turn to “1”, then wait until “P” zero
closed
3
0
1
2
4
5
OPEN
P
D
outside
Step2: turn to “2”, then wait until green LED light
closed
3
0
1
2
4
5
OPEN
P
D
outside
Step3: open “3”
opening
3
0
1
2
4
5
OPEN
P
D
outside
Step4: turn “to 4”,if “P” increase now, the pipe is brokenthen wait until “D” zero
opened
3
0
1
2
4
5
OPEN
P
D
outside
Step5: turn on “5”,adjust the unit of concentrationstart measurement  (see “D”)
opened
3
0
1
2
4
5
OPEN
P
D
outside
purify HD
purify HD
image006
image008
image010
pho
Distillator
top
D2 solid, H2 gas, HD  liquid
middle
D2 solid, H2 gas, HD  gas
bottom
D2 solid, H2 gas, HD  gas
image014
HD～96％
D2～2％
H2～2％
H2～50％
HD～50％
2 week
H2
H2～4~6％
HD~95%
2 week
HD～99.999％
principle of concentration sensor
•use filament to ionize gas
ionize gas here
H2+
D2+
HD+
sensor
digital data
AMP
(amplifier)
In amplifier, use different gain for each gas
PC
SC（Storage Cryostat）
cooling system test
SC（Storage Cryostat）
LN2 bath
LHe bath
main bath
outer vacuum  chamber(OVC)
target
superconductingmagnet
four thermometers in SC
Step 1
1.Evacuate the OVC for at least 24 hourbefore pre-cool system
For pre-cool LHe bath,we fill LN2 to LHe bath.
•The Allen Bradly carbonresistance sensor in liquidhelium bath reached 388.81ohm. It is close to 77 K
Transfer the LN2 from LHe bath to LN2 bath.we fill LHe to LHe bath.
•The level of liquid nitrogenrose from 9.2% to 80%.
•The Allen Bradly carbonresistance sensor in liquidhelium bath reached 2691 ohm(around 6~7 K)
Transfer the LN2 from LHe bath to LN2 bath.we fill LHe to LHe bath.
•We start pumping gas frommain bath. The Allen Bradlycarbon resistance sensor inliquid helium bath reached4033 ohm (around 4~5 K) ,thetemperature in bottom of mainbath reached 3.096 K, thetemperature in top of mainbath reached 4.025 K.Temperature cannot drop more.The level of helium gas dropdown. We find the helium tankempty.
pumping the main bath
•We remove the helium gas from main bath.
•The temperature in top of main bath rose from 3.441 K to 73.95 K.
•The temperature in bottom of main bath drop down from 2.983 K to 1.509 K .
•The temperature keep around 1.53 K.
Test of SC cooling system is finished.
SC（Storage Cryostat）
superconducting magnet test
Hall probe magnet sensor
1.Electrons (not Conventional current!)
2.Hall element, or Hall sensor
3.Magnets
4.Magnetic field
5.Power source
We installed a Hall probe into main bath in SC.
superconducting magnet
1.Zero the current.
2.Increase current, reach to middle current we set before ,then reach to max current we setbefore (Heater on）
3.Turn off Heater when reach the magnetic field intensity we need.
4.Decrease the current to middle current we set before, then zero the current.
5.Keep the persistent mode when we use superconducting magnet.
6.Increase current, reach to middle current we set before ,then reach to max current we setbefore (Heater off）
7.Heater on (Quenches) (dangerous!!)
8.Decrease the current to middle current we set before, then zero the current.
9.turn off the heater. turn off the power supply.  superconducting magnet test finish.
before we start test
•make the following electrical checks
–magnet resistance
–magnet to cryostat isolation
–switch heater resistance
–switch heater to cryostat isolation
–magnet to switch heater isolation
–(isolation values should typically be >1 MΩ unlessotherwise stated)
•open all of doors in experiment building.
•take off everything with magnetic.
Typical calibration curve of Hall probe
The magnetic field of about 1 Tesla wasconfirmed by using a Hall probe.
Heater on
15:38
Heater off
15:53
Heater on
16:21
persistent mode
28Mins
Amps
mV
Heater on
16:30
 Bonus
Physics objectives
1To investigate the ss content in the nucleon
        by the p -> p (n -> n) reaction
        To know the structure of the proton and neutron correctly is the
           fundamental desire.
2To determine the spin-parity of + particle
        Although I do not follow recent theoretical studies, to fix the initialnucleon spin and photon polarization must be important.
3     To study the reaction mechanism of the hyperonphotoproduction
        Recently some interesting results measuring the double polarizationobservables appeared.
          Advanced studies need the polarized nucleon target.
concentration
sensor
pressurecontroller
pressure
monitor
Distillator
top
middle
bottom
throwgas out
concentration measurement
A
B
C
D
E
F
G
H
I
1. open A, get gas for top of Distillator.
J
2. close D, open B, then close B, now gas in C.
3. open D, then close D, now gas from C to E
4. control pressure by F, see J the pressure should be 9.0x10-7 mbar
6. close the software RGA
gas here
gas here
gas here
gas here
0. A ,B should closed, open D and G, measure background.
5. measure gas concentration by RGA (Residual gas Analyzer)
7. open G, then close G  throw the gas away
gas outside
gas here