304L 6.35*1mm Таъминкунандагони қубурҳои печонидашудаи аз пӯлоди зангногир, Намоиши чӯби шадиди литий барои тавлиди нейтронҳои мустақим импулс

Ташаккур ба шумо барои боздид аз Nature.com.Шумо версияи браузерро бо дастгирии маҳдуди CSS истифода мебаред.Барои таҷрибаи беҳтарин, мо тавсия медиҳем, ки шумо браузери навшударо истифода баред (ё Ҳолати мутобиқатро дар Internet Explorer хомӯш кунед).Илова бар ин, барои таъмини дастгирии доимӣ, мо сайтро бе услубҳо ва JavaScript нишон медиҳем.
Слайдерҳо се мақоларо дар як слайд нишон медиҳанд.Барои гузаштан дар слайдҳо тугмаҳои қафо ва ояндаро истифода баред ё тугмаҳои контролери слайдро дар охири ҳар як слайд ҳаракат кунед.

Ҳамчун алтернатива ба омӯзиши реакторҳои ҳастаӣ, як генератори паймоне, ки бо суръатбахшии нейтронӣ бо истифода аз драйвери чӯби литий-ион истифода мешавад, метавонад номзади умедбахш бошад, зеро он радиатсияи ками номатлубро тавлид мекунад.Аммо расондани нури пуршиддати ионхои литий душвор буд ва татбики амалии ин гуна аппаратхо гайриимкон дониста шуд.Проблемаи тезу тундтарини ҷараёни нокифояи ионҳо тавассути татбиқи схемаи имплантатсияи мустақими плазма ҳал карда шуд.Дар ин схема, як плазмаи импулси зичии баланд, ки тавассути абляцияи лазерии фолгаи металлии литий тавлид шудааст, тавассути суръатбахши чоркунҷаи баландбасомади баланд (суръати RFQ) ба таври муассир ворид карда мешавад.Мо ба ҷараёнҳои баландтарини чӯби 35 мА расидем, ки то 1,43 МэВ суръат мегирад, ки ин аз ду дараҷа баландтар аз системаҳои муқаррарии инжектор ва суръатбахш аст.
Баръакси рентгенҳо ё зарраҳои заряднок, нейтронҳо амиқии воридшавӣ ва таъсири мутақобилаи беназир бо материяи конденсатӣ доранд, ки онҳоро барои омӯзиши хосиятҳои маводҳо зондҳои бениҳоят универсалӣ мегардонанд1,2,3,4,5,6,7.Аз ҷумла, усулҳои парокандакунии нейтронҳо барои омӯзиши таркиб, сохтор ва фишорҳои дохилии моддаҳои конденсатшуда маъмулан истифода мешаванд ва метавонанд дар бораи пайвастагиҳои микроэлементҳо дар хӯлаҳои металлӣ, ки бо истифода аз спектроскопияи рентгенӣ ошкор кардан душворанд, маълумоти муфассал дода метавонанд8.Ин усул дар илми фундаменталй асбоби пуриктидор ба шумор меравад ва онро истехсолкунандагони металл ва дигар материалхо истифода мебаранд.Ба наздикӣ, дифраксияи нейтронӣ барои муайян кардани фишорҳои боқимонда дар ҷузъҳои механикӣ, ба монанди қисмҳои роҳи оҳан ва ҳавопаймо истифода шудааст9,10,11,12.Нейтронҳо инчунин дар чоҳҳои нафту газ истифода мешаванд, зеро онҳо ба осонӣ тавассути маводи аз протон бой гирифта мешаванд13.Чунин усулхо дар сохтмони гражданй низ истифода мешаванд.Санҷиши нейтронҳои вайроннашаванда воситаи муассир барои ошкор кардани камбудиҳои пинҳон дар биноҳо, нақбҳо ва пулҳо мебошад.Истифодаи нурхои нейтронй дар тадкикоти илмй ва саноат фаъолона истифода бурда мешавад, ки бисьёрии онхо таърихан бо ёрии реакторхои ядрой кор карда баромада шудаанд.
Бо вуҷуди ин, бо ризоияти ҷаҳонӣ оид ба паҳн накардани силоҳи ҳастаӣ, сохтани реакторҳои хурд барои мақсадҳои тадқиқотӣ торафт душвортар мегардад.Гузашта аз ин, садамаи ахири Фукушима сохтани реакторҳои ҳастаиро тақрибан аз нигоҳи иҷтимоӣ қобили қабул кардааст.Вобаста ба ин тамоюл талабот ба манбаъҳои нейтронӣ дар акселераторҳо меафзояд2.Ҳамчун алтернатива ба реакторҳои ҳастаӣ, якчанд манбаъҳои бузурги нейтронӣ тақсимшаванда аллакай кор мекунанд14,15.Аммо барои самараноктар истифода бурдани хосиятхои шуохои нейтронй истифода бурдани манбаъхои компакт-16 дар тезондихандахо, ки ба муассисахои илмй-тадкикотии саноатй ва донишкадахои олй тааллук дошта метавонанд, вусъат додан лозим аст.Сарчашмаҳои нейтронии суръатбахш ба ғайр аз он, ки ҳамчун ивазкунандаи реакторҳои ҳастаӣ хизмат мекунанд, қобилиятҳо ва вазифаҳои навро илова карданд14.Масалан, генератори бо линак идорашаванда метавонад тавассути коркарди нури гардонанда ба осонӣ ҷараёни нейтронҳоро эҷод кунад.Пас аз баровардани нейтронҳо назорат кардан душвор аст ва ченакҳои радиатсионӣ аз сабаби садое, ки нейтронҳои замина эҷод мекунанд, душвор аст.Нейтронҳои импулс, ки бо суръатбахш идора карда мешаванд, ин мушкилотро пешгирӣ мекунанд.Якчанд лоиҳаҳо дар асоси технологияи суръатбахши протон дар саросари ҷаҳон пешниҳод карда шуданд17,18,19.Реаксияҳои 7Li(p, n)7Be ва 9Be(p, n)9B бештар дар генераторҳои паймоне, ки бо протон идора мешаванд, истифода мешаванд, зеро онҳо реаксияҳои эндотермикӣ мебошанд20.Радиатсияи зиёдатӣ ва партовҳои радиоактивиро метавон кам кард, агар энергияе, ки барои барангехтани шуои протон интихоб шудааст, аз арзиши ҳадди ақал каме болотар бошад.Аммо массаи ядрои мавриди ҳадаф аз массаи протонҳо хеле калонтар аст ва нейтронҳои ҳосилшуда ба ҳама самтҳо пароканда мешаванд.Чунин ба изотропӣ наздик шудани ҷараёни нейтронӣ интиқоли самараноки нейтронҳоро ба объекти омӯзиш пешгирӣ мекунад.Гайр аз ин, барои ба даст овардани вояи зарурии нейтронхо дар чойгиршавии объект хам шумораи протонхои харакаткунанда ва хам энергияи онхоро хеле зиёд кардан лозим аст.Дар натиҷа, миқдори зиёди нурҳои гамма ва нейтронҳо тавассути кунҷҳои калон паҳн шуда, бартарии реаксияҳои эндотермикиро нест мекунанд.Генератори маъмулии паймоне, ки ба протон асос ёфтааст, дорои муҳофизати пурқуввати радиатсионӣ мебошад ва қисми калонтарини система мебошад.Зарурати зиёд кардани энергияи протонҳои ҳаракаткунанда одатан афзоиши иловагии андозаи иншооти суръатбахшро талаб мекунад.
Барои рафъи камбудиҳои умумии манбаъҳои муқаррарии паймонаки нейтронӣ дар суръатбахш схемаи реаксияи инверсия-кинематикӣ пешниҳод карда шуд21.Дар ин схема, чӯби литий-ионҳои вазнинтар ба ҷои чӯби протон ҳамчун нури роҳнамо истифода мешавад, ки ба маводи аз гидроген бой ба монанди пластикҳои карбогидридӣ, гидридҳо, гази гидроген ё плазмаи гидроген нигаронида шудааст.Алтернативаҳо ба назар гирифта шудаанд, ба монанди чӯбҳои ионҳои бериллий, аммо бериллий як моддаи заҳролуд аст, ки ҳангоми коркард нигоҳубини махсусро талаб мекунад.Аз ин рӯ, чӯби литий барои схемаҳои реаксияи инверсия-кинематикӣ мувофиқтар аст.Азбаски импулси ядрои литий аз импулси протонхо зиёд аст, маркази массаи бархурди ядрой доимо ба пеш харакат мекунад ва нейтронхо хам ба пеш мебароянд.Ин хусусият нурҳои номатлуби гамма ва партовҳои нейтронҳои кунҷи баландро хеле нест мекунад22.Муқоисаи ҳолати муқаррарии муҳаррики протон ва сенарияи кинематикаи баръакс дар расми 1 нишон дода шудааст.
Намоиши кунҷҳои тавлиди нейтронҳо барои чӯбҳои протон ва литий (бо Adobe Illustrator CS5, 15.1.0, https://www.adobe.com/products/illustrator.html кашида шудааст).(a) Дар натиҷаи реаксия нейтронҳо метавонанд ба ҳар самт бароварда шаванд, зеро протонҳои ҳаракаткунанда ба атомҳои хеле вазнинтари ҳадафи литий зарба мезананд.(б) Баръакс, агар ронандаи литий-ион ҳадафи аз гидроген бойро тирборон кунад, аз сабаби суръати баланди маркази массаи система нейтронҳо дар конуси танг ба самти пеш тавлид мешаванд.
Аммо, аз сабаби мушкилии тавлиди ҷараёни зарурии ионҳои вазнин бо заряди баланд дар муқоиса бо протонҳо танҳо якчанд генераторҳои баръакси кинематикии нейтрон вуҷуд доранд.Ҳамаи ин нерӯгоҳҳо манбаъҳои манфии ионҳои поширо дар якҷоягӣ бо суръатбахшҳои электростатикии тандемӣ истифода мебаранд.Дигар навъҳои манбаъҳои ионҳо барои баланд бардоштани самаранокии суръатбахшии шуо пешниҳод карда шудаанд26.Дар ҳар сурат, ҷараёни мавҷудаи нури литий-ион бо 100 мкА маҳдуд аст.Пешниҳод шудааст, ки 1 мА Li3+27 истифода шавад, аммо ин ҷараёни шуои ионӣ бо ин усул тасдиқ нашудааст.Аз ҷиҳати шиддат, суръатдиҳандагони чӯби литий бо суръатдиҳандаҳои шуои протоние, ки ҷараёни қуллаи протонашон аз 10 мА28 зиёд аст, рақобат карда наметавонанд.
Барои ба кор андохтани генератори амалии паймоне, ки дар асоси нури литий-ион асос ёфтааст, тавлид кардани шиддати баланд аз ионҳо комилан бефоида аст.Ионҳо тавассути қувваҳои электромагнитӣ суръат ва ҳидоят мешаванд ва сатҳи баландтари заряд боиси шитоби самараноктар мегардад.Драйверҳои чӯби Li-ion ҷараёнҳои қуллаи Li3+ -ро дар зиёда аз 10 мА талаб мекунанд.
Дар ин кор мо суръатбахшии шуоъҳои Li3+-ро бо ҷараёнҳои баланд то 35 мА нишон медиҳем, ки онро бо суръатдиҳандаҳои пешрафтаи протонӣ муқоиса кардан мумкин аст.Нури аслии ионҳои литий бо истифода аз абляцияи лазерӣ ва схемаи имплантатсияи мустақими плазма (DPIS) дар ибтидо барои суръат бахшидан ба C6+ таҳия шудааст.Бо истифода аз сохтори резонанси чор-асоси чорчӯбаи линак (RFQ linac) бо фармоишгари тарҳрезишудаи басомади радиобасомад сохта шудааст.Мо тасдиқ кардем, ки нури суръатбахш дорои энергияи ҳисобшудаи нури тозагии баланд аст.Пас аз он ки нури Li3+ тавассути суръатбахши басомади радио (RF) ба таври муассир гирифта мешавад ва суръат мегирад, бахши минбаъдаи линак (шитоб) барои таъмини энергия барои тавлиди ҷараёни нейтронҳои қавӣ аз ҳадаф истифода мешавад.
Шитоб кардани ионҳои баландсифат технологияи хуб муқарраршуда мебошад.Вазифаи боқимондаи ба амал баровардани генератори нави пурсамари нейтронии паймон аз он иборат аст, ки шумораи зиёди ионҳои литий комилан кандашуда тавлид карда, сохтори кластерӣ иборат аст, ки аз як қатор импульсҳои ионҳо бо сикли РФ дар суръатбахш ҳамоҳанг карда шудаанд.Натиҷаҳои таҷрибаҳое, ки барои ноил шудан ба ин ҳадаф тарҳрезӣ шудаанд, дар се зерфаслҳои зерин тавсиф карда мешаванд: (1) тавлиди пурра аз чӯби литий-ион, (2) суръатбахшии чӯб бо истифода аз RFQ linac махсус тарҳрезишуда ва (3) суръатбахшии таҳлил чӯбро барои тафтиш кардани мундариҷаи он.Дар Лабораторияи Миллии Брукхавен (BNL) мо дастгоҳи таҷрибавии дар расми 2 нишон додашударо сохтем.
Баррасии насби таҷрибавӣ барои таҳлили босуръати чӯбҳои литий (тасвири Inkscape, 1.0.2, https://inkscape.org/).Аз рост ба чап плазмаи лазерӣ-аблятивӣ дар камераи мутақобилаи лазерӣ тавлид мешавад ва ба RFQ linac интиқол дода мешавад.Ҳангоми ворид шудан ба суръатбахши RFQ, ионҳо аз плазма ҷудо карда мешаванд ва ба суръатбахши RFQ тавассути майдони барқии ногаҳонӣ ворид карда мешаванд, ки дар натиҷаи фарқияти шиддати 52 кВ байни электроди экстраксия ва электроди RFQ дар минтақаи дрейф ба вуҷуд омадааст.Ионҳои истихроҷшуда бо истифода аз электродҳои RFQ 2 метр дарозӣ аз 22 кеВ/н то 204 кеВ/н суръат мегиранд.Трансформатори љараён (КТ), ки дар баромади линаки RFQ насб карда шудааст, ченкунии ѓайри харобиовари љараёни шуои иониро таъмин менамояд.Шуо бо се магнити чорқутба тамаркуз карда, ба магнити диполӣ равона карда шудааст, ки нури Li3+-ро ҷудо ва ба детектор равона мекунад.Дар паси сӯрохи, як сцинтилятсияи пластикии кушодашаванда ва косаи Фарадей (FC) бо ғафс то -400 В барои муайян кардани нури суръатбахш истифода мешавад.
Барои тавлиди ионҳои литийи комилан иононидашуда (Li3+) плазмаеро сохтан лозим аст, ки ҳарораташ аз энергияи сеюми ионизатсия (122,4 эВ) болотар аст.Мо кӯшиш кардем, ки абляцияи лазериро барои тавлиди плазмаи ҳарорати баланд истифода барем.Ин навъи манбаи ионҳои лазерӣ барои тавлиди нурҳои ионҳои литий маъмулан истифода намешавад, зеро металли литий реактив аст ва коркарди махсусро талаб мекунад.Мо як системаи боркунии ҳадафро таҳия кардем, то намӣ ва олудашавии ҳаворо ҳангоми насб кардани фолгаи литий дар камераи мутақобилаи лазерии вакуумӣ кам кунад.Ҳама омодасозии маводҳо дар муҳити назоратшавандаи аргон хушк гузаронида шуданд.Пас аз насб кардани фолгаи литий дар камераи ҳадафи лазерӣ, фолга бо радиатсияи лазерии импулси Nd: YAG бо энергияи 800 мҶ дар як импулс шуоъ карда шуд.Ҳангоми таваҷҷӯҳ ба ҳадаф, зичии нерӯи лазерӣ тақрибан 1012 Вт / см2 ҳисоб карда мешавад.Плазма вақте ба вуҷуд меояд, ки лазери импулс ҳадафро дар вакуум нест мекунад.Дар давоми тамоми набзи лазерии 6 нс, гармшавии плазма, асосан аз сабаби раванди баръакси бремсстрахлунг идома дорад.Азбаски дар марҳилаи гармидиҳӣ майдони берунии маҳдудкунанда истифода намешавад, плазма дар се андоза васеъ шуданро оғоз мекунад.Ваќте ки плазма дар болои сатњи њадаф васеъ шуданро сар мекунад, маркази массаи плазма суръати перпендикуляр ба сатњи њадафро бо энергияи 600 эВ/н пайдо мекунад.Пас аз гармкунӣ, плазма ҳаракатро дар самти меҳвар аз ҳадаф идома дода, ба таври изотропӣ васеъ мешавад.
Тавре ки дар расми 2 нишон дода шудааст, плазмаи аблятсионӣ ба ҳаҷми вакуумӣ, ки бо зарфи металлӣ бо потенсиали ҳамон ҳадаф иҳота шудааст, васеъ мешавад.Ҳамин тариқ, плазма аз минтақаи бе майдон ба сӯи суръатбахши RFQ ҳаракат мекунад.Майдони магнитии меҳварӣ дар байни камераи радиатсияи лазерӣ ва линаки RFQ ба воситаи галти электромагнитӣ дар атрофи камераи вакуумӣ ҷойгир карда мешавад.Майдони магнитии электромагнит васеъшавии радиалии плазмаи дрейфро барои нигоҳ доштани зичии баланди плазма ҳангоми интиқол ба кушодагии RFQ пахш мекунад.Аз тарафи дигар, дар давоми дрейф плазма ба самти меҳвар васеъ шуда, плазмаи дарозрӯяро ташкил медиҳад.Ба зарфи металлӣ, ки плазма дар назди бандари баромад дар даромадгоҳи RFQ мавҷуд аст, шиддати баланд истифода мешавад.Шиддати ғаразнок барои таъмини суръати зарурии тазриқи 7Li3+ барои суръатбахшии дуруст аз ҷониби RFQ linac интихоб карда шуд.
Плазмаи абляцияи натиҷавӣ на танҳо 7Li3+, балки литий дар дигар ҳолатҳои заряднок ва унсурҳои ифлоскунанда дорад, ки дар як вақт ба суръатбахши хаттии RFQ интиқол дода мешаванд.Қабл аз таҷрибаҳои тезонидашуда бо истифода аз RFQ linac, барои омӯзиши таркиб ва тақсимоти энергияи ионҳо дар плазма таҳлили вақти парвоз (TOF) гузаронида шуд.Танзимоти муфассали таҳлилӣ ва тақсимоти мушоҳидашудаи ҳолати барқ ​​​​дар бахши Усулҳо шарҳ дода шудааст.Таҳлил нишон дод, ки ионҳои 7Li3+ зарраҳои асосӣ буда, тақрибан 54% тамоми зарраҳоро ташкил медиҳанд, тавре ки дар расми 3 нишон дода шудааст. Мувофиқи таҳлил, ҷараёни ионҳои 7Li3+ дар нуқтаи баромади нури ионҳо 1,87 мА ҳисоб карда мешавад.Ҳангоми санҷишҳои суръатбахш ба плазмаи васеъшаванда майдони соленоиди 79 мТ истифода мешавад.Дар натича чараёни 7Li3+, ки аз плазма гирифта шуда, дар детектор мушохида карда мешавад, 30 маротиба афзуд.
Фраксияҳои ионҳо дар плазмаи лазерӣ, ки тавассути таҳлили вақти парвоз ба даст оварда шудаанд.Ионҳои 7Li1+ ва 7Li2+ мутаносибан 5% ва 25% шуои ионҳоро ташкил медиҳанд.Қиссаи ошкоршудаи зарраҳои 6Li бо мундариҷаи табиии 6Li (7,6%) дар ҳадафи фолгаи литий дар доираи хатои таҷрибавӣ мувофиқат мекунад.Ифлосшавии ночизи оксиген (6,2%) мушоҳида шуд, асосан O1+ (2,1%) ва O2+ (1,5%), ки шояд аз оксидшавии сатҳи ҳадафи фолгаи литий бошад.
Тавре ки қаблан зикр шуда буд, плазмаи литий пеш аз ворид шудан ба линаки RFQ дар минтақаи бе майдон ҳаракат мекунад.Вуруди RFQ linac дар як контейнери металлӣ сӯрохи диаметри 6 мм дорад ва шиддати қафо 52 кВ аст.Гарчанде ки шиддати электроди RFQ дар 100 МГс зуд ±29 кВ тағир меёбад, шиддат боиси шитоби меҳвар мегардад, зеро электродҳои суръатбахши RFQ потенсиали миёнаи сифр доранд.Аз сабаби дар фосилаи 10 миллиметрии байни диафрагма ва канори электроди RFQ майдони пурқуввати электрикӣ аз плазма дар диафрагма танҳо ионҳои плазмаи мусбат гирифта мешаванд.Дар системаҳои анъанавии интиқоли ионҳо, ионҳо аз плазма тавассути майдони электрикӣ дар масофаи хеле зиёд дар назди суръатбахши RFQ ҷудо карда мешаванд ва сипас тавассути элементи фокускунаки чӯб ба диафрагмаи RFQ равона карда мешаванд.Аммо, барои шуоъҳои шадиди ионҳои вазнин, ки барои манбаи шадиди нейтронӣ заруранд, қувваҳои тафсири ғайрихаттӣ аз таъсири заряди кайҳонӣ метавонанд боиси талафоти назарраси ҷараёнҳои чӯбӣ дар системаи интиқоли ионҳо шаванд ва ҷараёни қуллаи суръатбахшро маҳдуд кунанд.Дар DPIS-и мо ионҳои шиддатнок ҳамчун плазмаи дрейф мустақиман ба нуқтаи баромади диафрагмаи RFQ интиқол дода мешаванд, бинобар ин аз ҳисоби заряди фазо талафоти нури ионҳо вуҷуд надорад.Дар давоми ин намоиш, DPIS бори аввал ба чӯби литий-ион татбиқ карда шуд.
Сохтори RFQ барои тамаркуз ва суръат бахшидан ба нурҳои ионҳои ионҳои дорои энергияи кам таҳия шудааст ва ба стандарти суръатбахшии аввалин табдил ёфтааст.Мо RFQ-ро барои суръат бахшидани ионҳои 7Li3+ аз энергияи имплантатсия аз 22 кеВ/н то 204 кеВ/н истифода бурдем.Гарчанде ки литий ва дигар заррачаҳои зарядашон камтар дар плазма низ аз плазма истихроҷ карда, ба кушодагии RFQ ворид карда мешаванд, RFQ linac танҳо ионҳоро бо таносуби заряд ба масса (Q/A) ба 7Li3+ наздик метезонад.
Дар расм.Дар расми 4 шаклҳои мавҷҳое, ки аз ҷониби трансформатори ҷараён (КТ) дар баромади RFQ linac ва косаи Фарадей (FC) пас аз таҳлили магнит муайян карда шудаанд, нишон дода шудаанд, тавре ки дар расм нишон дода шудааст.2. Тағйири вақти байни сигналҳоро метавон ҳамчун фарқияти вақти парвоз дар маҳалли ҷойгиршавии детектор маънидод кард.Қуллаи ҷараёни ион дар CT ченшуда 43 мА буд.Дар мавқеъи RT шуои сабтшуда метавонад на танҳо ионҳои ба энергияи ҳисобшуда суръатёфта, балки ионҳои ғайр аз 7Li3+, ки ба қадри кофӣ суръат нагирифтаанд, дошта бошад.Аммо шабоҳати шаклҳои ҷараёнҳои ионӣ, ки тавассути QD ва PC пайдо мешаванд, нишон медиҳад, ки ҷараёни ионҳо асосан аз 7Li3+ тезонидашуда иборат аст ва паст шудани арзиши қуллаи ҷараён дар РС аз талафоти шуо ҳангоми интиқоли ионҳо байни QD ва Компютер.Талафот Инро моделсозии лифофа низ тасдиқ мекунад.Барои дақиқ чен кардани ҷараёни шуои 7Li3+, чӯбро бо магнити диполӣ, тавре ки дар боби оянда тавсиф шудааст, таҳлил мекунанд.
Осциллограммаи нури тезонидашуда дар мавқеъҳои детектори CT (каҷи сиёҳ) ва FC (каҷи сурх) сабт шудааст.Ин ченакҳо тавассути ошкор кардани радиатсияи лазерӣ аз ҷониби фотодетектор ҳангоми тавлиди плазмаи лазерӣ ба амал меоянд.Каҷи сиёҳ шакли мавҷеро нишон медиҳад, ки дар КТ ба баромади linac RFQ пайвастшуда чен карда шудааст.Аз сабаби наздик будани худ ба RFQ linac, детектор садои 100 МГс RF-ро мегирад, аз ин рӯ филтри пасти FFT-и 98 МГс барои нест кардани сигнали резонанси RF-и 100 МГс, ки дар сигнали ошкор ҷойгир шудааст, истифода шуд.Каҷи сурх шакли мавҷро дар FC пас аз он ки магнити аналитикӣ нури ионҳои 7Li3+ равона мекунад, нишон медиҳад.Дар ин майдони магнитӣ ба ғайр аз 7Li3+, N6+ ва O7+ интиқол дода мешавад.
Нури ионҳо пас аз RFQ linac бо як қатор се магнити фокускунандаи чорқутба тамаркуз карда мешавад ва сипас тавассути магнитҳои диполӣ барои ҷудо кардани ифлосиҳо дар чӯби ионҳо таҳлил карда мешавад.Майдони магнитии 0,268 Т нурҳои 7Li3+-ро ба ФК равона мекунад.Шакли мавҷи ошкоркунии ин майдони магнитӣ дар расми 4 ҳамчун каҷрави сурх нишон дода шудааст. Ҷараёни шуои баланд ба 35 мА мерасад, ки ин назар ба шуои маъмулии Li3+, ки дар суръатбахшҳои мавҷудаи электростатикии муқаррарӣ тавлид мешавад, беш аз 100 маротиба зиёдтар аст.Паҳнои набзи чӯб 2,0 мкс дар паҳнои пурра дар нисфи ҳадди аксар аст.Муайян кардани чӯбро 7Li3+ бо майдони магнитии диполӣ нишон медиҳад, ки бомуваффақият басташавӣ ва шитоби чӯбро нишон медиҳад.Ҷараёни шуои ионие, ки аз ҷониби ФК ҳангоми сканкунии майдони магнитии диполҳо муайян карда шудааст, дар расми 5 нишон дода шудааст. Қуллаи ягонаи тоза мушоҳида карда шуд, ки аз дигар қуллаҳо хуб ҷудо карда шудааст.Азбаски ҳама ионҳое, ки ба энергияи тарҳрезишуда тавассути RFQ linac суръат мебахшанд, суръати якхела доранд, нурҳои ионҳои дорои Q/A якхеларо бо майдонҳои магнитии диполӣ ҷудо кардан душвор аст.Аз ин рӯ, мо 7Li3+-ро аз N6+ ё O7+ фарқ карда наметавонем.Бо вуҷуди ин, миқдори ифлосҳоро метавон аз кишварҳои ҳамсоя ҳисоб кард.Масалан, N7+ ва N5+-ро ба осонӣ ҷудо кардан мумкин аст, дар ҳоле ки N6+ метавонад ҷузъи наҷосат бошад ва интизор меравад, ки тақрибан ба миқдори N7+ ва N5+ мавҷуд бошад.Сатҳи тахминии ифлосшавӣ тақрибан 2% аст.
Спектрҳои ҷузъҳои чӯб, ки тавассути скан кардани майдони магнитии диполӣ ба даст оварда шудаанд.Қуллаи 0,268 Т ба 7Li3+ ва N6+ мувофиқат мекунад.Паҳнои қулла аз андозаи чӯбро дар сӯрох вобаста аст.Бо вуҷуди қуллаҳои васеъ, 7Li3+ аз 6Li3+, O6+ ва N5+ хуб ҷудо мешавад, аммо аз O7+ ва N6+ суст ҷудо мешавад.
Дар маҳалли ҷойгиршавии ФК профили чӯбро бо сцинтиллятори васлшаванда тасдиқ карда шуд ва бо камераи рақамии зуд сабт карда шуд, ки дар расми 6 нишон дода шудааст. Нури импулси 7Li3+ бо ҷараёни 35 мА нишон дода шудааст, ки то RFQ ҳисобшуда суръат мегирад. энергияи 204 кеВ/н, ки ба 1,4 МэВ рост меояд ва ба детектори ФК интиқол дода мешавад.
Профили чӯб дар экрани сцинтиллятори пеш аз FC мушоҳида шудааст (ранг аз ҷониби Фиҷи, 2.3.0, https://imagej.net/software/fiji/).Майдони магнитии магнити аналитикии диполӣ барои равона кардани суръатбахшии шуои ионҳои Li3+ ба энергияи тарҳрезии RFQ танзим карда шуд.Нуқтаҳои кабуд дар минтақаи сабз аз сабаби ноқиси маводи сцинтилятсия ба вуҷуд меоянд.
Мо ба тавлиди ионҳои 7Li3+ тавассути абляцияи лазерии сатҳи фолгаи литийи сахт ноил гардидем ва нури ионҳои ҷорӣ бо истифода аз DPIS махсус тарҳрезишудаи RFQ linac гирифта ва суръат гирифт.Дар энергияи шуоъ 1,4 МэВ, чараёни авҷи 7Li3+ пас аз таҳлили магнит ба FC расид 35 мА.Ин шаходат медихад, ки кисми мухимтарини татбики манбаи нейтронй бо кинематикаи баръакс ба таври тачрибавй ба амал бароварда шудааст.Дар ин қисми мақола тамоми тарҳи манбаи паймоне, ки нейтронҳо, аз ҷумла суръатдиҳандаҳои энергияи баланд ва станцияҳои ҳадафи нейтронӣ баррасӣ карда мешаванд, баррасӣ карда мешаванд.Тарҳ ба натиҷаҳое асос ёфтааст, ки бо системаҳои мавҷудаи лабораторияи мо ба даст оварда шудаанд.Бояд гуфт, ки чараёни авчи шуои ионхо бо рохи кутох кардани масофаи байни фольгаи литий ва линаки RFQ боз хам зиёд кардан мумкин аст.Райс.7 тамоми консепсияи манбаи паймоне, ки нейтронҳои пешниҳодшуда дар суръатбахшро нишон медиҳад.
Тарҳрезии консептуалии манбаи нейтронҳои паймоне, ки дар суръатбахш пешниҳод шудааст (аз ҷониби Freecad, 0.19, https://www.freecadweb.org/ кашида шудааст).Аз рост ба чап: манбаи ионҳои лазерӣ, магнити электромагнитӣ, RFQ linac, интиқоли нури энергияи миёна (MEBT), IH linac ва камераи мутақобила барои тавлиди нейтронҳо.Муҳофизати радиатсионӣ асосан дар самти пеш таъмин карда мешавад, зеро табиати маҳдуди нурҳои нейтронӣ истеҳсол карда мешавад.
Пас аз RFQ linac, суръатбахшии минбаъдаи сохтори Inter-digital H (IH linac)30 linac ба нақша гирифта шудааст.Линакҳои IH сохтори найчаи дрифтии режими π-ро истифода мебаранд, то градиентҳои баланди майдони барқро дар доираи муайяни суръат таъмин кунанд.Таҳқиқоти консептуалӣ дар асоси моделсозии динамикаи тӯлонии 1D ва симулятсияи қабати 3D гузаронида шуд.Ҳисобкуниҳо нишон медиҳанд, ки линаки 100 МГц IH бо шиддати оқилонаи дрифтҳои най (камтар аз 450 кВ) ва магнити фокуси қавӣ метавонад нури 40 мА-ро аз 1,4 то 14 МэВ дар масофаи 1,8 м суръат бахшад.Тақсимоти энергия дар охири занҷири суръатбахш ± 0,4 МэВ ҳисоб карда мешавад, ки ин ба спектри энергияи нейтронҳое, ки ҳадафи табдили нейтронҳо тавлид мекунанд, чандон таъсир намерасонад.Илова бар ин, эмиссияи чӯб ба қадри кофӣ паст аст, ки чӯбро ба як нуқтаи нури хурдтар равона кунад, назар ба он ки одатан барои магнити чаҳорқутбаи қувваи миёна ва андозаи он талаб карда мешавад.Дар интиқоли нури энергетикии миёна (MEBT) байни linac RFQ ва IH linac, резонатори чӯб барои нигоҳ доштани сохтори чӯб истифода мешавад.Барои идора кардани андозаи нури паҳлӯ се магнити чорқутба истифода мешавад.Ин стратегияи тарҳрезӣ дар бисёр суръатбахшҳо истифода шудааст31,32,33.Дарозии умумии тамоми система аз манбаи ион то камераи мавриди ҳадаф камтар аз 8 м аст, ки он метавонад ба мошини боркаши нимприцепҳои стандартӣ мувофиқат кунад.
Ҳадафи табдили нейтрон бевосита пас аз суръатбахши хатӣ насб карда мешавад.Мо тарҳҳои истгоҳи ҳадафро дар асоси таҳқиқоти қаблӣ бо истифода аз сенарияҳои кинематикии баръакс баррасӣ мекунем23.Ҳадафҳои гузоришшудаи табдилдиҳӣ маводи сахт (полипропилен (C3H6) ва гидриди титан (TiH2)) ва системаҳои ҳадафи газро дар бар мегиранд.Ҳар як ҳадаф афзалиятҳо ва нуқсонҳо дорад.Ҳадафҳои сахт имкон медиҳанд, ки ғафсии дақиқро назорат кунанд.Хадаф хар кадар тунуктар бошад, чойгиркунии фазой истехсоли нейтронхо хамон кадар аниктар мешавад.Бо вуҷуди ин, ин гуна ҳадафҳо метавонанд то ҳол як дараҷа реаксияҳои номатлуби ҳастаӣ ва радиатсия дошта бошанд.Аз тарафи дигар, ҳадафи гидроген метавонад бо аз байн бурдани истеҳсоли 7Be, маҳсулоти асосии реаксияи ҳастаӣ муҳити тозатарро таъмин кунад.Бо вуҷуди ин, гидроген қобилияти монеаи заиф дорад ва барои баровардани энергияи кофӣ масофаи зиёди физикиро талаб мекунад.Ин барои андозагирии TOF каме манфӣ аст.Гайр аз ин, агар барои махкам кардани объекти водородй плёнкаи тунук истифода бурда шавад, талафоти энергияи шуоъхои гамма, ки аз плёнкаи тунук ва шуои литий ба вучуд омадаанд, ба назар гирифтан лозим аст.
LICORNE ҳадафҳои полипропиленро истифода мебарад ва системаи ҳадаф ба ҳуҷайраҳои гидрогени бо фолгаи тантал мӯҳршуда такмил дода шудааст.Фарз кардани ҷараёни шуоъ 100 нА барои 7Li34, ҳарду системаи мақсаднок метавонанд то 107 н/с/ср тавлид кунанд.Агар мо ин табдили ҳосили нейтронии даъвошударо ба манбаи пешниҳодшудаи нейтронии худ татбиқ кунем, пас барои ҳар як импулси лазерӣ нури литий идорашавандаи 7 × 10-8 С ба даст овардан мумкин аст.Ин маънои онро дорад, ки ҳамагӣ ду маротиба дар як сония оташ задани лазер 40% зиёдтар нейтронҳоро ба вуҷуд меорад, ки LICORNE дар як сония бо нури доимӣ тавлид карда метавонад.Ҷараёни умумиро тавассути зиёд кардани басомади ҳаяҷонбахши лазер ба осонӣ зиёд кардан мумкин аст.Агар мо фарз кунем, ки дар бозор системаи лазерии 1 кГц мавҷуд аст, ҷараёни миёнаи нейтронҳоро ба осонӣ метавон то тақрибан 7 × 109 n/s/sr васеъ кард.
Вақте ки мо системаҳои такрории баландро бо ҳадафҳои пластикӣ истифода мебарем, тавлиди гармиро дар ҳадафҳо назорат кардан лозим аст, зеро масалан, полипропилен нуқтаи обшавии пасти 145–175 °C ва гармии пасти 0,1–0,22 Вт / дорад. м/К.Барои нури литий-ионии 14 МэВ, ҳадафи ғафси полипропиленӣ 7 мкм барои кам кардани энергияи шуо ба ҳадди реаксия (13,098 МэВ) кифоя аст.Бо назардошти таъсири умумии ионҳое, ки дар натиҷаи як зарбаи лазерӣ ба ҳадаф тавлид мешаванд, ҷудошавии энергияи ионҳои литий тавассути полипропилен 64 мҶ / импулс ҳисоб карда мешавад.Фарз мекунем, ки тамоми энергия дар доирае, ки диаметраш 10 мм аст, интиқол дода мешавад, ҳар як импулс ба баландшавии ҳарорат тақрибан 18 К/пулс мувофиқат мекунад.Пардохти энергия дар объектҳои полипропиленӣ ба фарзияи оддӣ асос ёфтааст, ки ҳама талафоти энергия ҳамчун гармӣ нигоҳ дошта мешаванд, бидуни радиатсия ё дигар талафоти гармӣ.Азбаски зиёд кардани шумораи импулсҳо дар як сония рафъи ҷамъшавии гармиро талаб мекунад, мо метавонем ҳадафҳои рахро истифода барем, то дар ҳамон нуқта аз ихроҷи энергия канорагирӣ кунем23.Фарз мекунем, ки нуқтаи нури 10 мм дар рӯи ҳадаф бо суръати такрори лазерӣ 100 Гц, суръати сканкунии лентаи полипропиленӣ 1 м/с хоҳад буд.Сатҳи такрории баландтар имконпазир аст, агар ба такрори нуқта иҷозат дода шавад.
Мо инчунин ҳадафҳоро бо батареяҳои гидроген тафтиш кардем, зеро чӯбҳои қавитар метавонанд бидуни осеб ба ҳадаф истифода шаванд.Шуои нейтрониро бо рохи тагйир додани дарозии камераи газ ва фишори гидрогени дохили он ба осонй танзим кардан мумкин аст.Фолгаҳои металлии борик аксар вақт дар суръатдиҳандаҳо барои ҷудо кардани минтақаи газии ҳадаф аз вакуум истифода мешаванд.Аз ин рӯ, барои ҷуброн кардани талафоти энергия дар фолга, энергияи нури литий-ионро зиёд кардан лозим аст.Маҷмӯаи ҳадаф, ки дар гузориши 35 тавсиф шудааст, аз як контейнери алюминии дарозиаш 3,5 см бо фишори гази H2 1,5 атм иборат буд.Шуои ионхои литийи 16,75 МэВ ба воситаи фольгаи аз хаво хунукшаванда 2,7 мкм Ta ба батарея медарояд ва энергияи шуои ионхои литий дар охири батарея то остонаи реаксия суст мешавад.Барои аз 14,0 МэВ то 16,75 МэВ зиёд кардани энергияи шуои батареяхои литий-ионй линаки IH-ро такрибан 30 сантиметр дароз кардан лозим омад.
Партоби нейтронҳо аз ҳадафҳои ҳуҷайраҳои газ низ омӯхта шуд.Барои ҳадафҳои гази LICORNE дар боло зикршуда, симулятсияҳои GEANT436 нишон медиҳанд, ки нейтронҳои баланд нигаронидашуда дар дохили конус тавлид мешаванд, тавре ки дар расми 1 дар [37] нишон дода шудааст.Дар истиноди 35 диапазони энергия аз 0,7 то 3,0 МэВ бо кушодашавии максималии конус 19,5° нисбат ба самти паҳншавии нури асосӣ нишон дода шудааст.Нейтронхои ба дарачаи баланд нигаронидашуда метавонанд дар аксари кунчхо микдори материали мухофизаткунандаро хеле кам карда, вазни конструкцияро кам кунанд ва дар васл кардани тачхизоти ченкунй чандирии бештарро таъмин кунанд.Аз нуќтаи назари њифзи радиатсионӣ ба ѓайр аз нейтронњо ин њадафи газнок дар системаи координатањои центроид ба таври изотропї 478 кеВ гаммањо мебарорад38.Ин γ-нурҳо дар натиҷаи таназзули 7Be ва беэътиноии 7Li ба вуҷуд меоянд, ки ҳангоми ба равзанаи вуруди Ta бархӯрдани нури ибтидоии Li ба амал меояд.Аммо, бо илова кардани коллиматори силиндрии ғафси 35 Pb/Cu, замина метавонад ба таври назаррас коҳиш дода шавад.
Ҳамчун ҳадафи алтернативӣ метавон равзанаи плазмаро истифода бурд [39, 40], ки имкон медиҳад, ки фишори нисбатан баланди гидроген ва минтақаи хурди фазоии тавлиди нейтронҳо ба даст оварда шавад, гарчанде ки он аз ҳадафҳои сахт пасттар аст.
Мо вариантҳои ҳадафгирии табдили нейтронро барои тақсимоти энергияи пешбинишуда ва андозаи чӯби чӯби ионҳои литий бо истифода аз GEANT4 таҳқиқ мекунем.Моделҳои мо тақсимоти пайвастаи энергияи нейтронӣ ва тақсимоти кунҷӣ барои ҳадафҳои гидрогенро дар адабиёти дар боло зикршуда нишон медиҳанд.Дар ҳама гуна системаи ҳадаф, нейтронҳои ба дараҷаи баланд нигаронидашударо тавассути реаксияи кинематикии баръакс тавлид кардан мумкин аст, ки тавассути нури пурқуввати 7Li3+ ба ҳадафи аз гидроген бой равона карда мешавад.Аз ин рӯ, манбаъҳои нави нейтронро тавассути муттаҳид кардани технологияҳои мавҷуда амалӣ кардан мумкин аст.
Шароити радиатсияи лазерӣ таҷрибаҳои тавлиди шуои ионҳоро пеш аз намоиши суръатбахш такрор карданд.Лазер як системаи наносония Nd: YAG системаи мизи корӣ бо зичии қудрати лазерӣ 1012 Вт/см2, дарозии мавҷи бунёдии 1064 нм, энергияи нуқта 800 мҶ ва давомнокии набзи 6 нс мебошад.Диаметри доғ дар ҳадаф 100 микрон ҳисоб карда мешавад.Азбаски металли литий (Alfa Aesar, 99,9% соф) хеле нарм аст, маводи дақиқ бурида ба қолаб пахш карда мешавад.Андозаҳои фолга 25 мм × 25 мм, ғафсӣ 0,6 мм.Ҳангоми зарбаи лазерӣ ба рӯи ҳадаф зарари ба кратер монанд ба амал меояд, аз ин рӯ ҳадаф тавассути платформаи мотордор ҳаракат мекунад, то бо ҳар як тири лазерӣ як қисми тозаи сатҳи ҳадаф таъмин карда шавад.Барои роҳ надодан ба рекомбинатсия аз ҳисоби гази боқимонда, фишор дар камера камтар аз 10-4 Па нигоҳ дошта шуд.
Ҳаҷми ибтидоии плазмаи лазерӣ хурд аст, зеро андозаи нуқтаи лазерӣ 100 мкм ва дар давоми 6 нс пас аз тавлиди он аст.Ҳаҷмро метавон ҳамчун нуқтаи дақиқ гирифта, васеъ кард.Агар детектор дар масофаи xm аз сатњи нишондод љойгир карда шавад, он гоњ сигнали ќабулшуда ба муносибат итоат мекунад: љараёни ион I, ваќти расидани ион t ва бари импулс τ.
Плазмаи хосилшуда бо усули ТОФ бо FC ва анализатори ионхои энергетики (ЭИА) дар масофаи 2,4 метр ва 3,85 метр аз нишони лазерй вокеъ гардидааст, омухта шуд.ФК дорои шабакаи супрессорӣ мебошад, ки аз ҷониби -5 кВ ғафс шудааст, то электронҳоро пешгирӣ кунад.EIA дорои дефлектори электростатикии 90 дараҷа мебошад, ки аз ду электроди силиндрии металлии коаксиалӣ бо шиддати якхела, аммо қутби муқобил, аз берун мусбат ва дар дарун манфӣ аст.Плазмаи васеъшаванда ба дефлектор дар паси ковок равона карда мешавад ва тавассути майдони электрикӣ, ки аз силиндр мегузарад, инфирод мешавад.Ионҳое, ки муносибати E/z = eKU-ро қонеъ мекунанд, бо истифода аз мултипликатори электронии дуввум (SEM) (Hamamatsu R2362) муайян карда мешаванд, ки дар он E, z, e, K ва U энергияи ионҳо, ҳолати заряд ва заряд омилҳои геометрии EIA мебошанд. .электронхо, мутаносибан ва фарки потенсиалии байни электродхо.Бо тағир додани шиддат дар дефлектор, метавон тақсимоти энергия ва заряди ионҳоро дар плазма ба даст овард.Шиддати тозакунии U/2 EIA дар доираи аз 0,2 В то 800 В аст, ки ба энергияи ион дар диапазони аз 4 эВ то 16 кеВ дар як ҳолати заряд мувофиқат мекунад.
Тақсимоти ҳолати заряди ионҳое, ки дар шароити шуоъдиҳии лазерӣ таҳлил карда мешаванд, ки дар фасли «Насли чӯбҳои литийии пурра кандашуда» тасвир шудаанд, дар расм нишон дода шудаанд.8.
Таҳлили тақсимоти ҳолати заряди ионҳо.Ин аст профили вақти зичии ҷараёни ионҳо, ки бо EIA таҳлил карда шудааст ва дар масофаи 1 м аз фолгаи литий бо истифода аз муодила миқёс карда шудааст.(1) ва (2).Шароитҳои радиатсияи лазериро истифода баред, ки дар бахши "Насли чӯби пурраи литий тозашуда" тавсиф шудааст.Бо муттаҳид кардани ҳар як зичии ҷорӣ таносуби ионҳо дар плазма ҳисоб карда шуд, ки дар расми 3 нишон дода шудааст.
Сарчашмаҳои ионҳои лазерӣ метавонанд нури пуршиддати ионҳои бисёр-мА-ро бо заряди баланд интиқол диҳанд.Аммо аз сабаби тела додани заряди кайхонй расондани нур хеле душвор аст, бинобар ин он васеъ истифода бурда нашуд.Дар схемаи анъанавӣ, нурҳои ионҳо аз плазма гирифта мешаванд ва ба суръатдиҳандаи аввалия дар хати чӯб бо якчанд магнитҳои фокускунанда интиқол дода мешаванд, то нури ионҳоро мувофиқи қобилияти гирифтани суръатбахш шакл диҳед.Дар шуоъхои кувваи заряди кайхонй нурхо ба таври гайрихаттй чудо мешаванд ва талафоти чиддии шуохо махсусан дар минтакаи суръати паст мушохида мешавад.Барои рафъи ин мушкилот дар таҳияи суръатбахшҳои карбонҳои тиббӣ, нақшаи нави интиқоли нури DPIS41 пешниҳод карда мешавад.Мо ин усулро барои суръат бахшидан ба шуои пуриқтидори литий-ион аз манбаи нави нейтрон истифода бурдем.
Чунон ки дар расм нишон дода шудааст.4, фазое, ки дар он плазма тавлид ва васеъ карда мешавад, бо зарфи металлӣ иҳота шудааст.Фазои пӯшида то даромадгоҳи резонатори RFQ, аз ҷумла ҳаҷми даруни печи электромагнитӣ паҳн мешавад.Ба зарф шиддати 52 кВ дода шуд.Дар резонатори RFQ, ионҳо тавассути потенсиал тавассути сӯрохи диаметри 6 мм тавассути ба замин пайваст кардани RFQ кашида мешаванд.Ҳангоми интиқоли ионҳо дар ҳолати плазма қувваҳои тафсири ғайрихаттӣ дар хати нур бартараф карда мешаванд.Илова бар ин, тавре ки дар боло зикр гардид, мо майдони электромагнитро дар якҷоягӣ бо DPIS барои назорат ва зиёд кардани зичии ионҳо дар диафрагмаи экстраксия истифода бурдем.
Суръатдиҳандаи RFQ аз камераи вакууми силиндрӣ иборат аст, ки дар расм нишон дода шудааст.9а.Дар дохили он чор чӯбчаи миси бе оксиген дар атрофи меҳвари чӯб ба таври чорполю симметрӣ ҷойгир карда шудааст (расми 9б).4 чуб ва камераҳо як схемаи резонанси РФ-ро ташкил медиҳанд.Майдони индуксионии РБ шиддати бо вақт тағйирёбандаро дар чӯб ба вуҷуд меорад.Ионҳое, ки дар атрофи меҳвар ба таври тулонӣ имплантатсия карда мешаванд, дар паҳлуи майдони чорқутб нигоҳ дошта мешаванд.Дар баробари ин нӯги чӯб модул карда мешавад, то майдони барқии меҳварӣ ба вуҷуд ояд.Майдони меҳвар нури пайвастаи воридшавандаро ба як қатор импулсҳои чӯбӣ, ки чӯб номида мешавад, тақсим мекунад.Ҳар як чӯб дар давоми як давраи муайяни RF (10 нс) мавҷуд аст.Нурҳои ҳамсоя мувофиқи давраи радиобасомад ҷойгир карда мешаванд.Дар RFQ linac, як 2 мкс аз манбаи ионҳои лазерӣ ба пайдарпаии 200 нур табдил дода мешавад.Пас аз он нур ба энергияи ҳисобшуда суръат мегирад.
Суръатдиҳандаи хатӣ RFQ.(а) (аз чап) Намоиши берунии палатаи линак RFQ.(б) (аз рост) Электроди чорчӯба дар камера.
Параметрҳои асосии тарҳрезии RFQ linac ин шиддати рот, басомади резонанс, радиуси сӯрохи чӯб ва модуляцияи электрод мебошанд.Шиддати чӯбро ± 29 кВ интихоб кунед, то майдони электрикии он аз ҳадди шикастани барқ ​​камтар бошад.Чӣ қадаре ки басомади резонанс паст бошад, ҳамон қадар қувваи фокускунии паҳлӯӣ зиёд мешавад ва майдони миёнаи шитоб ҳамон қадар хурдтар мешавад.Радиусҳои калонтари диафрагма имкон медиҳанд, ки андозаи шуо зиёд карда шавад ва аз ин рӯ, ҷараёни шуо аз ҳисоби тела додани заряди фазо камтар зиёд шавад.Аз тарафи дигар, радиусҳои кушодаи калонтар қувваи бештари РБ-ро барои пур кардани RFQ linac талаб мекунанд.Илова бар ин, он бо талаботи сифати сайт маҳдуд аст.Дар асоси ин мувозинат басомади резонанси (100 МГц) ва радиуси диафрагма (4,5 мм) барои шитоби шуои баланд-ҷора интихоб карда шуд.Модуляция барои кам кардани талафоти чӯб ва баланд бардоштани самаранокии шитоб интихоб карда мешавад.Тарҳ борҳо барои тавлиди тарҳи linac RFQ оптимизатсия шудааст, ки метавонад ионҳои 7Li3+-ро дар 40 мА аз 22 keV/n то 204 keV/n дар давоми 2 м суръат бахшад.Қувваи RF дар давоми таҷриба ченшуда 77 кВт буд.
Линакҳои RFQ метавонанд ионҳоро бо диапазони мушаххаси Q/A суръат бахшанд.Аз ин ру, хангоми тахлили шуо, ки ба охири суръатбахши хаттй дода мешавад, изотопхо ва дигар моддахоро ба назар гирифтан лозим аст.Илова бар ин, ионҳои дилхоҳ, ки қисман суръат гирифтаанд, вале дар шароити суръатбахшӣ дар мобайни суръат фуромадаанд, метавонанд ба ҳабси паҳлӯӣ дучор шаванд ва онҳоро то охир интиқол додан мумкин аст.Шуоъҳои номатлуб ғайр аз зарраҳои муҳандисии 7Li3+ наҷосат номида мешаванд.Дар таҷрибаҳои мо, олудаҳои 14N6+ ва 16O7+ аз ҳама нигаронкунанда буданд, зеро фолгаи металлии литий бо оксиген ва нитроген дар ҳаво реаксия мекунад.Ин ионҳо таносуби Q/A доранд, ки онҳоро бо 7Li3+ суръат бахшидан мумкин аст.Мо магнитҳои диполиро барои ҷудо кардани чӯбҳои сифат ва сифати гуногун барои таҳлили чӯб пас аз linac RFQ истифода мебарем.
Хати чӯб пас аз linac RFQ тарҳрезӣ шудааст, ки нури пурраи 7Li3+-ро ба ФК пас аз магнити диполӣ интиқол диҳад.Электродҳои ғафс -400 В барои пахш кардани электронҳои дуюмдараҷа дар коса барои дақиқ чен кардани ҷараёни шуои ион истифода мешаванд.Бо ин оптика, траекторияҳои ионҳо ба диполҳо ҷудо карда мешаванд ва вобаста ба Q / A ба ҷойҳои гуногун равона карда мешаванд.Аз сабаби омилҳои гуногун, аз қабили диффузияи импулс ва такони заряди кайҳон, чӯбро дар фокус паҳнои муайян дорад.Навъро танҳо дар сурате ҷудо кардан мумкин аст, ки масофаи байни мавқеъҳои фокусии ду намуди ион аз паҳнои нур зиёд бошад.Барои ба даст овардани қарори баландтарин, дар наздикии камари чӯб як сӯрохи уфуқӣ насб карда мешавад, ки дар он чӯб амалан мутамарказ шудааст.Дар байни сӯрох ва компютер экрани сцинтилятсия (CsI(Tl) аз Сен-Гобейн, 40 мм × 40 мм × 3 мм) насб карда шуд.Сцинтиллятор барои муайян кардани сӯрохи хурдтарин, ки зарраҳои тарҳрезишуда бояд барои ҳалли оптималӣ аз он гузаранд ва барои нишон додани андозаҳои қобили қабул барои нурҳои ионҳои вазнини ҷорӣ истифода мешуданд.Тасвири шуоъ дар сцинтиллятор тавассути камераи CCD тавассути равзанаи вакуумӣ сабт карда мешавад.Равзанаи вақти экспозицияро танзим кунед, то тамоми паҳнои набзи чӯбро фаро гирад.
Маҷмӯи додаҳои дар таҳқиқоти ҷорӣ истифодашуда ё таҳлилшуда аз муаллифони мувофиқ бо дархости асоснок дастрас мебошанд.
Манке, I. ва дигарон.Тасвири сеченакаи доменҳои магнитӣ.Коммунаи миллй.1, 125. https://doi.org/10.1038/ncomms1125 (2010).
Андерсон, IS ва дигарон.Имкониятхои омухтани манбаъхои компакти нейтронй дар тезонандагон.физика.654, 1-58.https://doi.org/10.1016/j.physrep.2016.07.007 (2016).
Урчуоли, А.Микротомографияи ҳисоббарории нейтронӣ: Pliobates cataloniae ва Barberapithecus huerzeleri ҳамчун ҳолатҳои санҷишӣ.Бале.J. Физика.антропология.166, 987–993.https://doi.org/10.1002/ajpa.23467 (2018).