304L 6.35 * 1mm Irin alagbara, irin coiled ọpọn awọn olupese, Afihan ti ohun intense litiumu tan ina fun ti ipilẹṣẹ pulsed neutroni taara

O ṣeun fun lilo si Nature.com.O nlo ẹya ẹrọ aṣawakiri kan pẹlu atilẹyin CSS lopin.Fun iriri ti o dara julọ, a ṣeduro pe ki o lo ẹrọ aṣawakiri imudojuiwọn kan (tabi mu Ipo Ibamu ṣiṣẹ ni Internet Explorer).Ni afikun, lati rii daju atilẹyin ti nlọ lọwọ, a fihan aaye naa laisi awọn aza ati JavaScript.
Sliders nfihan awọn nkan mẹta fun ifaworanhan.Lo awọn ẹhin ati awọn bọtini atẹle lati gbe nipasẹ awọn ifaworanhan, tabi awọn bọtini idari ifaworanhan ni ipari lati gbe nipasẹ ifaworanhan kọọkan.

Gẹgẹbi iyatọ si iwadi ti awọn olutọpa iparun, olupilẹṣẹ neutroni oniwapọ-iwapọ nipa lilo awakọ tan ina litiumu-ion le jẹ oludije ti o ni ileri nitori pe o nmu itankalẹ aifẹ kekere jade.Bibẹẹkọ, o ṣoro lati ṣe jiṣẹ ina gbigbona ti awọn ions lithium, ati pe ohun elo ti o wulo ti iru awọn ẹrọ bẹẹ ko ṣee ṣe.Iṣoro nla julọ ti sisan ion ti ko to ni a yanju nipasẹ lilo ero fifin pilasima taara kan.Ninu ero yii, pilasima pulsed iwuwo giga ti ipilẹṣẹ nipasẹ ablation laser ti bankanje irin litiumu kan jẹ itasi daradara ati isare nipasẹ ohun imuyara quadrupole igbohunsafẹfẹ giga-giga (ohun imuyara RFQ).A ti ṣaṣeyọri lọwọlọwọ tente oke ti 35 mA isare si 1.43 MeV, eyiti o jẹ awọn aṣẹ titobi meji ti o ga ju injector mora ati awọn eto imuyara le pese.
Ko dabi awọn egungun X tabi awọn patikulu ti o gba agbara, awọn neutroni ni ijinle ilaluja nla ati ibaraenisepo alailẹgbẹ pẹlu ọrọ ti di, ṣiṣe wọn ni awọn iwadii wapọ pupọ fun kikọ awọn ohun-ini ti awọn ohun elo1,2,3,4,5,6,7.Ni pato, awọn ilana itọka neutroni ni a maa n lo lati ṣe iwadi akojọpọ, eto, ati awọn aapọn inu inu ọrọ ti o ni ihamọ ati pe o le pese alaye alaye lori awọn agbo ogun ti o wa ninu awọn ohun elo irin ti o ṣoro lati ri nipa lilo X-ray spectroscopy8.Ọna yii ni a gba pe ohun elo ti o lagbara ni imọ-jinlẹ ipilẹ ati lilo nipasẹ awọn aṣelọpọ ti awọn irin ati awọn ohun elo miiran.Laipẹ diẹ, isọdi neutroni ni a ti lo lati ṣe awari awọn aapọn ti o ku ninu awọn paati ẹrọ bii iṣinipopada ati awọn ẹya ọkọ ofurufu9,10,11,12.Awọn Neutroni tun jẹ lilo ninu awọn kanga epo ati gaasi nitori pe wọn ni irọrun mu nipasẹ awọn ohun elo ọlọrọ proton13.Awọn ọna kanna ni a tun lo ninu imọ-ẹrọ ilu.Idanwo neutroni ti kii ṣe iparun jẹ ohun elo ti o munadoko fun wiwa awọn aṣiṣe ti o farapamọ ni awọn ile, awọn tunnels ati awọn afara.Lilo awọn ina neutroni ni a lo ni itara ninu iwadii imọ-jinlẹ ati ile-iṣẹ, ọpọlọpọ eyiti o ti ni idagbasoke itan-akọọlẹ nipa lilo awọn reactors iparun.
Bibẹẹkọ, pẹlu ifọkanbalẹ agbaye lori aisi-afikun iparun, kikọ awọn atunbere kekere fun awọn idi iwadii ti n nira pupọ si.Pẹlupẹlu, ijamba Fukushima to ṣẹṣẹ ṣe ti jẹ ki iṣelọpọ awọn reactors iparun ti fẹrẹẹ jẹ itẹwọgba lawujọ.Ni asopọ pẹlu aṣa yii, ibeere fun awọn orisun neutroni ni awọn accelerators n dagba2.Bi yiyan si iparun reactors, orisirisi ti o tobi isare-pipin neutroni orisun ti wa ni tẹlẹ ni isẹ14,15.Bibẹẹkọ, fun lilo daradara diẹ sii ti awọn ohun-ini ti awọn ina neutroni, o jẹ dandan lati faagun lilo awọn orisun iwapọ ni awọn accelerators, 16 eyiti o le jẹ ti awọn ile-iṣẹ iwadii ile-iṣẹ ati ile-ẹkọ giga.Awọn orisun neutroni imuyara ti ṣafikun awọn agbara ati awọn iṣẹ tuntun ni afikun si ṣiṣẹ bi rirọpo fun awọn reactors iparun14.Fún àpẹrẹ, ẹ̀rọ amúnáwá tí a fi linac ṣe lè ṣẹ̀dá ìṣàn neutroni ní ìrọ̀rùn nípa ṣíṣe ìfọwọ́sowọ́pọ̀ tanná mọ́tò náà.Ni kete ti a ti jade, neutroni nira lati ṣakoso ati awọn wiwọn itọnilẹjẹ nira lati ṣe itupalẹ nitori ariwo ti o ṣẹda nipasẹ awọn neutroni abẹlẹ.Awọn neutroni pulsed ti iṣakoso nipasẹ ohun imuyara yago fun iṣoro yii.Awọn iṣẹ akanṣe pupọ ti o da lori imọ-ẹrọ imuyara proton ni a ti dabaa ni ayika agbaye17,18,19.Awọn aati 7Li(p, n)7Be ati 9Be(p, n)9B ni a maa n lo nigbagbogbo ninu awọn olupilẹṣẹ neutroni iwapọ proton nitori wọn jẹ awọn aati endothermic20.Ìtọjú ti o pọ ju ati egbin ipanilara le dinku ti agbara ti a yan lati ṣe igbadun tan ina proton jẹ die-die loke iye ala.Bibẹẹkọ, ibi-ipin ti ibi-afẹde naa tobi pupọ ju ti awọn protons lọ, ati awọn neutroni ti o yọrisi tuka ni gbogbo awọn itọnisọna.Iru isunmọ si itujade isotropic ti ṣiṣan neutroni ṣe idilọwọ gbigbe gbigbe daradara ti neutroni si nkan ti ikẹkọ.Ni afikun, lati gba iwọn lilo ti neutroni ti o nilo ni ipo ohun naa, o jẹ dandan lati pọ si ni pataki nọmba awọn protons gbigbe ati agbara wọn.Bi abajade, awọn iwọn nla ti awọn egungun gamma ati neutroni yoo tan kaakiri nipasẹ awọn igun nla, ni iparun anfani ti awọn aati endothermic.Aṣoju ohun imuyara-ìṣó iwapọ piroton-orisun neutroni monomono ni o lagbara Ìtọjú shielding ati ki o jẹ awọn bulkiest apa ti awọn eto.Iwulo lati mu agbara ti awọn protons awakọ nigbagbogbo nilo ilosoke afikun ni iwọn ohun elo imuyara.
Lati bori awọn ailagbara gbogbogbo ti awọn orisun neutroni iwapọ ni awọn accelerators, ero ifasilẹ-kinematic kan ti dabaa21.Ninu ero yii, ina litiumu-ion ti o wuwo ni a lo bi ina itọsona dipo tan ina proton, ti o fojusi awọn ohun elo ọlọrọ hydrogen gẹgẹbi awọn pilasitik hydrocarbon, hydrides, gaasi hydrogen, tabi pilasima hydrogen.A ti ṣe akiyesi awọn omiiran, gẹgẹbi awọn ina-iwakọ beryllium ion, sibẹsibẹ, beryllium jẹ nkan majele ti o nilo itọju pataki ni mimu.Nitorinaa, tan ina litiumu kan dara julọ fun awọn ero ifasilẹ-kinematic.Niwọn bi ipa ti awọn ekuro lithium ti tobi ju ti awọn protons lọ, aarin ọpọ awọn ikọlu iparun n tẹsiwaju siwaju nigbagbogbo, ati awọn neutroni tun njade siwaju.Ẹya yii yọkuro awọn egungun gamma ti aifẹ ati awọn itujade neutroni igun giga22.Ifiwera ti ọran deede ti ẹrọ proton ati oju iṣẹlẹ kinematics onidakeji jẹ afihan ni Nọmba 1.
Apejuwe ti awọn igun iṣelọpọ neutroni fun proton ati awọn ina litiumu (ti a ya pẹlu Adobe Illustrator CS5, 15.1.0, https://www.adobe.com/products/illustrator.html).(a) Awọn Neutroni le jẹ jade ni eyikeyi itọsọna bi abajade ti iṣesi nitori otitọ pe awọn protons gbigbe lu awọn ọta ti o wuwo pupọ julọ ti ibi-afẹde lithium.(b) Lọna miiran, ti o ba ti lithium-ion iwakọ bombard kan hydrogen-ọlọrọ afojusun, neutroni ti wa ni ti ipilẹṣẹ ni kan dín konu ni awọn itọsọna siwaju nitori awọn ga iyara ti awọn eto ká aarin ti ibi-.
Bibẹẹkọ, awọn olupilẹṣẹ neutroni onidakeji kinematic diẹ nikan wa nitori iṣoro ti ipilẹṣẹ ṣiṣan ti a beere ti awọn ions eru pẹlu idiyele giga ni akawe si awọn protons.Gbogbo awọn eweko wọnyi lo awọn orisun ion sputter odi ni apapo pẹlu awọn ohun elo elekitirosita tandem.Awọn iru awọn orisun ion miiran ni a ti dabaa lati mu iṣẹ ṣiṣe ti isare tan ina sii26.Ni eyikeyi idiyele, lọwọlọwọ litiumu-ion tan ina ti o wa ni opin si 100 µA.O ti dabaa lati lo 1 mA ti Li3 + 27, ṣugbọn lọwọlọwọ ion beam lọwọlọwọ ko ti jẹrisi nipasẹ ọna yii.Ni awọn ofin ti kikankikan, awọn accelerators litiumu tan ina ko le figagbaga pẹlu proton tan ina accelerators ti tente proton lọwọlọwọ koja 10 mA28.
Lati ṣe imuse olupilẹṣẹ neutroni iwapọ iwapọ ti o da lori tan ina litiumu-ion, o jẹ anfani lati ṣe ina kikankikan giga patapata laisi awọn ions.Awọn ions ti wa ni isare ati itọsọna nipasẹ awọn agbara itanna, ati pe ipele idiyele ti o ga julọ ni abajade ni isare daradara siwaju sii.Awọn awakọ ina ina Li-ion nilo ṣiṣan Li3+ ti o ga ju 10 mA lọ.
Ninu iṣẹ yii, a ṣe afihan isare ti Li3 + beams pẹlu awọn ṣiṣan oke to 35 mA, eyiti o jẹ afiwera si awọn accelerators proton to ti ni ilọsiwaju.Omi litiumu ion atilẹba ni a ṣẹda ni lilo ablation laser ati Eto Imudara Plasma Taara (DPIS) ni ipilẹṣẹ lati mu C6+ pọ si.Aṣa-apẹrẹ-apẹrẹ igbohunsafẹfẹ redio quadrupole linac (RFQ linac) ni a ṣe ni lilo ilana isọdọtun-ọpa mẹrin.A ti rii daju pe ina isare naa ni iṣiro agbara tan ina mimọ ga.Ni kete ti Li3 + tan ina ti wa ni imunadoko ati isare nipasẹ isare igbohunsafẹfẹ redio (RF), apakan linac (imuyara) ti o tẹle ni a lo lati pese agbara ti o nilo lati ṣe ina ṣiṣan neutroni to lagbara lati ibi-afẹde.
Imudara ti awọn ions iṣẹ ṣiṣe giga jẹ imọ-ẹrọ ti iṣeto daradara.Iṣẹ-ṣiṣe ti o ku ti riri imunadoko neutroni iwapọ imunadoko tuntun ni lati ṣe agbejade nọmba nla ti awọn ions litiumu ti o yọ kuro patapata ati ṣe agbekalẹ eto iṣupọ kan ti o ni lẹsẹsẹ awọn iṣọn ion ti o ṣiṣẹpọ pẹlu ọmọ RF ninu ohun imuyara.Awọn abajade ti awọn idanwo ti a ṣe lati ṣaṣeyọri ibi-afẹde yii ni a ṣapejuwe ninu awọn abala mẹta wọnyi: (1) iran ti ko ni inira litiumu-ion tan ina patapata, (2) isare tan ina nipa lilo linac RFQ ti a ṣe ni pataki, ati (3) isare ti itupalẹ ti tan ina lati ṣayẹwo awọn akoonu rẹ.Ni Brookhaven National Laboratory (BNL), a kọ iṣeto idanwo ti o han ni Nọmba 2.
Akopọ ti iṣeto idanwo fun itupalẹ isare ti awọn ina litiumu (ti a ṣe afihan nipasẹ Inkscape, 1.0.2, https://inkscape.org/).Lati ọtun si apa osi, pilasima-ablative laser ti wa ni ipilẹṣẹ ni iyẹwu ibaraenisepo-afojusun laser ati jiṣẹ si linac RFQ.Lori titẹ ohun imuyara RFQ, awọn ions ti wa niya lati pilasima ati itasi sinu ohun imuyara RFQ nipasẹ aaye ina lojiji ti a ṣẹda nipasẹ iyatọ foliteji 52 kV laarin elekiturodu isediwon ati elekiturodu RFQ ni agbegbe fiseete.Awọn ions jade ti wa ni isare lati 22 keV/n si 204 keV/n ni lilo awọn amọna RFQ gigun 2 mita.Oluyipada lọwọlọwọ (CT) ti a fi sori ẹrọ ni iṣelọpọ ti linac RFQ n pese wiwọn ti kii ṣe iparun ti lọwọlọwọ tan ina ion.Tan ina naa ti dojukọ nipasẹ awọn oofa mẹẹta mẹrin mẹrin ati itọsọna si oofa dipole, eyiti o yapa ati ṣe itọsọna tan ina Li3+ sinu aṣawari.Lẹhin slit, scintillator ṣiṣu amupada ati ife Faraday kan (FC) pẹlu ojuṣaaju ti o to -400 V ni a lo lati ṣe awari tan ina ti o nyara.
Lati ṣe ina awọn ions litiumu ionized ni kikun (Li3+), o jẹ dandan lati ṣẹda pilasima kan pẹlu iwọn otutu ju agbara ionization kẹta rẹ (122.4 eV).A gbiyanju lati lo ablation laser lati ṣe agbejade pilasima iwọn otutu giga.Iru orisun ion lesa yii kii ṣe lo nigbagbogbo lati ṣe ina awọn opo ion litiumu nitori irin litiumu jẹ ifaseyin ati nilo mimu pataki.A ti ṣe agbekalẹ eto ikojọpọ ibi-afẹde lati dinku ọrinrin ati idoti afẹfẹ nigba fifi sori ẹrọ bankanje litiumu ni iyẹwu ibaraenisepo lesa igbale.Gbogbo awọn igbaradi ti awọn ohun elo ni a ṣe ni agbegbe iṣakoso ti argon gbigbẹ.Lẹhin ti a fi sori ẹrọ bankanje litiumu ni iyẹwu ibi-afẹde lesa, bankanje naa jẹ itanna pẹlu pulsed Nd:YAG Ìtọjú laser ni agbara 800 mJ fun pulse kan.Ni idojukọ lori ibi-afẹde, iwuwo agbara ina lesa ni ifoju lati jẹ nipa 1012 W/cm2.A ṣẹda pilasima nigbati ina lesa pulsed ba ibi-afẹde kan jẹ ninu igbale.Nigba gbogbo 6 ns lesa polusi, pilasima tẹsiwaju lati ooru soke, o kun nitori awọn yiyipada bremsstrahlung ilana.Niwọn igba ti ko si aaye itagbangba ti o lo lakoko ipele alapapo, pilasima bẹrẹ lati faagun ni awọn iwọn mẹta.Nigbati pilasima ba bẹrẹ lati faagun lori aaye ibi-afẹde, aarin ibi-pupọ ti pilasima gba iyara kan ni papẹndikula si dada ibi-afẹde pẹlu agbara ti 600 eV/n.Lẹhin alapapo, pilasima naa tẹsiwaju lati gbe ni itọsọna axial lati ibi-afẹde, ti o pọ si isotropically.
Gẹgẹbi a ṣe han ni Nọmba 2, pilasima ablation gbooro sinu iwọn igbale ti o yika nipasẹ ohun elo irin pẹlu agbara kanna bi ibi-afẹde.Nitorinaa, pilasima n lọ nipasẹ agbegbe ti ko ni aaye si ọna imuyara RFQ.Aaye oofa axial ti wa ni lilo laarin iyẹwu itanna laser ati linac RFQ nipasẹ ọgbẹ solenoid solenoid ni ayika iyẹwu igbale.Aaye oofa ti solenoid ṣe idinku imugboroja radial ti pilasima ti n lọ kiri lati le ṣetọju iwuwo pilasima giga lakoko ifijiṣẹ si iho RFQ.Ni apa keji, pilasima naa tẹsiwaju lati faagun ni itọsọna axial lakoko gbigbe, ṣiṣe pilasima elongated.Iyatọ foliteji giga ni a lo si ọkọ irin ti o ni pilasima ni iwaju ibudo ijade ni agbawọle RFQ.Foliteji abosi ni a yan lati pese iwọn abẹrẹ 7Li3+ ti o nilo fun isare to dara nipasẹ linac RFQ.
Pilasima ablation Abajade ko ni 7Li3+ nikan, ṣugbọn tun litiumu ni awọn ipinlẹ idiyele miiran ati awọn eroja idoti, eyiti o jẹ gbigbe ni nigbakannaa si imuyara laini RFQ.Ṣaaju awọn idanwo isare nipa lilo linac RFQ, itupalẹ akoko-ti-flight (TOF) aisinipo ni a ṣe lati ṣe iwadi akojọpọ ati pinpin agbara ti awọn ions ninu pilasima.Eto atunto alaye ati awọn ipinpinpin idiyele idiyele ni a ṣe alaye ni apakan Awọn ọna.Onínọmbà fihan pe 7Li3 + ions jẹ awọn patikulu akọkọ, ṣiṣe iṣiro nipa 54% ti gbogbo awọn patikulu, bi a ṣe han ni Ọpọtọ 3. Gẹgẹbi itupalẹ, 7Li3 + ion ti o wa lọwọlọwọ ni aaye ion beam ion ni ifoju ni 1.87 mA.Lakoko awọn idanwo isare, aaye solenoid 79 mT ni a lo si pilasima ti o pọ si.Bi abajade, lọwọlọwọ 7Li3 + ti a yọ jade lati pilasima ati akiyesi lori aṣawari pọ nipasẹ ipin kan ti 30.
Awọn ida ti awọn ions ni pilasima ti ipilẹṣẹ laser ti a gba nipasẹ itupalẹ akoko-ti-ofurufu.Awọn ions 7Li1+ ati 7Li2+ jẹ 5% ati 25% ti ion tan ina, lẹsẹsẹ.Ida ti a rii ti awọn patikulu 6Li gba pẹlu akoonu adayeba ti 6Li (7.6%) ninu ibi-afẹde bankanje lithium laarin aṣiṣe adanwo.Atẹgun atẹgun diẹ (6.2%) ni a ṣe akiyesi, nipataki O1+ (2.1%) ati O2+ (1.5%), eyiti o le jẹ nitori oxidation ti dada ti ibi-afẹde litiumu foil.
Gẹgẹbi a ti sọ tẹlẹ, pilasima lithium n lọ ni agbegbe ti ko ni aaye ṣaaju titẹ sii linac RFQ.Iṣawọle ti linac RFQ ni iho iwọn ila opin 6 mm ninu apo eiyan, ati foliteji abosi jẹ 52 kV.Botilẹjẹpe foliteji elekiturodu RFQ yipada ni iyara ± 29 kV ni 100 MHz, foliteji nfa isare axial nitori awọn amọna imuyara RFQ ni agbara aropin ti odo.Nitori aaye ina mọnamọna ti o lagbara ti ipilẹṣẹ ni aafo 10 mm laarin iho ati eti elekiturodu RFQ, awọn ions pilasima rere nikan ni a yọ jade lati pilasima ni iho.Ninu awọn eto ifijiṣẹ ion ti aṣa, awọn ions ti yapa kuro ninu pilasima nipasẹ aaye ina ni ijinna nla ni iwaju ohun imuyara RFQ ati lẹhinna dojukọ sinu iho RFQ nipasẹ eroja idojukọ tan ina.Bibẹẹkọ, fun awọn ina ina ion ti o wuwo ti o nilo fun orisun neutroni ti o lagbara, awọn ipa ipakokoro ti kii ṣe laini nitori awọn ipa idiyele aaye le ja si awọn adanu lọwọlọwọ ina ina nla ninu eto gbigbe ion, diwọn lọwọlọwọ tente oke ti o le ni iyara.Ninu DPIS wa, awọn ions agbara-giga ni a gbe bi pilasima ti n lọ taara si aaye ijade ti iho RFQ, nitorinaa ko si isonu ti ion beam nitori idiyele aaye.Lakoko ifihan yii, a lo DPIS si tan ina lithium-ion fun igba akọkọ.
Eto RFQ ti ni idagbasoke fun idojukọ ati isare agbara kekere awọn ina ion lọwọlọwọ giga ati pe o ti di boṣewa fun isare ibere akọkọ.A lo RFQ lati mu awọn ions 7Li3 + pọ si lati agbara ifibọ ti 22 keV/n si 204 keV/n.Botilẹjẹpe litiumu ati awọn patikulu miiran pẹlu idiyele kekere ninu pilasima tun fa jade lati pilasima ati itasi sinu iho RFQ, linac RFQ nikan mu awọn ions pọ si pẹlu ipin idiyele-si-mass (Q/A) ti o sunmọ 7Li3+.
Lori ọpọtọ.Nọmba 4 ṣe afihan awọn ọna igbi ti a rii nipasẹ oluyipada lọwọlọwọ (CT) ni abajade ti linac RFQ ati ife Faraday (FC) lẹhin ṣiṣe ayẹwo oofa, bi o ṣe han ni ọpọtọ.2. Iyipada akoko laarin awọn ifihan agbara le tumọ bi iyatọ ninu akoko ti ọkọ ofurufu ni ipo ti aṣawari.Iwọn ion ti o ga julọ ti a ṣewọn ni CT jẹ 43 mA.Ni ipo RT, ina ti o forukọ silẹ le ni kii ṣe awọn ions isare si agbara iṣiro, ṣugbọn awọn ions miiran ju 7Li3+, eyiti ko ni isare to.Bibẹẹkọ, ibajọra ti awọn fọọmu lọwọlọwọ ion ti a rii nipasẹ QD ati PC tọkasi pe ion lọwọlọwọ ni akọkọ ni isare 7Li3+, ati idinku ninu iye tente oke ti lọwọlọwọ lori PC jẹ idi nipasẹ awọn adanu tan ina lakoko gbigbe ion laarin QD ati PC.Awọn adanu Eyi tun jẹrisi nipasẹ kikopa apoowe.Lati wiwọn deede 7Li3+ tan ina lọwọlọwọ, a ṣe atupale tan ina naa pẹlu oofa dipole gẹgẹbi a ti ṣalaye ni apakan atẹle.
Oscillograms ti isare tan ina ti o gbasilẹ ni awọn ipo aṣawari CT (dudu ti tẹ) ati FC (pupa ti tẹ).Awọn wiwọn wọnyi jẹ okunfa nipasẹ wiwa ti itankalẹ laser nipasẹ olutọpa fọto lakoko iran pilasima laser.Ipin dudu ṣe afihan fọọmu igbi ti a wọn lori CT ti a ti sopọ si iṣelọpọ linac RFQ.Nitori isunmọ rẹ si linac RFQ, aṣawari naa gbe ariwo 100 MHz RF soke, nitorinaa a lo àlẹmọ FFT kekere 98 MHz lati yọ ami ifihan RF resonant 100 MHz ti o ga julọ lori ifihan ifihan.Igi pupa n ṣe afihan fọọmu igbi ni FC lẹhin ti oofa analitikali ṣe itọsọna tan ina 7Li3+ ion.Ni aaye oofa yii, yato si 7Li3+, N6+ ati O7+ ni a le gbe.
Beam ion lẹhin ti linac RFQ ti wa ni idojukọ nipasẹ lẹsẹsẹ awọn oofa ifọkansi mẹrin-mẹẹta ati lẹhinna ṣe atupale nipasẹ awọn oofa dipole lati ya awọn aimọ kuro ninu ina ion.Aaye oofa ti 0.268 T ṣe itọsọna awọn ina 7Li3+ sinu FC.Fọọmu wiwa ti aaye oofa yii ni a fihan bi igbi pupa ni Nọmba 4. Igi lọwọlọwọ ti o ga julọ de 35 mA, eyiti o jẹ diẹ sii ju awọn akoko 100 ti o ga ju tan ina Li3+ aṣoju kan ti a ṣe ni awọn accelerators mora electrostatic ti o wa tẹlẹ.Iwọn pulse tan ina jẹ 2.0 µs ni iwọn ni kikun ni idaji o pọju.Wiwa ti ina 7Li3+ kan pẹlu aaye oofa dipole tọkasi bunching aṣeyọri ati isare tan ina.Ioni tan ina ti o wa lọwọlọwọ ti a rii nipasẹ FC nigba ti n ṣayẹwo aaye oofa ti dipole han ni aworan 5. A ṣe akiyesi tente oke kan ti o mọ, ti ya sọtọ daradara lati awọn oke giga miiran.Niwọn igba ti gbogbo awọn ions ti yara si agbara apẹrẹ nipasẹ linac RFQ ni iyara kanna, awọn opo ion pẹlu Q/A kanna ni o nira lati yapa nipasẹ awọn aaye oofa dipole.Nitorinaa, a ko le ṣe iyatọ 7Li3+ lati N6+ tabi O7+.Sibẹsibẹ, iye awọn aimọ le jẹ iṣiro lati awọn ipinlẹ idiyele adugbo.Fun apẹẹrẹ, N7+ ati N5+ le ni irọrun yapa, lakoko ti N6+ le jẹ apakan ti aimọ ati pe o nireti lati wa ni iwọn kanna bi N7+ ati N5+.Iwọn idoti ti a pinnu jẹ nipa 2%.
Sipekitira paati Beam ti a gba nipasẹ yiwo aaye oofa dipole kan.Oke ni 0.268 T ni ibamu si 7Li3 + ati N6+.Iwọn tente oke da lori iwọn ti tan ina lori slit.Laibikita awọn oke giga ti o gbooro, 7Li3+ yapa daradara lati 6Li3+, O6+, ati N5+, ṣugbọn aibikita yapa lati O7+ ati N6+.
Ni ipo ti FC, a ti fi idi rẹ mulẹ profaili tan ina pẹlu scintillator plug-in ati ki o gbasilẹ pẹlu kamẹra oni-nọmba ti o yara bi o ṣe han ni Nọmba 6. 7Li3 + pulsed beam pẹlu lọwọlọwọ 35 mA ti han lati wa ni isare si RFQ ti o ni iṣiro. agbara ti 204 keV/n, eyiti o ni ibamu si 1.4 MeV, ati gbigbe si aṣawari FC.
Profaili Beam ṣe akiyesi lori iboju scintillator iṣaaju-FC (awọ nipasẹ Fiji, 2.3.0, https://imagej.net/software/fiji/).Aaye oofa ti oofa dipole analitikali ni aifwy lati ṣe itọsọna isare ti Li3+ ion tan ina si agbara apẹrẹ RFQ.Awọn aami buluu ti o wa ni agbegbe alawọ ewe jẹ nitori ohun elo scintillator ti ko ni abawọn.
A ṣaṣeyọri iran ti awọn ions 7Li3+ nipasẹ ablation laser ti dada ti bankanje litiumu to lagbara, ati pe ina ion lọwọlọwọ giga ti mu ati isare pẹlu linac RFQ ti a ṣe pataki ni lilo DPIS.Ni agbara tan ina ti 1.4 MeV, tente oke lọwọlọwọ ti 7Li3+ ti de lori FC lẹhin itupalẹ ti oofa jẹ 35 mA.Eyi jẹri pe apakan pataki julọ ti imuse orisun neutroni kan pẹlu kinematics onidakeji ti ni imuse ni idanwo.Ni apakan yii ti iwe naa, gbogbo apẹrẹ ti orisun neutroni iwapọ yoo jẹ ijiroro, pẹlu awọn iyara agbara giga ati awọn ibudo ibi-afẹde neutroni.Apẹrẹ naa da lori awọn abajade ti o gba pẹlu awọn ọna ṣiṣe ti o wa ninu yàrá wa.O yẹ ki o ṣe akiyesi pe lọwọlọwọ tente oke ti ina ion le pọ si siwaju sii nipa kikuru aaye laarin bankanje litiumu ati linac RFQ.Iresi.7 ṣe apejuwe gbogbo imọran ti orisun neutroni iwapọ ti a dabaa ni ohun imuyara.
Apẹrẹ ero ti orisun neutroni iwapọ ti a dabaa ni imuyara (ti a ya nipasẹ Freecad, 0.19, https://www.freecadweb.org/).Lati ọtun si osi: orisun ion laser, oofa solenoid, linac RFQ, gbigbe ina ina alabọde (MEBT), linac IH, ati iyẹwu ibaraenisepo fun iran neutroni.Idaabobo ipanilara ti pese ni akọkọ ni itọsọna iwaju nitori ẹda itọsọna dín ti awọn opo neutroni ti a ṣejade.
Lẹhin linac RFQ, isare siwaju si ti Inter-digital H-structure (IH linac) 30 linac ti gbero.Awọn linacs IH lo ọna tube fiseete π-mode lati pese awọn gradients aaye ina giga lori iwọn awọn iyara kan.Iwadi imọran ni a ṣe da lori simulation ni gigun gigun 1D ati kikopa ikarahun 3D.Awọn iṣiro ṣe afihan pe linac 100 MHz IH kan pẹlu foliteji tube fiseete ti o ni oye (kere ju 450 kV) ati oofa idojukọ to lagbara le mu tan ina 40 mA pọ si lati 1.4 si 14 MeV ni ijinna 1.8 m.Pipin agbara ni opin pq ohun imuyara ni ifoju ni ± 0.4 MeV, eyiti ko ni ipa ni pataki iwọn agbara ti neutroni ti a ṣe nipasẹ ibi-afẹde iyipada neutroni.Ni afikun, itujade tan ina kekere to lati dojukọ tan ina sinu aaye tan ina ti o kere ju ti yoo nilo deede fun agbara alabọde ati oofa quadrupole iwọn.Ni gbigbe ina agbara alabọde (MEBT) laarin linac RFQ ati linac IH, a ti lo resonator beamforming lati ṣetọju eto beamforming.Awọn oofa quadrupole mẹta ni a lo lati ṣakoso iwọn ti ina ẹgbẹ.Yi oniru nwon.Mirza ti a ti lo ninu ọpọlọpọ awọn accelerators31,32,33.Lapapọ ipari ti gbogbo eto lati orisun ion si iyẹwu ibi-afẹde ni ifoju pe o kere ju 8 m, eyiti o le baamu ni ọkọ ayọkẹlẹ ologbele-trailer boṣewa kan.
Ibi-afẹde iyipada neutroni yoo fi sori ẹrọ taara lẹhin imuyara laini.A jiroro awọn apẹrẹ ibudo ibi-afẹde ti o da lori awọn iwadii iṣaaju nipa lilo awọn oju iṣẹlẹ kinematic inverse23.Awọn ibi-afẹde iyipada ti a royin pẹlu awọn ohun elo to lagbara (polypropylene (C3H6) ati hydride titanium (TiH2)) ati awọn eto ibi-afẹde gaseous.Ibi-afẹde kọọkan ni awọn anfani ati awọn alailanfani.Awọn ibi-afẹde ti o lagbara gba iṣakoso sisanra kongẹ.Tinrin ibi-afẹde naa, deede diẹ sii ni eto aye ti iṣelọpọ neutroni.Sibẹsibẹ, iru awọn ibi-afẹde le tun ni iwọn diẹ ninu awọn aati iparun ti aifẹ ati itankalẹ.Ni apa keji, ibi-afẹde hydrogen kan le pese agbegbe mimọ nipa imukuro iṣelọpọ ti 7Be, ọja akọkọ ti iṣesi iparun.Sibẹsibẹ, hydrogen ni agbara idena alailagbara ati nilo ijinna ti ara nla fun itusilẹ agbara to.Eyi jẹ alailanfani diẹ fun awọn wiwọn TOF.Ni afikun, ti a ba lo fiimu tinrin lati di ibi-afẹde hydrogen kan, o jẹ dandan lati ṣe akiyesi awọn ipadanu agbara ti awọn egungun gamma ti ipilẹṣẹ nipasẹ fiimu tinrin ati tan ina litiumu isẹlẹ naa.
LICORNE nlo awọn ibi-afẹde polypropylene ati pe eto ibi-afẹde ti ni igbega si awọn sẹẹli hydrogen ti a fi edidi pẹlu bankanje tantalum.Ti a ro pe ina ina lọwọlọwọ ti 100 nA fun 7Li34, awọn eto ibi-afẹde mejeeji le gbejade to 107 n/s/sr.Ti a ba lo iyipada ikore neutroni ti a sọ si orisun neutroni ti a dabaa, lẹhinna tan ina ti litiumu ti 7 × 10–8 C le ṣee gba fun pulse laser kọọkan.Eyi tumọ si pe ina lesa ni ẹẹmeji fun iṣẹju kan n ṣe agbejade 40% awọn neutroni diẹ sii ju LICORNE le gbejade ni iṣẹju kan pẹlu ina lilọsiwaju.Lapapọ ṣiṣan le ni irọrun pọ si nipasẹ jijẹ igbohunsafẹfẹ simi ti lesa.Ti a ba ro pe eto laser 1 kHz wa lori ọja, ṣiṣan neutroni apapọ le ni irọrun ni iwọn si iwọn 7 × 109 n/s/sr.
Nigbati a ba lo awọn eto oṣuwọn atunwi giga pẹlu awọn ibi-afẹde ṣiṣu, o jẹ dandan lati ṣakoso iran ooru lori awọn ibi-afẹde nitori, fun apẹẹrẹ, polypropylene ni aaye yo kekere ti 145-175 °C ati iṣiṣẹ igbona kekere ti 0.1-0.22 W / m/K.Fun tan ina litiumu-ion 14 MeV kan, ibi-afẹde polypropylene ti o nipọn 7 µm to lati dinku agbara ina si ẹnu-ọna iṣesi (13.098 MeV).Ni akiyesi ipa lapapọ ti awọn ions ti ipilẹṣẹ nipasẹ ibọn laser kan lori ibi-afẹde, itusilẹ agbara ti awọn ions lithium nipasẹ polypropylene jẹ ifoju ni 64 mJ/pulse.Ti a ro pe gbogbo agbara ti wa ni gbigbe ni Circle pẹlu iwọn ila opin ti 10 mm, pulse kọọkan ni ibamu si iwọn otutu ti o to 18 K/pulse.Itusilẹ agbara lori awọn ibi-afẹde polypropylene da lori arosinu ti o rọrun pe gbogbo awọn adanu agbara ti wa ni ipamọ bi ooru, laisi itankalẹ tabi awọn adanu ooru miiran.Niwọn igba ti jijẹ nọmba awọn iṣọn ni iṣẹju kan nilo imukuro ti iṣelọpọ ooru, a le lo awọn ibi-afẹde rinhoho lati yago fun itusilẹ agbara ni aaye kanna23.Ti a ro pe aaye tan ina 10 mm kan lori ibi-afẹde kan pẹlu iwọn atunwi laser ti 100 Hz, iyara ọlọjẹ ti teepu polypropylene yoo jẹ 1 m/s.Awọn oṣuwọn atunwi ti o ga julọ ṣee ṣe ti o ba gba aye ni lqkan tan ina.
A tun ṣewadii awọn ibi-afẹde pẹlu awọn batiri hydrogen, nitori awọn ina awakọ ti o lagbara le ṣee lo laisi ibajẹ ibi-afẹde naa.Okun neutroni le ni irọrun ni aifwy nipa yiyipada ipari ti iyẹwu gaasi ati titẹ hydrogen inu.Awọn foils irin tinrin nigbagbogbo ni a lo ni awọn iyara lati ya agbegbe gaseous ti ibi-afẹde kuro ninu igbale.Nitorinaa, o jẹ dandan lati mu agbara ti isẹlẹ litiumu-ion tan ina lati le sanpada fun awọn adanu agbara lori bankanje naa.Apejọ ibi-afẹde ti a ṣalaye ninu ijabọ 35 ni apo eiyan aluminiomu 3.5 cm gigun pẹlu titẹ gaasi H2 ti 1.5 atm.16.75 MeV litiumu ion tan ina wọ inu batiri naa nipasẹ afẹfẹ afẹfẹ 2.7 µm Ta bankanje, ati agbara ti litiumu ion tan ina ni opin batiri naa ti dinku si ẹnu-ọna ifaseyin.Lati mu agbara tan ina ti awọn batiri lithium-ion pọ si lati 14.0 MeV si 16.75 MeV, linac IH ni lati gun nipasẹ 30 cm.
Ijadejade ti neutroni lati awọn ibi-afẹde sẹẹli gaasi ni a tun ṣe iwadi.Fun awọn ibi-afẹde gaasi LICORNE ti a mẹnuba, awọn iṣeṣiro GEANT436 fihan pe awọn neutroni ti o ga julọ ti ipilẹṣẹ ni inu konu, bi o ṣe han ni Nọmba 1 ni [37].Itọkasi 35 fihan iwọn agbara lati 0.7 si 3.0 MeV pẹlu ṣiṣi cone ti o pọju ti 19.5 ° ojulumo si itọsọna ti soju ti opo akọkọ.Awọn neutroni ti o ga julọ le dinku ni pataki iye ohun elo idabobo ni awọn igun pupọ julọ, idinku iwuwo ti eto ati pese irọrun nla ni fifi sori ẹrọ ohun elo wiwọn.Lati oju-ọna ti aabo itankalẹ, ni afikun si awọn neutroni, ibi-afẹde gaseous yii njade awọn egungun gamma 478 keV isotropically ni eto ipoidojuko centroid38.Awọn itanna γ wọnyi ni a ṣejade bi abajade ibajẹ 7Be ati 7Li deexcitation, eyiti o waye nigbati Li tan ina akọkọ ba de window titẹ sii Ta.Sibẹsibẹ, nipa fifi 35 Pb/C cylindrical collimator nipọn, abẹlẹ le dinku ni pataki.
Gẹgẹbi ibi-afẹde yiyan, ọkan le lo window pilasima [39, 40], eyiti o jẹ ki o ṣee ṣe lati ṣaṣeyọri titẹ hydrogen ti o ga pupọ ati agbegbe agbegbe kekere ti iran neutroni, botilẹjẹpe o kere si awọn ibi-afẹde to lagbara.
A n ṣe iwadii awọn aṣayan ifọkansi iyipada neutroni fun pinpin agbara ti a nireti ati iwọn ina ti litiumu ion tan ina lilo GEANT4.Awọn iṣeṣiro wa ṣe afihan pinpin deede ti agbara neutroni ati awọn ipinpin angula fun awọn ibi-afẹde hydrogen ninu awọn iwe ti o wa loke.Ninu eto ibi-afẹde eyikeyi, awọn neutroni ti o ni iṣalaye ti o ga ni a le ṣejade nipasẹ iṣesi kinematic onidakeji ti o nfa nipasẹ ina 7Li3+ ti o lagbara lori ibi-afẹde ọlọrọ hydrogen.Nitorinaa, awọn orisun neutroni tuntun le ṣe imuse nipasẹ apapọ awọn imọ-ẹrọ ti o wa tẹlẹ.
Awọn ipo itanna lesa tun ṣe awọn adanwo iran tan ina ion tan ṣaaju iṣafihan isare.Lesa naa jẹ tabili tabili nanosecond Nd: YAG pẹlu iwuwo agbara laser ti 1012 W/cm2, gigun gigun ipilẹ kan ti 1064 nm, agbara iranran ti 800 mJ, ati iye akoko pulse ti 6 ns.Iwọn ila opin aaye lori ibi-afẹde jẹ ifoju ni 100 µm.Nitori irin litiumu (Alfa Aesar, 99.9% mimọ) jẹ rirọ pupọ, ohun elo ge ni pipe ni a tẹ sinu apẹrẹ.Awọn iwọn bankanje 25 mm × 25 mm, sisanra 0.6 mm.Bibajẹ bii Crater waye lori oju ibi-afẹde nigbati ina lesa ba lu, nitorinaa ibi-afẹde naa ni gbigbe nipasẹ pẹpẹ moto lati pese ipin tuntun ti dada ibi-afẹde pẹlu ibọn laser kọọkan.Lati yago fun isọdọtun nitori gaasi aloku, titẹ ninu iyẹwu naa ni a tọju ni isalẹ iwọn 10-4 Pa.
Iwọn akọkọ ti pilasima laser jẹ kekere, nitori iwọn ti aaye laser jẹ 100 μm ati laarin 6 ns lẹhin iran rẹ.Iwọn didun le ṣee mu bi aaye gangan ati faagun.Ti a ba gbe aṣawari si aaye xm ijinna lati oju ibi-afẹde, lẹhinna ifihan agbara ti o gba tẹransi ibatan naa: ion current I, ion dide akoko t, ati pulse width τ.
Pilasima ti ipilẹṣẹ ni a ṣe iwadi nipasẹ ọna TOF pẹlu FC ati oluyanju ion agbara (EIA) ti o wa ni ijinna ti 2.4 m ati 3.85 m lati ibi-afẹde laser.FC naa ni akoj apanirun ti o jẹ abosi nipasẹ -5 kV lati ṣe idiwọ awọn elekitironi.EIA naa ni olutọpa elekitirositati iwọn 90 ti o ni awọn amọna amọna irin coaxial meji pẹlu foliteji kanna ṣugbọn polarity idakeji, rere ni ita ati odi lori inu.Pilasima ti o pọ si ti wa ni itọsọna sinu deflector lẹhin iho ki o yipada nipasẹ aaye ina ti o kọja nipasẹ silinda.Ions ti o ni itẹlọrun ibatan E/z = eKU ni a rii ni lilo Electron Multiplier (SEM) (Hamamatsu R2362), nibiti E, z, e, K, ati U jẹ agbara ion, ipo idiyele, ati idiyele jẹ awọn ifosiwewe jiometirika EIA .elekitironi, lẹsẹsẹ, ati awọn ti o pọju iyato laarin awọn amọna.Nipa yiyipada awọn foliteji kọja awọn deflector, ọkan le gba awọn agbara ati idiyele pinpin ions ni pilasima.Foliteji gbigba U/2 EIA wa ni sakani lati 0.2 V si 800 V, eyiti o ni ibamu si agbara ion ni sakani lati 4 eV si 16 keV fun ipo idiyele.
Awọn pinpin ti ipo idiyele ti awọn ions ti a ṣe atupale labẹ awọn ipo ti itanna laser ti a ṣe apejuwe ni apakan "Iran ti awọn litiumu lithium ti o ni kikun" ni a fihan ni Awọn aworan.8.
Onínọmbà ti pinpin ipo idiyele ti awọn ions.Eyi ni profaili akoko iwuwo lọwọlọwọ ion ti a ṣe atupale pẹlu EIA ati iwọn ni 1 m lati bankanje lithium nipa lilo idogba.(1) ati (2).Lo awọn ipo itanna lesa ti a sapejuwe ninu apakan “Iran ti Lithium Beam Pari Exfoliated” apakan.Nipa sisọpọ iwuwo lọwọlọwọ kọọkan, ipin ti awọn ions ninu pilasima jẹ iṣiro, ti o han ni Nọmba 3.
Awọn orisun ion lesa le ṣe jiṣẹ ina ina ion olona-mA pupọ pẹlu idiyele giga kan.Sibẹsibẹ, ifijiṣẹ tan ina nira pupọ nitori ifasilẹ idiyele aaye, nitorinaa ko lo pupọ.Ninu ero ibile, awọn ina ion ni a yọ jade lati pilasima ati gbigbe lọ si ohun imuyara akọkọ pẹlu laini tan ina pẹlu ọpọlọpọ awọn oofa idojukọ lati ṣe apẹrẹ ina ion ni ibamu si agbara gbigba ti ohun imuyara.Ni awọn ina agbara idiyele aaye, awọn opo naa yatọ si ti kii ṣe laini, ati awọn adanu ina ina pataki ni a ṣe akiyesi, paapaa ni agbegbe ti awọn iyara kekere.Lati bori iṣoro yii ni idagbasoke awọn imuyara erogba iṣoogun, ero ifijiṣẹ ina DPIS41 tuntun ni a dabaa.A ti lo ilana yii lati mu iyara litiumu-ion tan ina ti o lagbara lati orisun neutroni tuntun kan.
Bi o han ni ọpọtọ.4, awọn aaye ninu eyi ti awọn pilasima ti wa ni ti ipilẹṣẹ ati ki o gbooro ti wa ni ti yika nipasẹ kan irin eiyan.Aaye ti a fi pa mọ naa gbooro si ẹnu-ọna si resonator RFQ, pẹlu iwọn didun inu okun solenoid.A foliteji ti 52 kV ti a loo si awọn eiyan.Ninu resonator RFQ, awọn ions ni a fa nipasẹ agbara nipasẹ iho iwọn ila opin 6 mm nipa sisọ ilẹ RFQ.Awọn ipa ifasilẹ ti kii ṣe laini lori laini ina ti wa ni imukuro bi a ti gbe awọn ions ni ipo pilasima.Ni afikun, bi a ti sọ loke, a lo aaye solenoid ni apapo pẹlu DPIS lati ṣakoso ati mu iwuwo awọn ions pọ si ni iho isediwon.
Ohun imuyara RFQ ni iyẹwu igbale iyipo kan bi o ṣe han ni ọpọtọ.9a.Ninu inu rẹ, awọn ọpa mẹrin ti Ejò ti ko ni atẹgun ti wa ni a gbe ni quadrupole-symmetrically ni ayika ibi-itumọ (Fig. 9b).Awọn ọpa 4 ati awọn iyẹwu ṣe iyika RF resonant.Aaye RF ti a fa ṣe ṣẹda foliteji ti o yatọ akoko kọja ọpá naa.Awọn ions ti a gbin ni gigun ni ayika ipo ti o wa ni ita nipasẹ aaye quadrupole.Ni akoko kanna, ipari ti ọpa ti wa ni iyipada lati ṣẹda aaye itanna axial.Aaye axial yapa ina lemọlemọ itasi abẹrẹ sinu onka awọn iṣọn ina ti a npe ni tan ina.Itan ina kọọkan wa laarin akoko iyipo RF kan (10 ns).Awọn ina ti o wa nitosi wa ni aye ni ibamu si akoko igbohunsafẹfẹ redio.Ninu linac RFQ, ina 2 µs lati orisun ion lesa ti yipada si ọna ti awọn ina 200.Tan ina naa wa ni isare si agbara iṣiro.
Imuyara laini RFQ.(a) (osi) Wiwo ita ti iyẹwu linac RFQ.(b) (ọtun) Elekiturodu opa mẹrin ni iyẹwu.
Awọn paramita apẹrẹ akọkọ ti linac RFQ jẹ foliteji ọpá, igbohunsafẹfẹ resonant, rediosi iho tan ina, ati awose elekiturodu.Yan foliteji lori ọpá ± 29 kV ki aaye itanna rẹ wa ni isalẹ iloro didenukole itanna.Isalẹ awọn igbohunsafẹfẹ resonant, ti o tobi ni ita idojukọ agbara ati awọn kere ni apapọ isare aaye.Awọn rediosi iho nla jẹ ki o ṣee ṣe lati mu iwọn ina pọ si ati, nitoribẹẹ, mu lọwọlọwọ tan ina pọ si nitori ifasilẹ idiyele aaye kekere.Ni apa keji, awọn redio iho nla nilo agbara RF diẹ sii lati fi agbara linac RFQ naa.Ni afikun, o ni opin nipasẹ awọn ibeere didara ti aaye naa.Da lori awọn iwọntunwọnsi wọnyi, igbohunsafẹfẹ resonant (100 MHz) ati rediosi iho (4.5 mm) ni a yan fun isare tan ina lọwọlọwọ.A yan awose naa lati dinku ipadanu tan ina ati mu imudara isare pọ si.Apẹrẹ ti wa ni iṣapeye ni ọpọlọpọ igba lati ṣe agbejade apẹrẹ linac RFQ ti o le mu awọn ions 7Li3+ mu yara ni 40 mA lati 22 keV/n si 204 keV/n laarin 2 m.Agbara RF ti a wọn lakoko idanwo jẹ 77 kW.
Awọn linacs RFQ le mu awọn ions pọ si pẹlu iwọn Q/A kan pato.Nitorinaa, nigbati o ba n ṣe itupalẹ ina ina ti a jẹ si opin ohun imuyara laini, o jẹ dandan lati ṣe akiyesi isotopes ati awọn nkan miiran.Ni afikun, awọn ions ti o fẹ, isare ni apakan, ṣugbọn sọkalẹ labẹ awọn ipo isare ni arin ohun imuyara, tun le pade itimole ita ati pe o le gbe lọ si opin.Awọn egungun aifẹ yatọ si awọn patikulu 7Li3+ ti a ṣe ni a pe ni awọn aimọ.Ninu awọn adanwo wa, 14N6+ ati 16O7+ awọn aimọ jẹ ti ibakcdun ti o tobi julọ, niwọn igbati bankanje irin litiumu ṣe atunṣe pẹlu atẹgun ati nitrogen ninu afẹfẹ.Awọn ions wọnyi ni ipin Q/A ti o le ṣe isare pẹlu 7Li3+.A nlo awọn oofa dipole lati ya awọn ina ina ti o yatọ si didara ati didara fun itupalẹ tan ina lẹhin linac RFQ.
Laini tan ina lẹhin linac RFQ jẹ apẹrẹ lati fi isare 7Li3+ tan ina ni kikun si FC lẹhin oofa dipole.-400 V amọna elekitirodu ti wa ni lilo lati dinku awọn elekitironi Atẹle ninu ago lati wiwọn deede ion tan ina lọwọlọwọ.Pẹlu awọn opiti yii, awọn itọpa ion ti yapa si awọn dipoles ati idojukọ ni awọn aaye oriṣiriṣi da lori Q/A.Nitori awọn ifosiwewe pupọ gẹgẹbi itọka ipadanu ati ifasilẹ idiyele aaye, tan ina ni idojukọ ni iwọn kan.Eya naa le yapa nikan ti aaye laarin awọn ipo idojukọ ti awọn ẹya ion meji ba tobi ju iwọn ina lọ.Lati gba ipinnu ti o ga julọ ti o ṣeeṣe, a ti fi slit petele kan sori ẹgbẹ-ikun tan ina, nibiti ina ti wa ni ogidi.Iboju scintillation (CsI (Tl) lati Saint-Gobain, 40 mm × 40 mm × 3 mm) ti fi sori ẹrọ laarin slit ati PC.A lo scintillator lati pinnu ipin ti o kere julọ ti awọn patikulu ti a ṣe apẹrẹ ni lati kọja fun ipinnu ti o dara julọ ati lati ṣafihan awọn iwọn tan ina itẹwọgba fun awọn ina ion eru lọwọlọwọ giga.Aworan tan ina lori scintillator ti wa ni igbasilẹ nipasẹ kamẹra CCD nipasẹ ferese igbale.Ṣatunṣe window akoko ifihan lati bo gbogbo iwọn pulse tan ina.
Awọn ipilẹ data ti a lo tabi itupalẹ ninu iwadi lọwọlọwọ wa lati ọdọ awọn onkọwe oniwun lori ibeere ti o ni oye.
Manke, I. et al.Aworan onisẹpo mẹta ti awọn ibugbe oofa.Apejọ orilẹ-ede.1, 125. https://doi.org/10.1038/ncomms1125 (2010).
Anderson, IS et al.Awọn aye ti ikẹkọ awọn orisun neutroni iwapọ ni awọn accelerators.fisiksi.Aṣoju 654, 1-58.https://doi.org/10.1016/j.physrep.2016.07.007 (2016).
Urchuoli, A. et al.Microtomography ti o da lori Neutroni: Pliobates cataloniae ati Barberapithecus huerzeleri gẹgẹbi awọn ọran idanwo.Bẹẹni.J. Fisiksi.eda eniyan.166, 987–993.https://doi.org/10.1002/ajpa.23467 (2018).