304L 6.35*1mm Paslanmayan poladdan bükülmüş boru təchizatçıları, impulslu birbaşa neytronlar yaratmaq üçün sıx litium şüasının nümayişi

Nature.com saytına daxil olduğunuz üçün təşəkkür edirik.Siz məhdud CSS dəstəyi ilə brauzer versiyasından istifadə edirsiniz.Ən yaxşı təcrübə üçün sizə yenilənmiş brauzerdən istifadə etməyi tövsiyə edirik (və ya Internet Explorer-də Uyğunluq rejimini söndürün).Bundan əlavə, davamlı dəstəyi təmin etmək üçün biz saytı üslub və JavaScript olmadan göstəririk.
Hər slaydda üç məqalə göstərən slayderlər.Slaydlar arasında hərəkət etmək üçün geri və sonrakı düymələrdən və ya hər slaydda hərəkət etmək üçün sonundakı slayd nəzarətçi düymələrindən istifadə edin.

PASLANMAZ POLAD BORULARININ STANDART XÜSUSİYYƏTLƏRİ

304L 6.35*1mm Paslanmayan poladdan bükülmüş boru təchizatçıları

Standart ASTM A213 (Orta Divar) və ASTM A269
Paslanmayan Polad Bobin Boru Xarici Diametri 1/16" - 3/4"
Paslanmayan Polad Bobin Boru Qalınlığı .010" - .083"
Paslanmayan Polad Bobin Boruları Qiymətləri SS 201, SS 202, SS 304, SS 304L, SS 309, SS 310, SS 316, SS 316L, SS 317L, SS 321, SS 347, SS 904L
Ölçü Rnage 5/16, 3/4, 3/8, 1-1/2, 1/8, 5/8, 1/4, 7/8, 1/2, 1, 3/16 düym
Sərtlik Micro və Rockwell
Tolerantlıq D4/T4
Güc Burst və Dartma

PASLANMAZ POLAD BORULARIN EKVVVALENT NƏFƏLƏRİ

STANDART WERKSTOFF NR. UNS JIS BS QOST AFNOR EN
SS 304 1.4301 S30400 SUS 304 304S31 08Х18Н10 Z7CN18-09 X5CrNi18-10
SS 304L 1.4306 / 1.4307 S30403 SUS 304L 3304S11 03Х18Н11 Z3CN18-10 X2CrNi18-9 / X2CrNi19-11
SS 310 1.4841 S31000 SUS 310 310S24 20Ch25N20S2 X15CrNi25-20
SS 316 1.4401 / 1.4436 S31600 SUS 316 316S31 / 316S33 Z7CND17-11-02 X5CrNiMo17-12-2 / X3CrNiMo17-13-3
SS 316L 1.4404 / 1.4435 S31603 SUS 316L 316S11 / 316S13 03Ch17N14M3 / 03Ch17N14M2 Z3CND17-11-02 / Z3CND18-14-03 X2CrNiMo17-12-2 / X2CrNiMo18-14-3
SS 317L 1.4438 S31703 SUS 317L X2CrNiMo18-15-4
SS 321 1.4541 S32100 SUS 321 X6CrNiTi18-10
SS 347 1.4550 S34700 SUS 347 08Ch18N12B X6CrNiNb18-10
SS 904L 1.4539 N08904 SUS 904L 904S13 STS 317J5L Z2 NCDU 25-20 X1NiCrMoCu25-20-5

SS BORU BORULARININ KİMYİ TƏRKİBİ

Sinif C Mn Si P S Cr Mo Ni N Ti Fe
SS 304 Bobin Borusu min. 18.0 8.0
maks. 0,08 2.0 0,75 0,045 0.030 20.0 10.5 0.10
SS 304L Bobin Borusu min. 18.0 8.0
maks. 0.030 2.0 0,75 0,045 0.030 20.0 12.0 0.10
SS 310 Bobin Borusu 0,015 maks 2 maks 0,015 maks 0,020 maks 0,015 maks 24.00 26.00 0,10 maks 19.00 21.00 54.7 dəq
SS 316 Bobin Borusu min. 16.0 2.03.0 10.0
maks. 0,035 2.0 0,75 0,045 0.030 18.0 14.0
SS 316L Bobin Borusu min. 16.0 2.03.0 10.0
maks. 0,035 2.0 0,75 0,045 0.030 18.0 14.0
SS 317L Bobin Borusu 0,035 maks 2.0 maks 1.0 maks 0,045 maks 0,030 maks 18.00 20.00 3.00 4.00 11.00 15.00 57.89 dəq
SS 321 Bobin Borusu 0,08 maks 2.0 maks 1.0 maks 0,045 maks 0,030 maks 17.00 19.00 9.00 12.00 0,10 maks 5(C+N) 0,70 maks
SS 347 Bobin Borusu 0,08 maks 2.0 maks 1.0 maks 0,045 maks 0,030 maks 17.00 20.00 9.0013.00
SS 904L Bobin Borusu min. 19.0 4.00 23.00 0.10
maks. 0.20 2.00 1.00 0,045 0,035 23.0 5.00 28.00 0,25

PASLANMAZ POLADININ MEXANİK XÜSUSİYYƏTLƏRİ

Sinif Sıxlıq Ərimə nöqtəsi Dartma Gücü Məhsuldarlıq Gücü (0,2% Ofset) Uzatma
SS 304/ 304L Bobin Boru 8,0 q/sm3 1400 °C (2550 °F) Psi 75000 , MPa 515 Psi 30000 , MPa 205 35 %
SS 310 Bobin Boru 7,9 q/sm3 1402 °C (2555 °F) Psi 75000 , MPa 515 Psi 30000 , MPa 205 40 %
SS 306 Bobin Boru 8,0 q/sm3 1400 °C (2550 °F) Psi 75000 , MPa 515 Psi 30000 , MPa 205 35 %
SS 316L Bobin Boru 8,0 q/sm3 1399 °C (2550 °F) Psi 75000 , MPa 515 Psi 30000 , MPa 205 35 %
SS 321 Bobin Boru 8,0 q/sm3 1457 °C (2650 °F) Psi 75000 , MPa 515 Psi 30000 , MPa 205 35 %
SS 347 Bobin Boru 8,0 q/sm3 1454 °C (2650 °F) Psi 75000 , MPa 515 Psi 30000 , MPa 205 35 %
SS 904L Bobin Boru 7,95 q/sm3 1350 °C (2460 °F) Psi 71000 , MPa 490 Psi 32000 , MPa 220 35 %

Nüvə reaktorlarının tədqiqinə alternativ olaraq, litium-ion şüa sürücüsündən istifadə edən kompakt sürətləndirici ilə idarə olunan neytron generatoru perspektivli namizəd ola bilər, çünki o, az istənməyən radiasiya yaradır.Bununla belə, litium ionlarının intensiv şüasını çatdırmaq çətin idi və bu cür cihazların praktiki tətbiqi qeyri-mümkün hesab olunurdu.Qeyri-kafi ion axınının ən kəskin problemi birbaşa plazma implantasiyası sxeminin tətbiqi ilə həll edildi.Bu sxemdə litium metal folqanın lazer ablasiyası nəticəsində yaranan yüksək sıxlıqlı impulslu plazma yüksək tezlikli dördqütblü sürətləndirici (RFQ sürətləndiricisi) tərəfindən səmərəli şəkildə vurulur və sürətləndirilir.Biz 1,43 MeV-ə qədər sürətləndirilmiş 35 mA pik şüa cərəyanına nail olduq ki, bu da adi injektor və sürətləndirici sistemlərin təmin edə biləcəyindən iki dəfə yüksəkdir.
X-şüalarından və ya yüklü hissəciklərdən fərqli olaraq, neytronlar böyük nüfuz dərinliyinə və kondensasiya olunmuş maddə ilə unikal qarşılıqlı təsirə malikdir, bu da onları materialların xassələrini öyrənmək üçün son dərəcə çox yönlü zondlar edir1,2,3,4,5,6,7.Xüsusilə, neytron səpilmə üsulları kondensasiya olunmuş maddənin tərkibini, strukturunu və daxili gərginliklərini öyrənmək üçün adətən istifadə olunur və rentgen spektroskopiyasından istifadə etməklə aşkarlanması çətin olan metal ərintilərindəki iz birləşmələri haqqında ətraflı məlumat verə bilir8.Bu üsul əsas elmdə güclü alət hesab olunur və metal və digər materialların istehsalçıları tərəfindən istifadə olunur.Bu yaxınlarda, neytron difraksiyasından dəmir yolu və təyyarə hissələri kimi mexaniki komponentlərdə qalıq gərginlikləri aşkar etmək üçün istifadə edilmişdir9,10,11,12.Neytronlardan neft və qaz quyularında da istifadə olunur, çünki onlar protonla zəngin materiallar tərəfindən asanlıqla tutulur13.Oxşar üsullar inşaat mühəndisliyində də istifadə olunur.Qeyri-dağıdıcı neytron sınaqları binalarda, tunellərdə və körpülərdə gizli nasazlıqları aşkar etmək üçün effektiv vasitədir.Neytron şüalarının istifadəsi elmi tədqiqatlarda və sənayedə fəal şəkildə istifadə olunur, bunların çoxu tarixən nüvə reaktorlarından istifadə etməklə işlənib hazırlanmışdır.
Bununla belə, nüvə silahının yayılmaması ilə bağlı qlobal konsensusla tədqiqat məqsədləri üçün kiçik reaktorların tikintisi getdikcə çətinləşir.Üstəlik, son Fukusima qəzası nüvə reaktorlarının tikintisini demək olar ki, sosial baxımdan məqbul edib.Bu tendensiya ilə əlaqədar olaraq, sürətləndiricilərdə neytron mənbələrinə tələbat artır2.Nüvə reaktorlarına alternativ olaraq bir neçə böyük sürətləndirici-parçalayan neytron mənbələri artıq fəaliyyətdədir14,15.Bununla belə, neytron şüalarının xassələrindən daha səmərəli istifadə etmək üçün sənaye və universitet elmi-tədqiqat institutlarına aid ola bilən sürətləndiricilərdə 16 yığcam mənbələrdən istifadəni genişləndirmək lazımdır.Sürətləndirici neytron mənbələri nüvə reaktorlarını əvəz etməkdən əlavə, yeni imkanlar və funksiyalar əlavə etdi14.Məsələn, linac ilə idarə olunan generator, ötürücü şüa ilə manipulyasiya etməklə asanlıqla neytron axını yarada bilər.Emissiya edildikdən sonra neytronları idarə etmək çətindir və fon neytronlarının yaratdığı səs-küy səbəbindən radiasiya ölçmələrini təhlil etmək çətindir.Sürətləndirici ilə idarə olunan impulslu neytronlar bu problemin qarşısını alır.Dünyada proton sürətləndirici texnologiyasına əsaslanan bir neçə layihə təklif edilmişdir17,18,19.7Li(p, n)7Be və 9Be(p, n)9B reaksiyaları protonla idarə olunan kompakt neytron generatorlarında ən çox istifadə olunur, çünki onlar endotermik reaksiyalardır20.Proton şüasını həyəcanlandırmaq üçün seçilmiş enerji həddən bir qədər yuxarı olarsa, artıq radiasiya və radioaktiv tullantılar minimuma endirilə bilər.Bununla belə, hədəf nüvənin kütləsi protonların kütləsindən xeyli böyükdür və nəticədə yaranan neytronlar bütün istiqamətlərə səpələnir.Neytron axınının izotrop emissiyasına belə yaxın olması neytronların tədqiqat obyektinə səmərəli daşınmasının qarşısını alır.Bundan əlavə, obyektin yerləşdiyi yerdə neytronların lazımi dozasını əldə etmək üçün həm hərəkət edən protonların sayını, həm də onların enerjisini əhəmiyyətli dərəcədə artırmaq lazımdır.Nəticədə, böyük dozada qamma şüaları və neytronlar endotermik reaksiyaların üstünlüyünü məhv edərək böyük bucaqlar vasitəsilə yayılacaq.Tipik sürətləndirici ilə idarə olunan kompakt proton əsaslı neytron generatoru güclü radiasiya qorumasına malikdir və sistemin ən böyük hissəsidir.Hərəkət edən protonların enerjisini artırmaq ehtiyacı adətən sürətləndirici qurğunun ölçüsündə əlavə artım tələb edir.
Sürətləndiricilərdə adi kompakt neytron mənbələrinin ümumi çatışmazlıqlarını aradan qaldırmaq üçün inversiya-kinematik reaksiya sxemi təklif edilmişdir21.Bu sxemdə, karbohidrogen plastikləri, hidridlər, hidrogen qazı və ya hidrogen plazması kimi hidrogenlə zəngin materialları hədəf alan proton şüası əvəzinə bələdçi şüa kimi daha ağır litium-ion şüası istifadə olunur.Berilyum ionları ilə idarə olunan şüalar kimi alternativlər nəzərdən keçirilmişdir, lakin berilyum rəftarda xüsusi diqqət tələb edən zəhərli maddədir.Buna görə litium şüası inversiya-kinematik reaksiya sxemləri üçün ən uyğundur.Litium nüvələrinin impulsu protonlarınkindən böyük olduğundan, nüvə toqquşmalarının kütlə mərkəzi daim irəliyə doğru hərəkət edir və neytronlar da irəli yayılır.Bu xüsusiyyət arzuolunmaz qamma şüalarını və yüksək bucaqlı neytron emissiyalarını əhəmiyyətli dərəcədə aradan qaldırır22.Proton mühərrikinin adi halının və tərs kinematik ssenarinin müqayisəsi Şəkil 1-də göstərilmişdir.
Proton və litium şüaları üçün neytron istehsal bucaqlarının təsviri (Adobe Illustrator CS5, 15.1.0, https://www.adobe.com/products/illustrator.html ilə çəkilmişdir).(a) Hərəkət edən protonların litium hədəfinin daha ağır atomlarına dəyməsi səbəbindən reaksiya nəticəsində neytronlar istənilən istiqamətə fırlana bilər.(b) Əksinə, litium-ion sürücüsü hidrogenlə zəngin hədəfi bombalayırsa, sistemin kütlə mərkəzinin yüksək sürətinə görə irəli istiqamətdə dar konusda neytronlar əmələ gəlir.
Bununla belə, protonlarla müqayisədə yüksək yüklü ağır ionların tələb olunan axınının yaradılmasının çətinliyi səbəbindən yalnız bir neçə tərs kinematik neytron generatoru mövcuddur.Bütün bu qurğular tandem elektrostatik sürətləndiricilərlə birlikdə mənfi püskürən ion mənbələrindən istifadə edir.Şüa sürətləndirilməsinin səmərəliliyini artırmaq üçün başqa növ ion mənbələri təklif edilmişdir26.Hər halda, mövcud litium-ion şüa cərəyanı 100 µA ilə məhdudlaşır.1 mA Li3+27 istifadə etmək təklif edilmişdir, lakin bu ion şüa cərəyanı bu üsulla təsdiqlənməmişdir.İntensivlik baxımından litium şüa sürətləndiriciləri pik proton cərəyanı 10 mA28-dən çox olan proton şüa sürətləndiriciləri ilə rəqabət apara bilməz.
Litium-ion şüasına əsaslanan praktiki kompakt neytron generatorunu həyata keçirmək üçün ionlardan tamamilə məhrum olan yüksək intensivlik yaratmaq faydalıdır.İonlar elektromaqnit qüvvələri tərəfindən sürətləndirilir və idarə olunur və daha yüksək yük səviyyəsi daha səmərəli sürətlənmə ilə nəticələnir.Li-ion şüa sürücüləri 10 mA-dan çox Li3+ pik cərəyanları tələb edir.
Bu işdə 35 mA-a qədər pik cərəyanları olan Li3+ şüalarının sürətləndirilməsini nümayiş etdiririk ki, bu da qabaqcıl proton sürətləndiriciləri ilə müqayisə edilir.Orijinal litium ion şüası lazer ablasiyası və C6+-nı sürətləndirmək üçün əvvəlcə hazırlanmış Birbaşa Plazma İmplantasiya Sxemindən (DPIS) istifadə etməklə yaradılmışdır.Dörd çubuqlu rezonans quruluşundan istifadə edərək xüsusi dizayn edilmiş radiotezlikli dördqütblü linac (RFQ linac) hazırlanmışdır.Sürətləndirici şüanın hesablanmış yüksək təmizlik şüa enerjisinə malik olduğunu təsdiq etdik.Li3+ şüası radiotezlik (RF) sürətləndiricisi tərəfindən effektiv şəkildə tutulduqdan və sürətləndirildikdən sonra, sonrakı linac (sürətləndirici) bölmə hədəfdən güclü neytron axını yaratmaq üçün lazım olan enerjini təmin etmək üçün istifadə olunur.
Yüksək performanslı ionların sürətləndirilməsi yaxşı qurulmuş bir texnologiyadır.Yeni yüksək səmərəli kompakt neytron generatorunun həyata keçirilməsinin qalan vəzifəsi çoxlu sayda tamamilə soyulmuş litium ionlarını yaratmaq və sürətləndiricidə RF dövrü ilə sinxronlaşdırılmış bir sıra ion impulslarından ibarət klaster strukturu yaratmaqdır.Bu məqsədə nail olmaq üçün nəzərdə tutulmuş təcrübələrin nəticələri aşağıdakı üç yarımbölmədə təsvir edilmişdir: (1) litium-ion şüasından tamamilə məhrum olan şüanın yaradılması, (2) xüsusi hazırlanmış RFQ linacından istifadə edərək şüa sürətləndirilməsi və (3) analizin sürətləndirilməsi. tərkibini yoxlamaq üçün şüanın.Brookhaven Milli Laboratoriyasında (BNL) biz Şəkil 2-də göstərilən eksperimental qurğunu qurduq.
Litium şüalarının sürətləndirilmiş analizi üçün eksperimental qurğunun icmalı (Inkscape, 1.0.2, https://inkscape.org/ ilə təsvir edilmişdir).Lazer-hədəf qarşılıqlı kamerasında sağdan sola lazer-ablyativ plazma yaradılır və RFQ linacına çatdırılır.RFQ sürətləndiricisinə daxil olduqdan sonra ionlar plazmadan ayrılır və sürüşmə bölgəsində ekstraksiya elektrodu ilə RFQ elektrodu arasında 52 kV gərginlik fərqi ilə yaranan qəfil elektrik sahəsi vasitəsilə RFQ sürətləndiricisinə vurulur.Çıxarılan ionlar 2 metr uzunluğunda RFQ elektrodlarından istifadə etməklə 22 keV/n-dən 204 keV/n-ə qədər sürətləndirilir.RFQ linacının çıxışında quraşdırılmış cərəyan transformatoru (CT) ion şüa cərəyanının dağıdıcı olmayan ölçülməsini təmin edir.Şüa üç dördqütblü maqnit tərəfindən fokuslanır və Li3+ şüasını ayıran və detektora yönəldən dipol maqnitinə yönəldilir.Sürətləndirici şüanı aşkar etmək üçün yarığın arxasında geri çəkilə bilən plastik sintilator və -400 V-ə qədər meylli Faraday kuboku (FC) istifadə olunur.
Tam ionlaşmış litium ionlarını (Li3+) yaratmaq üçün temperaturu üçüncü ionlaşma enerjisindən (122,4 eV) yuxarı olan plazma yaratmaq lazımdır.Biz yüksək temperaturlu plazma istehsal etmək üçün lazer ablasiyasından istifadə etməyə çalışdıq.Bu tip lazer ion mənbəyi adətən litium ion şüaları yaratmaq üçün istifadə edilmir, çünki litium metal reaktivdir və xüsusi rəftar tələb edir.Vakuum lazer qarşılıqlı kamerasına litium folqa quraşdırarkən rütubət və havanın çirklənməsini minimuma endirmək üçün hədəf yükləmə sistemi hazırlamışıq.Materialların bütün hazırlıqları idarə olunan quru arqon mühitində aparılmışdır.Litium folqa lazer hədəf kamerasına quraşdırıldıqdan sonra folqa impulslu Nd:YAG lazer şüalanması ilə hər impuls üçün 800 mJ enerji ilə şüalandı.Diqqət hədəfə yönəldildikdə, lazer enerjisinin sıxlığının təxminən 1012 Vt/sm2 olduğu təxmin edilir.Plazma impulslu lazer vakuumda hədəfi məhv etdikdə yaranır.Bütün 6 ns lazer nəbzi zamanı plazma əsasən tərs bremsstrahlung prosesi səbəbindən qızmağa davam edir.İstilik mərhələsində heç bir məhdudlaşdırıcı xarici sahə tətbiq olunmadığından, plazma üç ölçüdə genişlənməyə başlayır.Plazma hədəf səthi üzərində genişlənməyə başlayanda plazmanın kütlə mərkəzi 600 eV/n enerji ilə hədəf səthə perpendikulyar bir sürət əldə edir.Qızdırıldıqdan sonra plazma izotrop olaraq genişlənərək hədəfdən eksenel istiqamətdə hərəkət etməyə davam edir.
Şəkil 2-də göstərildiyi kimi, ablasiya plazması hədəflə eyni potensiala malik metal konteynerlə əhatə olunmuş vakuum həcminə qədər genişlənir.Beləliklə, plazma sahəsiz bölgədən RFQ sürətləndiricisinə doğru sürüşür.Lazer şüalanma kamerası ilə RFQ linac arasında vakuum kamerasının ətrafına sarılmış solenoid bobin vasitəsilə eksenel maqnit sahəsi tətbiq edilir.Solenoidin maqnit sahəsi RFQ aperturasına çatdırılma zamanı yüksək plazma sıxlığını saxlamaq üçün sürüşən plazmanın radial genişlənməsini boğur.Digər tərəfdən, sürüşmə zamanı plazma eksenel istiqamətdə genişlənməyə davam edərək uzanmış plazma əmələ gətirir.RFQ girişindəki çıxış portunun qarşısında plazma olan metal qaba yüksək gərginlikli meyl tətbiq edilir.RFQ linac tərəfindən düzgün sürətlənmə üçün tələb olunan 7Li3+ enjeksiyon sürətini təmin etmək üçün əyilmə gərginliyi seçilmişdir.
Nəticədə ablasiya plazması təkcə 7Li3+ deyil, həm də digər yük vəziyyətlərində litium və eyni zamanda RFQ xətti sürətləndiricisinə daşınan çirkləndirici elementləri ehtiva edir.RFQ linac istifadə edərək sürətləndirilmiş təcrübələrdən əvvəl plazmada ionların tərkibini və enerji paylanmasını öyrənmək üçün oflayn uçuş vaxtı (TOF) analizi aparılmışdır.Təfərrüatlı analitik quraşdırma və müşahidə olunan yükləmə vəziyyəti paylamaları Metodlar bölməsində izah edilir.Təhlil göstərdi ki, 7Li3+ ionları əsas hissəciklər olub, Şəkil 3-də göstərildiyi kimi bütün hissəciklərin təxminən 54%-ni təşkil edir. Təhlillərə əsasən, ion şüasının çıxış nöqtəsində 7Li3+ ion cərəyanı 1,87 mA hesablanır.Sürətləndirilmiş sınaqlar zamanı genişlənən plazmaya 79 mT solenoid sahəsi tətbiq edilir.Nəticədə plazmadan çıxarılan və detektorda müşahidə edilən 7Li3+ cərəyanı 30 dəfə artıb.
Uçuş vaxtının təhlili ilə əldə edilən lazerlə yaradılmış plazmadakı ionların fraksiyaları.7Li1+ və 7Li2+ ionları ion şüasının müvafiq olaraq 5%-ni və 25%-ni təşkil edir.6Li hissəciklərinin aşkar edilmiş hissəsi eksperimental xəta daxilində litium folqa hədəfindəki 6Li-nin (7,6%) təbii tərkibinə uyğun gəlir.Kiçik oksigen çirklənməsi (6,2%), əsasən O1+ (2,1%) və O2+ (1,5%) müşahidə edildi ki, bu da litium folqa hədəfinin səthinin oksidləşməsi ilə əlaqədar ola bilər.
Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, litium plazması RFQ linacına girməzdən əvvəl sahəsiz bir bölgədə sürüşür.RFQ linacının girişində metal konteynerdə 6 mm diametrli çuxur var və əyilmə gərginliyi 52 kV-dir.RFQ elektrodunun gərginliyi 100 MHz-də sürətlə ±29 kV dəyişsə də, RFQ sürətləndirici elektrodlarının orta potensialı sıfır olduğu üçün gərginlik eksenel sürətlənməyə səbəb olur.Apertura ilə RFQ elektrodunun kənarı arasındakı 10 mm boşluqda yaranan güclü elektrik sahəsinə görə, diyaframda plazmadan yalnız müsbət plazma ionları çıxarılır.Ənənəvi ion ötürmə sistemlərində ionlar RFQ sürətləndiricisinin qarşısında xeyli məsafədə elektrik sahəsi ilə plazmadan ayrılır və sonra şüa fokuslama elementi ilə RFQ aperturasına fokuslanır.Bununla belə, intensiv neytron mənbəyi üçün tələb olunan intensiv ağır ion şüaları üçün kosmik yük təsirləri ilə əlaqədar qeyri-xətti itələyici qüvvələr ion nəqli sistemində şüa cərəyanının əhəmiyyətli itkilərinə səbəb ola bilər və sürətləndirilə bilən pik cərəyanını məhdudlaşdıra bilər.Bizim DPIS-də yüksək intensivlikli ionlar sürüklənən plazma kimi birbaşa RFQ diafraqmasının çıxış nöqtəsinə daşınır, beləliklə, kosmik yükə görə ion şüasının itkisi olmur.Bu nümayiş zamanı DPIS ilk dəfə litium-ion şüasına tətbiq olundu.
RFQ strukturu aşağı enerjili yüksək cərəyanlı ion şüalarının fokuslanması və sürətləndirilməsi üçün hazırlanmışdır və birinci dərəcəli sürətlənmə üçün standart halına gəlmişdir.7Li3+ ionlarını 22 keV/n implant enerjisindən 204 keV/n-ə qədər sürətləndirmək üçün RFQ-dan istifadə etdik.Plazmada daha az yüklü olan litium və digər hissəciklər də plazmadan çıxarılaraq RFQ aperturasına vurulsa da, RFQ linac yalnız 7Li3+-a yaxın yük-kütlə nisbəti (Q/A) olan ionları sürətləndirir.
Əncirdə.Şəkil 4-də maqniti təhlil etdikdən sonra RFQ linacının və Faraday kubokunun (FC) çıxışında cərəyan transformatoru (CT) tərəfindən aşkar edilən dalğa formaları göstərilir.2. Siqnallar arasında vaxt dəyişikliyi detektorun yerləşdiyi yerdə uçuş vaxtının fərqi kimi şərh edilə bilər.CT-də ölçülən pik ion cərəyanı 43 mA idi.RT vəziyyətində qeydə alınmış şüa təkcə hesablanmış enerjiyə qədər sürətlənmiş ionları deyil, həm də kifayət qədər sürətləndirilməyən 7Li3+-dan başqa ionları ehtiva edə bilər.Lakin QD və PC vasitəsi ilə aşkar edilən ion cərəyanı formalarının oxşarlığı göstərir ki, ion cərəyanı əsasən sürətlənmiş 7Li3+-dan ibarətdir və PC-də cərəyanın pik dəyərinin azalması QD ilə QD arasında ionların ötürülməsi zamanı şüa itkiləri ilə əlaqədardır. PC.Zərərlər Bu, zərflərin simulyasiyası ilə də təsdiqlənir.7Li3+ şüa cərəyanını dəqiq ölçmək üçün şüa növbəti hissədə təsvir olunduğu kimi dipol maqnitlə təhlil edilir.
CT (qara əyri) və FC (qırmızı əyri) detektor mövqelərində qeydə alınan sürətlənmiş şüanın oscilloqramları.Bu ölçmələr lazer plazmasının yaradılması zamanı fotodetektor tərəfindən lazer şüalanmasının aşkarlanması ilə həyata keçirilir.Qara əyri RFQ linac çıxışına qoşulmuş CT-də ölçülmüş dalğa formasını göstərir.RFQ linacına yaxınlığına görə, detektor 100 MHz RF səs-küyünü götürür, ona görə də aşkarlama siqnalının üzərinə qoyulmuş 100 MHz rezonanslı RF siqnalını çıxarmaq üçün 98 MHz aşağı keçidli FFT filtri tətbiq edilmişdir.Qırmızı əyri analitik maqnit 7Li3+ ion şüasını istiqamətləndirdikdən sonra FC-də dalğa formasını göstərir.Bu maqnit sahəsində 7Li3+ xaricində N6+ və O7+ daşına bilər.
RFQ linacından sonrakı ion şüası bir sıra üç dördqütblü fokuslama maqnitləri ilə fokuslanır və sonra ion şüasındakı çirkləri təcrid etmək üçün dipol maqnitləri ilə təhlil edilir.0,268 T maqnit sahəsi 7Li3+ şüalarını FC-yə yönəldir.Bu maqnit sahəsinin aşkarlama dalğa forması Şəkil 4-də qırmızı əyri kimi göstərilmişdir. Pik şüa cərəyanı 35 mA-a çatır ki, bu da mövcud adi elektrostatik sürətləndiricilərdə istehsal olunan tipik Li3+ şüasından 100 dəfədən çox yüksəkdir.Şüa impulsunun eni tam enində 2,0 µs-dir, maksimum yarımdır.Dipol maqnit sahəsinə malik 7Li3+ şüasının aşkarlanması uğurlu dəstələnmə və şüa sürətlənməsini göstərir.Dipolun maqnit sahəsini skan edərkən FC tərəfindən aşkar edilən ion şüa cərəyanı Şəkil 5-də göstərilmişdir. Digər zirvələrdən yaxşı ayrılmış təmiz tək pik müşahidə edilmişdir.RFQ linac tərəfindən dizayn enerjisinə qədər sürətləndirilən bütün ionlar eyni sürətə malik olduğundan, eyni Q/A-ya malik ion şüalarını dipol maqnit sahələri ilə ayırmaq çətindir.Buna görə də biz 7Li3+-nı N6+ və ya O7+-dan ayıra bilmirik.Bununla belə, çirklərin miqdarı qonşu yük dövlətlərindən təxmin edilə bilər.Məsələn, N7+ və N5+ asanlıqla ayrıla bilər, N6+ isə murdarlığın bir hissəsi ola bilər və N7+ və N5+ ilə təxminən eyni miqdarda olması gözlənilir.Təxmini çirklənmə səviyyəsi təxminən 2% təşkil edir.
Dipol maqnit sahəsinin skan edilməsi ilə əldə edilən şüa komponenti spektrləri.0,268 T-də pik 7Li3+ və N6+-a uyğundur.Pik eni yarıqdakı şüanın ölçüsündən asılıdır.Geniş zirvələrə baxmayaraq, 7Li3+ 6Li3+, O6+ və N5+-dan yaxşı ayrılır, lakin O7+ və N6+-dan zəif ayrılır.
FC-nin yerləşdiyi yerdə şüa profili Şəkil 6-da göstərildiyi kimi plug-in sintillyatorla təsdiq edilib və sürətli rəqəmsal kamera ilə qeydə alınıb. 35 mA cərəyanı olan 7Li3+ impulslu şüanın hesablanmış RFQ-a qədər sürətləndirildiyi göstərilir. 204 keV/n enerjisi 1,4 MeV-ə uyğundur və FC detektoruna ötürülür.
FC-dən əvvəl sintilator ekranında müşahidə olunan şüa profili (Fici tərəfindən rənglənmiş, 2.3.0, https://imagej.net/software/fiji/).Analitik dipol maqnitinin maqnit sahəsi Li3+ ion şüasının sürətlənməsini dizayn enerjisi RFQ-yə yönəltmək üçün tənzimləndi.Yaşıl sahədəki mavi nöqtələr qüsurlu sintillyator materialından qaynaqlanır.
Biz bərk litium folqa səthinin lazer ablasiyası ilə 7Li3+ ionlarının yaranmasına nail olduq və DPIS-dən istifadə edərək xüsusi hazırlanmış RFQ linac ilə yüksək cərəyanlı ion şüası tutuldu və sürətləndirildi.1,4 MeV şüa enerjisində, maqnitin təhlilindən sonra FC-də 7Li3+ pik cərəyanı 35 mA təşkil etmişdir.Bu, tərs kinematikaya malik neytron mənbəyinin həyata keçirilməsinin ən mühüm hissəsinin eksperimental olaraq həyata keçirildiyini təsdiqləyir.Məqalənin bu hissəsində yüksək enerjili sürətləndiricilər və neytron hədəf stansiyaları da daxil olmaqla kompakt neytron mənbəyinin bütün dizaynı müzakirə olunacaq.Dizayn laboratoriyamızda mövcud sistemlərlə əldə edilən nəticələrə əsaslanır.Qeyd etmək lazımdır ki, ion şüasının pik cərəyanını litium folqa ilə RFQ linac arasındakı məsafəni qısaltmaqla daha da artırmaq olar.düyü.7 sürətləndiricidə təklif olunan kompakt neytron mənbəyinin bütün konsepsiyasını təsvir edir.
Sürətləndiricidə təklif olunan kompakt neytron mənbəyinin konseptual dizaynı (Frecad tərəfindən çəkilmişdir, 0.19, https://www.freecadweb.org/).Sağdan sola: lazer ion mənbəyi, solenoid maqnit, RFQ linac, orta enerji şüasının ötürülməsi (MEBT), IH linac və neytron istehsalı üçün qarşılıqlı təsir kamerası.Radiasiyadan qorunma, hasil edilən neytron şüalarının dar istiqamətli təbiətinə görə ilk növbədə irəli istiqamətdə təmin edilir.
RFQ linacından sonra İnter-rəqəmsal H-strukturunun (IH linac)30 linacının daha da sürətləndirilməsi planlaşdırılır.IH linacları müəyyən bir sürət diapazonunda yüksək elektrik sahəsi qradiyenti təmin etmək üçün π-rejimli sürüşmə boru strukturundan istifadə edir.Konseptual tədqiqat 1D uzununa dinamika simulyasiyası və 3D qabıq simulyasiyası əsasında aparılmışdır.Hesablamalar göstərir ki, ağlabatan sürüşmə borusu gərginliyi (450 kV-dan az) və güclü fokuslama maqniti olan 100 MHz IH linac 1,8 m məsafədə 40 mA şüanı 1,4-dən 14 MeV-ə qədər sürətləndirə bilər.Sürətləndirici zəncirinin sonunda enerji paylanması ± 0,4 MeV olaraq qiymətləndirilir ki, bu da neytron çevrilməsi hədəfi tərəfindən istehsal olunan neytronların enerji spektrinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərmir.Bundan əlavə, şüa emissiyası kifayət qədər aşağıdır ki, şüanı adətən orta gücdə və ölçülü dördqütblü maqnit üçün tələb olunandan daha kiçik şüa nöqtəsinə yönəltsin.RFQ linac və IH linac arasında orta enerji şüası (MEBT) ötürülməsində, şüa əmələ gətirən strukturu saxlamaq üçün şüa yaradan rezonator istifadə olunur.Yan şüanın ölçüsünü idarə etmək üçün üç quadrupole maqnit istifadə olunur.Bu dizayn strategiyası bir çox sürətləndiricilərdə istifadə edilmişdir31,32,33.İon mənbəyindən hədəf kameraya qədər bütün sistemin ümumi uzunluğunun 8 m-dən az olduğu təxmin edilir ki, bu da standart yarımqoşqulu yük maşınına sığdıra bilər.
Neytron çevrilmə hədəfi birbaşa xətti sürətləndiricidən sonra quraşdırılacaq.Biz tərs kinematik ssenarilərdən istifadə edərək əvvəlki tədqiqatlara əsaslanan hədəf stansiya dizaynlarını müzakirə edirik23.Məlumat verilmiş çevrilmə hədəflərinə bərk materiallar (polipropilen (C3H6) və titan hidrid (TiH2)) və qaz halında olan hədəf sistemləri daxildir.Hər bir məqsədin üstünlükləri və mənfi cəhətləri var.Möhkəm hədəflər qalınlığa dəqiq nəzarət etməyə imkan verir.Hədəf nə qədər incə olarsa, neytron istehsalının məkan düzülüşü bir o qədər dəqiq olar.Bununla belə, bu cür hədəflər hələ də müəyyən dərəcədə arzuolunmaz nüvə reaksiyalarına və radiasiyaya malik ola bilər.Digər tərəfdən, bir hidrogen hədəfi nüvə reaksiyasının əsas məhsulu olan 7Be istehsalını aradan qaldıraraq daha təmiz bir mühit təmin edə bilər.Bununla belə, hidrogen zəif maneə qabiliyyətinə malikdir və kifayət qədər enerji buraxmaq üçün böyük fiziki məsafə tələb edir.Bu, TOF ölçmələri üçün bir qədər əlverişsizdir.Bundan əlavə, hidrogen hədəfini möhürləmək üçün nazik bir film istifadə edilərsə, nazik təbəqənin yaratdığı qamma şüalarının enerji itkilərini və düşən litium şüasını nəzərə almaq lazımdır.
LICORNE polipropilen hədəflərdən istifadə edir və hədəf sistemi tantal folqa ilə möhürlənmiş hidrogen hüceyrələrinə qədər təkmilləşdirilmişdir.7Li34 üçün 100 nA şüa cərəyanını fərz etsək, hər iki hədəf sistem 107 n/s/sr-ə qədər istehsal edə bilər.Bu iddia edilən neytron məhsuldarlığının çevrilməsini təklif etdiyimiz neytron mənbəyinə tətbiq etsək, hər lazer impulsu üçün litiumla idarə olunan 7 × 10-8 C şüa əldə edilə bilər.Bu o deməkdir ki, lazerin saniyədə iki dəfə atəşə tutulması LICORNE-un davamlı şüa ilə bir saniyədə istehsal edə biləcəyindən 40% daha çox neytron istehsal edir.Lazerin həyəcan tezliyini artırmaqla ümumi axını asanlıqla artırmaq olar.Bazarda 1 kHz lazer sisteminin olduğunu fərz etsək, orta neytron axını asanlıqla təqribən 7 × 109 n/s/sr-ə qədər genişləndirilə bilər.
Plastik hədəfləri olan yüksək təkrar sürət sistemlərindən istifadə etdikdə, hədəflərdə istilik əmələ gəlməsinə nəzarət etmək lazımdır, çünki məsələn, polipropilen 145–175 °C aşağı ərimə nöqtəsinə və 0,1–0,22 Vt/aşağı istilik keçiriciliyinə malikdir. m/K.14 MeV litium-ion şüası üçün şüa enerjisini reaksiya həddinə (13.098 MeV) azaltmaq üçün 7 µm qalınlığında polipropilen hədəf kifayətdir.Bir lazer atışı ilə yaranan ionların hədəfə ümumi təsirini nəzərə alaraq, polipropilen vasitəsilə litium ionlarının enerji buraxılması 64 mJ/pulse olaraq qiymətləndirilir.Bütün enerjinin 10 mm diametrli bir dairədə ötürüldüyünü fərz etsək, hər bir impuls təxminən 18 K/pulse temperatur artımına uyğun gəlir.Polipropilen hədəflərdə enerjinin buraxılması sadə fərziyyəyə əsaslanır ki, bütün enerji itkiləri radiasiya və ya digər istilik itkiləri olmadan istilik kimi saxlanılır.Saniyədə impulsların sayının artırılması istilik yığılmasının aradan qaldırılmasını tələb etdiyindən, eyni nöqtədə enerjinin buraxılmaması üçün zolaq hədəflərindən istifadə edə bilərik23.Lazer təkrarlama tezliyi 100 Hz olan bir hədəfdə 10 mm şüa nöqtəsini fərz etsək, polipropilen lentin tarama sürəti 1 m/s olacaqdır.Şüa nöqtəsinin üst-üstə düşməsinə icazə verildiyi təqdirdə daha yüksək təkrarlama dərəcələri mümkündür.
Hidrogen batareyaları ilə hədəfləri də araşdırdıq, çünki daha güclü ötürücü şüalar hədəfə zərər vermədən istifadə edilə bilərdi.Neytron şüası qaz kamerasının uzunluğunu və içindəki hidrogen təzyiqini dəyişdirərək asanlıqla tənzimlənə bilər.Hədəfin qazlı bölgəsini vakuumdan ayırmaq üçün tez-tez sürətləndiricilərdə nazik metal folqa istifadə olunur.Buna görə də, folqa üzərində enerji itkilərini kompensasiya etmək üçün hadisə litium-ion şüasının enerjisini artırmaq lazımdır.Hesabat 35-də təsvir edilən hədəf qurğu 1,5 atm H2 qaz təzyiqi ilə 3,5 sm uzunluğunda alüminium qabdan ibarət idi.16,75 MeV litium ion şüası hava ilə soyudulmuş 2,7 µm Ta folqa vasitəsilə batareyaya daxil olur və batareyanın sonundakı litium ion şüasının enerjisi reaksiya həddinə qədər yavaşlayır.Litium-ion batareyalarının şüa enerjisini 14,0 MeV-dən 16,75 MeV-ə qədər artırmaq üçün IH linacını təxminən 30 sm uzatmaq lazım idi.
Qaz hüceyrəsinin hədəflərindən neytronların emissiyası da öyrənilmişdir.Yuxarıda qeyd olunan LICORNE qaz hədəfləri üçün GEANT436 simulyasiyaları [37]-də Şəkil 1-də göstərildiyi kimi konus daxilində yüksək yönümlü neytronların əmələ gəldiyini göstərir.İstinad 35 əsas şüanın yayılma istiqamətinə nisbətən 19,5° maksimum konus açılışı ilə 0,7 ilə 3,0 MeV arasında enerji diapazonunu göstərir.Yüksək yönümlü neytronlar əksər bucaqlarda qoruyucu materialın miqdarını əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər, strukturun çəkisini azaldır və ölçmə avadanlığının quraşdırılmasında daha çox çeviklik təmin edir.Radiasiyadan qorunma nöqteyi-nəzərindən bu qaz halında olan hədəf neytronlarla yanaşı, mərkəz koordinat sistemində izotrop olaraq 478 keV qamma şüaları buraxır38.Bu γ-şüaları ilkin Li şüası giriş pəncərəsinə Ta dəydikdə baş verən 7Be parçalanması və 7Li deexcitation nəticəsində əmələ gəlir.Bununla belə, qalın 35 Pb/Cu silindrik kolimator əlavə etməklə fonu əhəmiyyətli dərəcədə azaltmaq olar.
Alternativ hədəf kimi, bərk hədəflərdən daha aşağı olmasına baxmayaraq, nisbətən yüksək hidrogen təzyiqinə və kiçik bir məkanda neytron yaranma bölgəsinə nail olmağa imkan verən plazma pəncərəsindən [39, 40] istifadə etmək olar.
Biz GEANT4 istifadə edərək litium-ion şüasının gözlənilən enerji paylanması və şüa ölçüsü üçün neytron çevrilməsinin hədəflənməsi variantlarını araşdırırıq.Bizim simulyasiyalarımız yuxarıdakı ədəbiyyatda neytron enerjisinin ardıcıl paylanmasını və hidrogen hədəfləri üçün bucaq paylamalarını göstərir.İstənilən hədəf sistemində yüksək yönümlü neytronlar hidrogenlə zəngin bir hədəf üzərində güclü 7Li3+ şüası ilə idarə olunan tərs kinematik reaksiya ilə istehsal oluna bilər.Buna görə də, artıq mövcud texnologiyaların birləşdirilməsi ilə yeni neytron mənbələri həyata keçirilə bilər.
Lazer şüalanma şəraiti sürətləndirilmiş nümayişdən əvvəl ion şüası yaratmaq təcrübələrini təkrarladı.Lazer 1012 Vt/sm2 lazer gücü sıxlığı, 1064 nm əsas dalğa uzunluğu, 800 mJ nöqtə enerjisi və 6 ns impuls müddəti olan masaüstü nanosaniyə Nd:YAG sistemidir.Hədəfdəki ləkənin diametri 100 µm olaraq qiymətləndirilir.Litium metal (Alfa Aesar, 99,9% təmiz) kifayət qədər yumşaq olduğundan, dəqiq kəsilmiş material qəlibə sıxılır.Folqa ölçüləri 25 mm × 25 mm, qalınlığı 0,6 mm.Lazer vurduqda hədəfin səthində krater kimi zədələnmə baş verir, buna görə də hədəf hər lazer atışı ilə hədəfin səthinin təzə hissəsini təmin etmək üçün motorlu platforma ilə hərəkətə gətirilir.Qalıq qaz səbəbindən rekombinasiyanın qarşısını almaq üçün kamerada təzyiq 10-4 Pa diapazonundan aşağı saxlanıldı.
Lazer plazmasının ilkin həcmi kiçikdir, çünki lazer nöqtəsinin ölçüsü 100 μm və yarandıqdan sonra 6 ns ərzindədir.Həcmi dəqiq nöqtə kimi qəbul edib genişləndirmək olar.Detektor hədəf səthindən xm məsafədə yerləşdirilirsə, qəbul edilən siqnal əlaqəyə tabe olur: ion cərəyanı I, ion gəliş vaxtı t və impuls eni τ.
Yaranan plazma, lazer hədəfindən 2,4 m və 3,85 m məsafədə yerləşən FC və enerji ion analizatoru (EIA) ilə TOF üsulu ilə tədqiq edilmişdir.FC-də elektronların qarşısını almaq üçün -5 kV-lik qərəzli supressor şəbəkəsi var.EIA eyni gərginliyə malik, lakin əks qütblü, xaricdən müsbət və daxildən mənfi olan iki koaksial metal silindrik elektroddan ibarət 90 dərəcə elektrostatik deflektora malikdir.Genişlənən plazma, yuvanın arxasındakı deflektora yönəldilir və silindrdən keçən elektrik sahəsi ilə əyilir.E/z = eKU əlaqəsini təmin edən ionlar İkincil Elektron Multiplikatoru (SEM) (Hamamatsu R2362) istifadə edərək aşkar edilir, burada E, z, e, K və U ion enerjisi, yük vəziyyəti və yük EIA həndəsi amilləridir. .müvafiq olaraq elektronlar və elektrodlar arasındakı potensial fərq.Deflektor üzərindəki gərginliyi dəyişdirərək, plazmadakı ionların enerji və yük paylanmasını əldə etmək olar.Süpürmə gərginliyi U/2 EIA 0,2 V ilə 800 V diapazonundadır ki, bu da hər bir yük vəziyyətinə 4 eV ilə 16 keV diapazonunda ion enerjisinə uyğundur.
"Tamamilə soyulmuş litium şüalarının yaradılması" bölməsində təsvir edilən lazer şüalanması şəraitində təhlil edilən ionların yük vəziyyətinin paylanması Şek.8.
İonların yüklənmə vəziyyətinin paylanmasının təhlili.Budur, EIA ilə təhlil edilmiş və tənlikdən istifadə edərək litium folqadan 1 m məsafədə miqyaslanmış ion cərəyanı sıxlığının vaxt profili.(1) və (2).“Tamamilə aşınmış litium şüasının yaradılması” bölməsində təsvir olunan lazer şüalanma şəraitindən istifadə edin.Hər bir cərəyan sıxlığını birləşdirərək, Şəkil 3-də göstərilən plazmadakı ionların nisbəti hesablanmışdır.
Lazer ion mənbələri yüksək yüklə intensiv multi-mA ion şüası verə bilər.Bununla belə, şüanın çatdırılması kosmik yükün itələnməsi səbəbindən çox çətindir, buna görə də geniş istifadə edilməmişdir.Ənənəvi sxemdə ion şüaları plazmadan çıxarılır və sürətləndiricinin tutma qabiliyyətinə uyğun olaraq ion şüasını formalaşdırmaq üçün bir neçə fokuslayıcı maqnitlə şüa xətti boyunca əsas sürətləndiriciyə nəql edilir.Kosmik yük qüvvəsinin şüalarında şüalar qeyri-xətti şəkildə ayrılır və xüsusilə aşağı sürət bölgəsində ciddi şüa itkiləri müşahidə olunur.Tibbi karbon sürətləndiricilərinin inkişafında bu problemi aradan qaldırmaq üçün yeni DPIS41 şüa çatdırılması sxemi təklif olunur.Biz bu texnikanı yeni neytron mənbəyindən güclü litium-ion şüasını sürətləndirmək üçün tətbiq etdik.
Şəkildə göstərildiyi kimi.4, plazmanın əmələ gəldiyi və genişləndiyi məkan metal konteynerlə əhatə olunmuşdur.Qapalı məkan RFQ rezonatorunun girişinə qədər uzanır, o cümlədən solenoid bobin daxilindəki həcm.Konteynerə 52 kV-luq gərginlik tətbiq edilib.RFQ rezonatorunda ionlar RFQ-nun əsaslanması ilə 6 mm diametrli dəlikdən potensialla çəkilir.Şüa xəttindəki qeyri-xətti itələyici qüvvələr ionların plazma vəziyyətində daşınması ilə aradan qaldırılır.Bundan əlavə, yuxarıda qeyd edildiyi kimi, ekstraksiya diafraqmasında ionların sıxlığını idarə etmək və artırmaq üçün DPIS ilə birlikdə bir solenoid sahəsi tətbiq etdik.
RFQ sürətləndiricisi şəkildə göstərildiyi kimi silindrik vakuum kamerasından ibarətdir.9a.Onun içərisində oksigensiz misdən dörd çubuq şüa oxu ətrafında dördqütblü-simmetrik olaraq yerləşdirilir (şəkil 9b).4 çubuq və kamera rezonanslı RF dövrəsini təşkil edir.İnduksiya edilmiş RF sahəsi çubuqda zamanla dəyişən bir gərginlik yaradır.Ox ətrafında uzununa implantasiya edilmiş ionlar dördqütblü sahə tərəfindən yanal olaraq tutulur.Eyni zamanda, çubuqun ucu eksenel elektrik sahəsi yaratmaq üçün modullaşdırılır.Eksenel sahə vurulan davamlı şüanı şüa adlanan bir sıra şüa impulslarına bölür.Hər bir şüa müəyyən bir RF dövrü müddətində (10 ns) saxlanılır.Qonşu şüalar radiotezlik dövrünə uyğun olaraq aralanır.RFQ linac-da lazer ion mənbəyindən gələn 2 µs şüa 200 şüa ardıcıllığına çevrilir.Sonra şüa hesablanmış enerjiyə qədər sürətləndirilir.
Xətti sürətləndirici RFQ.(a) (solda) RFQ linac kamerasının xarici görünüşü.(b) (sağda) Kamerada dörd çubuqlu elektrod.
RFQ linacının əsas dizayn parametrləri çubuq gərginliyi, rezonans tezliyi, şüa deşiklərinin radiusu və elektrod modulyasiyasıdır.Çubuğun üzərindəki gərginliyi ± 29 kV seçin ki, onun elektrik sahəsi elektrik qırılma həddinin altında olsun.Rezonans tezliyi nə qədər aşağı olarsa, yanal fokuslama qüvvəsi bir o qədər çox olar və orta sürətlənmə sahəsi bir o qədər kiçik olar.Böyük diafraqma radiusları şüa ölçüsünü artırmağa və nəticədə daha kiçik kosmik yük itələməsi səbəbindən şüa cərəyanını artırmağa imkan verir.Digər tərəfdən, daha böyük diyafram radiusları RFQ linacını gücləndirmək üçün daha çox RF gücü tələb edir.Bundan əlavə, saytın keyfiyyət tələbləri ilə məhdudlaşır.Bu balanslara əsaslanaraq, yüksək cərəyan şüasının sürətləndirilməsi üçün rezonans tezliyi (100 MHz) və apertura radiusu (4,5 mm) seçilmişdir.Modulyasiya şüa itkisini minimuma endirmək və sürətlənmə səmərəliliyini artırmaq üçün seçilir.Dizayn 2 m ərzində 22 keV/n-dən 204 keV/n-ə qədər 40 mA-da 7Li3+ ionlarını sürətləndirə bilən RFQ linac dizaynını istehsal etmək üçün dəfələrlə optimallaşdırılıb.Təcrübə zamanı ölçülmüş RF gücü 77 kVt idi.
RFQ linacları xüsusi Q/A diapazonu ilə ionları sürətləndirə bilər.Buna görə də, xətti sürətləndiricinin ucuna qidalanan bir şüa təhlil edilərkən, izotopları və digər maddələri nəzərə almaq lazımdır.Bundan əlavə, qismən sürətlənmiş, lakin sürətləndiricinin ortasında sürətləndirici şəraitdə enən istənilən ionlar hələ də yanal qapalılığa cavab verə bilər və sona qədər nəql edilə bilər.İstehsal edilmiş 7Li3+ hissəciklərindən başqa arzuolunmaz şüalar çirklər adlanır.Təcrübələrimizdə 14N6+ və 16O7+ çirkləri ən çox narahatlıq doğururdu, çünki litium metal folqa havada oksigen və azotla reaksiya verir.Bu ionlar 7Li3+ ilə sürətləndirilə bilən Q/A nisbətinə malikdir.Biz RFQ linacından sonra şüa analizi üçün müxtəlif keyfiyyət və keyfiyyətli şüaları ayırmaq üçün dipol maqnitlərdən istifadə edirik.
RFQ linacından sonrakı şüa xətti dipol maqnitindən sonra tam sürətlənmiş 7Li3+ şüasını FC-yə çatdırmaq üçün nəzərdə tutulmuşdur.-400 V əyilmə elektrodları ion şüa cərəyanını dəqiq ölçmək üçün kubokdakı ikincil elektronları sıxışdırmaq üçün istifadə olunur.Bu optika ilə ion trayektoriyaları dipollara ayrılır və Q/A-dan asılı olaraq müxtəlif yerlərə fokuslanır.İmpuls diffuziyası və kosmik yükün itməsi kimi müxtəlif amillərə görə fokusda olan şüa müəyyən bir genişliyə malikdir.Növlər yalnız o halda ayrıla bilər ki, iki ion növünün fokus mövqeləri arasındakı məsafə şüa enindən çox olar.Mümkün olan ən yüksək qətnaməni əldə etmək üçün, şüanın praktiki olaraq cəmləşdiyi şüa belinin yaxınlığında üfüqi bir yarıq quraşdırılmışdır.Yarıq və PC arasında ssintilasiya ekranı (CsI(Tl) Saint-Gobain, 40 mm × 40 mm × 3 mm) quraşdırılmışdır.Sintilatordan optimal həll üçün dizayn edilmiş hissəciklərin keçməli olduğu ən kiçik yarığı müəyyən etmək və yüksək cərəyanlı ağır ion şüaları üçün məqbul şüa ölçülərini nümayiş etdirmək üçün istifadə edilmişdir.Sintilatordakı şüa təsviri vakuum pəncərəsi vasitəsilə CCD kamerası tərəfindən qeydə alınır.Bütün şüa impuls genişliyini əhatə etmək üçün ekspozisiya vaxtı pəncərəsini tənzimləyin.
Cari tədqiqatda istifadə edilən və ya təhlil edilən məlumat dəstləri əsaslı sorğu əsasında müvafiq müəlliflərdən əldə edilə bilər.
Manke, I. et al.Maqnit sahələrinin üçölçülü təsviri.Milli kommuna.1, 125. https://doi.org/10.1038/ncomms1125 (2010).
Anderson, IS et al.Sürətləndiricilərdə yığcam neytron mənbələrinin öyrənilməsi imkanları.fizika.Nümayəndə 654, 1-58.https://doi.org/10.1016/j.physrep.2016.07.007 (2016).
Urchuoli, A. et al.Neytron əsaslı kompüter mikrotomoqrafiyası: sınaq halları kimi Pliobates cataloniae və Barberapithecus huerzeleri.Bəli.J. Fizika.antropologiya.166, 987–993.https://doi.org/10.1002/ajpa.23467 (2018).

 


Göndərmə vaxtı: 08 mart 2023-cü il