304L 6,35 * 1 mm zanglamaydigan po'latdan yasalgan o'ralgan quvurlar etkazib beruvchilari, impulsli to'g'ridan-to'g'ri neytronlarni ishlab chiqarish uchun intensiv lityum nurining namoyishi

Nature.com saytiga tashrif buyurganingiz uchun tashakkur.Siz cheklangan CSS-ni qo'llab-quvvatlaydigan brauzer versiyasidan foydalanmoqdasiz.Eng yaxshi tajriba uchun yangilangan brauzerdan foydalanishni tavsiya qilamiz (yoki Internet Explorer-da Moslik rejimini o'chirib qo'ying).Bundan tashqari, doimiy qo'llab-quvvatlashni ta'minlash uchun biz saytni uslublar va JavaScriptlarsiz ko'rsatamiz.
Har bir slaydda uchta maqolani ko'rsatadigan slayderlar.Slaydlar boʻylab harakatlanish uchun “Orqaga” va “Keyingi” tugmalaridan yoki har bir slayd boʻylab harakatlanish uchun oxiridagi slaydni boshqarish tugmalaridan foydalaning.

Zanglamaydigan po'latdan yasalgan lasan trubkasi standart spetsifikatsiyasi

304L 6.35 * 1mm zanglamaydigan po'latdan yasalgan o'ralgan quvurlar etkazib beruvchilari

Standart ASTM A213 (O'rtacha devor) va ASTM A269
Zanglamaydigan po'latdan yasalgan rulonli quvurlar tashqi diametri 1/16 dyuymdan 3/4 dyuymgacha
Zanglamaydigan po'latdan yasalgan rulonli quvur qalinligi .010 ″ orqali .083”
Zanglamaydigan po'latdan yasalgan rulonli quvurlar navlari SS 201, SS 202, SS 304, SS 304L, SS 309, SS 310, SS 316, SS 316L, SS 317L, SS 321, SS 347, SS 904L
Hajmi Rnage 5/16, 3/4, 3/8, 1-1/2, 1/8, 5/8, 1/4, 7/8, 1/2, 1, 3/16 dyuym
Qattiqlik Micro va Rockwell
Tolerantlik D4/T4
Kuch Portlash va kuchlanish

Zanglamaydigan po'latdan yasalgan lasan trubalarining EKVVVALENT NARFLARI

STANDART WERKSTOFF NR. UNS JIS BS GOST AFNOR EN
SS 304 1.4301 S30400 SUS 304 304S31 08X18N10 Z7CN18-09 X5CrNi18-10
SS 304L 1.4306 / 1.4307 S30403 SUS 304L 3304S11 03X18N11 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 bobinli trubaning kimyoviy tarkibi

Baho C Mn Si P S Cr Mo Ni N Ti Fe
SS 304 lasan trubkasi min. 18.0 8.0
maks. 0,08 2.0 0,75 0,045 0,030 20.0 10.5 0,10
SS 304L lasan trubkasi min. 18.0 8.0
maks. 0,030 2.0 0,75 0,045 0,030 20.0 12.0 0,10
SS 310 lasan trubkasi 0,015 maks 2 maks 0,015 maks 0,020 maksimal 0,015 maks 24.00 26.00 0,10 maks 19.00 21.00 54,7 min
SS 316 lasan trubkasi 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 lasan trubkasi 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 lasan trubkasi 0,035 maksimal 2,0 maks 1,0 maks 0,045 maksimal 0,030 maksimal 18.00 20.00 3.00 4.00 11.00 15.00 57,89 min
SS 321 lasan trubkasi 0,08 maksimal 2,0 maks 1,0 maks 0,045 maksimal 0,030 maksimal 17.00 19.00 9.00 12.00 0,10 maks 5(C+N) 0,70 maks
SS 347 lasan trubkasi 0,08 maksimal 2,0 maks 1,0 maks 0,045 maksimal 0,030 maksimal 17.00 20.00 9.0013.00
SS 904L lasan trubkasi 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

Zanglamaydigan po'latdan yasalgan lagallarning MEXANIK XUSUSIYATLARI

Baho Zichlik Erish nuqtasi Mustahkamlik chegarasi Hosildorlik (0,2% ofset) Cho'zilish
SS 304/ 304L lasan quvurlari 8,0 g/sm3 1400 °C (2550 °F) Psi 75000 , MPa 515 Psi 30000 , MPa 205 35 %
SS 310 lasan trubkasi 7,9 g/sm3 1402 °C (2555 °F) Psi 75000 , MPa 515 Psi 30000 , MPa 205 40 %
SS 306 lasan trubkasi 8,0 g/sm3 1400 °C (2550 °F) Psi 75000 , MPa 515 Psi 30000 , MPa 205 35 %
SS 316L lasan trubkasi 8,0 g/sm3 1399 °C (2550 °F) Psi 75000 , MPa 515 Psi 30000 , MPa 205 35 %
SS 321 lasan trubkasi 8,0 g/sm3 1457 °C (2650 °F) Psi 75000 , MPa 515 Psi 30000 , MPa 205 35 %
SS 347 lasan trubkasi 8,0 g/sm3 1454 °C (2650 °F) Psi 75000 , MPa 515 Psi 30000 , MPa 205 35 %
SS 904L lasan trubkasi 7,95 g/sm3 1350 °C (2460 °F) Psi 71000 , MPa 490 Psi 32000 , MPa 220 35 %

Yadro reaktorlarini o'rganishga alternativa sifatida, litiy-ionli nurli haydovchi yordamida ixcham tezlatgich bilan boshqariladigan neytron generatori istiqbolli nomzod bo'lishi mumkin, chunki u ozgina kiruvchi nurlanish hosil qiladi.Biroq, litiy ionlarining intensiv nurini etkazib berish qiyin edi va bunday qurilmalarni amaliy qo'llash imkonsiz deb topildi.Ion oqimining etishmasligi bilan bog'liq eng keskin muammo to'g'ridan-to'g'ri plazma implantatsiyasi sxemasini qo'llash orqali hal qilindi.Ushbu sxemada lityum metall folga lazer ablasyonu natijasida hosil bo'lgan yuqori zichlikdagi impulsli plazma yuqori chastotali to'rt kutupli tezlatkich (RFQ tezlatgich) tomonidan samarali tarzda AOK qilinadi va tezlashadi.Biz 1,43 MeV ga tezlashtirilgan 35 mA tok oqimiga erishdik, bu an'anaviy injektor va tezlatgich tizimlari ta'minlay oladigan darajadan ikki baravar yuqori.
Rentgen nurlari yoki zaryadlangan zarrachalardan farqli o'laroq, neytronlar katta kirish chuqurligiga va kondensatsiyalangan moddalar bilan o'ziga xos o'zaro ta'sirga ega bo'lib, ularni materiallarning xususiyatlarini o'rganish uchun juda ko'p qirrali zondlar qiladi1,2,3,4,5,6,7.Xususan, neytronlarni sochish usullari kondensatsiyalangan moddalar tarkibini, tuzilishini va ichki kuchlanishlarini o'rganish uchun keng qo'llaniladi va rentgen spektroskopiyasi yordamida aniqlash qiyin bo'lgan metall qotishmalaridagi iz birikmalari haqida batafsil ma'lumot berishi mumkin8.Ushbu usul asosiy fanda kuchli vosita hisoblanadi va metall va boshqa materiallar ishlab chiqaruvchilar tomonidan qo'llaniladi.Yaqinda neytron diffraktsiyasi temir yo'l va samolyot qismlari kabi mexanik qismlarda qoldiq kuchlanishlarni aniqlash uchun ishlatilgan9,10,11,12.Neytronlar neft va gaz quduqlarida ham ishlatiladi, chunki ular protonga boy materiallar tomonidan oson tutiladi13.Shunga o'xshash usullar qurilish qurilishida ham qo'llaniladi.Buzilmaydigan neytron sinovlari binolar, tunnellar va ko'priklardagi yashirin nosozliklarni aniqlash uchun samarali vositadir.Neytron nurlaridan foydalanish ilmiy tadqiqotlar va sanoatda faol qo'llaniladi, ularning ko'pchiligi tarixan yadro reaktorlari yordamida ishlab chiqilgan.
Biroq, yadro qurolini tarqatmaslik bo'yicha global konsensus tufayli tadqiqot maqsadlarida kichik reaktorlar qurish tobora qiyinlashib bormoqda.Bundan tashqari, yaqinda sodir bo'lgan Fukusimadagi avariya atom reaktorlarini qurishni deyarli ijtimoiy jihatdan maqbul qildi.Ushbu tendentsiya munosabati bilan tezlatgichlarda neytron manbalariga talab ortib bormoqda2.Yadro reaktorlariga muqobil sifatida bir qancha yirik tezlatkich-parchalovchi neytron manbalari allaqachon ishlamoqda14,15.Biroq, neytron nurlarining xususiyatlaridan samaraliroq foydalanish uchun sanoat va universitet ilmiy muassasalariga tegishli bo'lishi mumkin bo'lgan tezlatgichlarda 16 ixcham manbalardan foydalanishni kengaytirish kerak.Tezlashtiruvchi neytron manbalari yadroviy reaktorlarni almashtirishdan tashqari yangi imkoniyatlar va funksiyalarni qo'shdi14.Misol uchun, linac bilan boshqariladigan generator qo'zg'aluvchan nurni boshqarish orqali osongina neytronlar oqimini yaratishi mumkin.Chiqarilgandan so'ng, neytronlarni nazorat qilish qiyin va fon neytronlari tomonidan yaratilgan shovqin tufayli radiatsiya o'lchovlarini tahlil qilish qiyin.Tezlatgich tomonidan boshqariladigan impulsli neytronlar bu muammodan qochadi.Butun dunyoda proton tezlatgich texnologiyasiga asoslangan bir qancha loyihalar taklif qilingan17,18,19.7Li(p, n)7Be va 9Be(p, n)9B reaktsiyalari ko'pincha proton bilan boshqariladigan ixcham neytron generatorlarida qo'llaniladi, chunki ular endotermik reaksiyalar20.Agar proton nurini qo'zg'atish uchun tanlangan energiya chegara qiymatidan bir oz yuqori bo'lsa, ortiqcha radiatsiya va radioaktiv chiqindilarni kamaytirish mumkin.Shu bilan birga, nishon yadrosining massasi protonlarnikidan ancha katta va hosil bo'lgan neytronlar har tomonga tarqaladi.Neytron oqimining izotropik emissiyasiga bunday yaqinlik neytronlarni o'rganish ob'ektiga samarali tashishni oldini oladi.Bundan tashqari, ob'ekt joylashgan joyda neytronlarning kerakli dozasini olish uchun harakatlanuvchi protonlar sonini ham, ularning energiyasini ham sezilarli darajada oshirish kerak.Natijada, gamma nurlari va neytronlarning katta dozalari katta burchaklar orqali tarqalib, endotermik reaktsiyalarning afzalliklarini yo'q qiladi.Odatda tezlatgich bilan boshqariladigan ixcham protonga asoslangan neytron generatori kuchli radiatsiyaviy himoyaga ega va tizimning eng katta qismidir.Haydash protonlarining energiyasini oshirish zarurati odatda tezlatgich moslamasining hajmini qo'shimcha ravishda oshirishni talab qiladi.
Tezlatgichlarda an'anaviy ixcham neytron manbalarining umumiy kamchiliklarini bartaraf etish uchun inversiya-kinematik reaksiya sxemasi taklif qilindi21.Ushbu sxemada uglevodorod plastmassalari, gidridlar, vodorod gazi yoki vodorod plazmasi kabi vodorodga boy materiallarga mo'ljallangan proton nurlari o'rniga yo'naltiruvchi nur sifatida og'irroq litiy-ionli nur ishlatiladi.Beriliy ionlari bilan ishlaydigan nurlar kabi alternativlar ko'rib chiqildi, ammo berilliy toksik modda bo'lib, ishlov berishda alohida e'tibor talab qiladi.Shuning uchun inversiya-kinematik reaktsiya sxemalari uchun litiy nurlari eng mos keladi.Litiy yadrolarining impulsi protonlarnikidan katta bo'lganligi sababli, yadroviy to'qnashuvlarning massa markazi doimo oldinga siljiydi va neytronlar ham oldinga chiqadi.Bu xususiyat istalmagan gamma nurlari va yuqori burchakli neytron emissiyalarini sezilarli darajada yo'q qiladi22.Proton dvigatelining odatiy holati va teskari kinematik stsenariyni taqqoslash 1-rasmda ko'rsatilgan.
Proton va litiy nurlari uchun neytron ishlab chiqarish burchaklarining tasviri (Adobe Illustrator CS5, 15.1.0, https://www.adobe.com/products/illustrator.html bilan chizilgan).(a) Harakatlanuvchi protonlar litiy nishonining ancha og‘irroq atomlariga tegishi tufayli reaksiya natijasida neytronlar istalgan yo‘nalishda otilib chiqishi mumkin.(b) Aksincha, agar litiy-ionli haydovchi vodorodga boy nishonni bombardimon qilsa, tizimning massa markazining yuqori tezligi tufayli neytronlar oldinga yo'nalishda tor konusda hosil bo'ladi.
Biroq, protonlarga nisbatan yuqori zaryadga ega bo'lgan og'ir ionlarning kerakli oqimini hosil qilish qiyinligi tufayli faqat bir nechta teskari kinematik neytron generatorlari mavjud.Bu zavodlarning barchasi tandem elektrostatik tezlatgichlar bilan birgalikda manfiy purkash ion manbalaridan foydalanadi.Nurni tezlashtirish samaradorligini oshirish uchun boshqa turdagi ion manbalari taklif qilingan26.Har qanday holatda, mavjud lityum-ion nur oqimi 100 mkA bilan cheklangan.1 mA Li3+27 dan foydalanish taklif qilingan, ammo bu ion nurlarining oqimi bu usul bilan tasdiqlanmagan.Intensivlik nuqtai nazaridan, lityum nurli tezlatgichlar maksimal proton oqimi 10 mA28 dan oshadigan proton nurlari tezlatgichlari bilan raqobatlasha olmaydi.
Litiy-ion nuriga asoslangan amaliy ixcham neytron generatorini amalga oshirish uchun ionlardan butunlay mahrum bo'lgan yuqori intensivlikni yaratish foydalidir.Ionlar elektromagnit kuchlar tomonidan tezlashtiriladi va boshqariladi va yuqori zaryad darajasi samaraliroq tezlashuvga olib keladi.Li-ion nurlari drayverlari 10 mA dan ortiq Li3 + tepalik oqimlarini talab qiladi.
Ushbu ishda biz Li3+ nurlarining 35 mA gacha cho'qqi oqimlari bilan tezlashishini namoyish qilamiz, bu ilg'or proton tezlatgichlari bilan solishtirish mumkin.Asl lityum ion nurlari lazer ablasyonu va C6+ ni tezlashtirish uchun dastlab ishlab chiqilgan to'g'ridan-to'g'ri plazma implantatsiyasi sxemasi (DPIS) yordamida yaratilgan.Maxsus mo'ljallangan radio chastotali quadrupole linac (RFQ linac) to'rt novda rezonansli struktura yordamida ishlab chiqarilgan.Biz tezlashtiruvchi nurning hisoblangan yuqori tozalik nuriga ega ekanligini tasdiqladik.Li3+ nuri radiochastota (RF) tezlatgichi tomonidan samarali ushlangan va tezlashtirilgandan so'ng, keyingi linac (tezlatgich) bo'limi nishondan kuchli neytron oqimini yaratish uchun zarur bo'lgan energiyani ta'minlash uchun ishlatiladi.
Yuqori samarali ionlarni tezlashtirish yaxshi o'rnatilgan texnologiyadir.Yangi yuqori samarali ixcham neytron generatorini amalga oshirishning qolgan vazifasi ko'p sonli butunlay tozalangan litiy ionlarini ishlab chiqarish va tezlatgichdagi RF aylanishi bilan sinxronlashtirilgan bir qator ion impulslaridan iborat klaster tuzilishini shakllantirishdir.Ushbu maqsadga erishish uchun mo'ljallangan tajribalar natijalari quyidagi uchta kichik bo'limda tavsiflangan: (1) litiy-ion nuridan butunlay mahrum bo'lgan nurni yaratish, (2) maxsus ishlab chiqilgan RFQ linac yordamida nurni tezlashtirish va (3) tahlilni tezlashtirish. uning tarkibini tekshirish uchun nurning.Brukxaven milliy laboratoriyasida (BNL) biz 2-rasmda ko'rsatilgan eksperimental qurilmani qurdik.
Lityum nurlarini tezlashtirilgan tahlil qilish uchun eksperimental o'rnatishning umumiy ko'rinishi (Inkscape tomonidan tasvirlangan, 1.0.2, https://inkscape.org/).O'ngdan chapga lazer-maqsadli o'zaro ta'sir kamerasida lazer-ablativ plazma hosil bo'ladi va RFQ linaciga etkaziladi.RFQ tezlatgichiga kirgandan so'ng, ionlar plazmadan ajratiladi va drift hududida ekstraktsiya elektrodi va RFQ elektrodi o'rtasidagi 52 kV kuchlanish farqi natijasida hosil bo'lgan to'satdan elektr maydoni orqali RFQ tezlatgichga AOK qilinadi.Olingan ionlar 2 metr uzunlikdagi RFQ elektrodlari yordamida 22 keV/n dan 204 keV/n gacha tezlashtiriladi.RFQ linacining chiqishiga o'rnatilgan oqim transformatori (CT) ion nurlarining oqimini buzmasdan o'lchashni ta'minlaydi.Nur uchta quadrupole magnit tomonidan yo'naltirilgan va dipol magnitga yo'naltirilgan bo'lib, u Li3 + nurini ajratadi va detektorga yo'naltiradi.Tezlashuvchi nurni aniqlash uchun tirqish orqasida tortiladigan plastik sintillyator va -400 V gacha bo'lgan egilishga ega Faraday kubogi (FC) ishlatiladi.
To'liq ionlangan litiy ionlarini (Li3+) hosil qilish uchun uning uchinchi ionlanish energiyasidan (122,4 eV) yuqori haroratli plazma yaratish kerak.Biz yuqori haroratli plazma ishlab chiqarish uchun lazer ablasyonidan foydalanishga harakat qildik.Ushbu turdagi lazer ion manbalari odatda lityum ion nurlarini yaratish uchun ishlatilmaydi, chunki lityum metall reaktivdir va maxsus ishlov berishni talab qiladi.Biz vakuum lazerli shovqin kamerasiga lityum folga o'rnatishda namlik va havo ifloslanishini minimallashtirish uchun maqsadli yuklash tizimini ishlab chiqdik.Materiallarning barcha tayyorgarliklari quruq argonning boshqariladigan muhitida amalga oshirildi.Lazer nishon kamerasiga lityum folga o'rnatilgandan so'ng, folga puls uchun 800 mJ energiya bilan impulsli Nd: YAG lazer nurlanishi bilan nurlantirildi.Maqsadga e'tibor qaratilayotganda lazer quvvati zichligi taxminan 1012 Vt/sm2 ni tashkil qiladi.Plazma impulsli lazer nishonni vakuumda yo'q qilganda hosil bo'ladi.Butun 6 ns lazer zarbasi davomida plazma asosan teskari bremsstrahlung jarayoni tufayli qizishda davom etadi.Isitish bosqichida hech qanday cheklovchi tashqi maydon qo'llanilmagani uchun plazma uch o'lchamda kengayishni boshlaydi.Plazma maqsadli sirt ustida kengayishni boshlaganda, plazmaning massa markazi 600 eV / n energiya bilan maqsadli sirtga perpendikulyar tezlikka ega bo'ladi.Isitishdan keyin plazma izotropik ravishda kengayib, maqsaddan eksenel yo'nalishda harakat qilishni davom ettiradi.
2-rasmda ko'rsatilganidek, ablasyon plazmasi maqsad bilan bir xil potentsialga ega bo'lgan metall konteyner bilan o'ralgan vakuum hajmiga aylanadi.Shunday qilib, plazma maydonsiz hudud bo'ylab RFQ tezlatgichi tomon siljiydi.Lazer nurlanish kamerasi va RFQ linac o'rtasida vakuum kamerasi atrofida o'ralgan solenoid lasan yordamida eksenel magnit maydon qo'llaniladi.Solenoidning magnit maydoni RFQ diafragmasiga etkazib berish vaqtida yuqori plazma zichligini saqlab qolish uchun drift plazmasining radial kengayishini bostiradi.Boshqa tomondan, plazma drift paytida eksenel yo'nalishda kengayishda davom etadi va cho'zilgan plazma hosil qiladi.RFQ kirish joyidagi chiqish porti oldidagi plazmani o'z ichiga olgan metall idishga yuqori kuchlanishli chiziq qo'llaniladi.RFQ linac tomonidan to'g'ri tezlashishi uchun zarur bo'lgan 7Li3+ in'ektsiya tezligini ta'minlash uchun chiziqli kuchlanish tanlangan.
Olingan ablasyon plazmasi nafaqat 7Li3+, balki boshqa zaryad holatidagi litiy va ifloslantiruvchi elementlarni ham o'z ichiga oladi, ular bir vaqtning o'zida RFQ chiziqli tezlatgichga o'tkaziladi.RFQ linac yordamida tezlashtirilgan tajribalar oldidan plazmadagi ionlarning tarkibi va energiya taqsimotini o‘rganish uchun oflayn parvoz vaqti (TOF) tahlili o‘tkazildi.Batafsil analitik sozlash va kuzatilgan zaryad holatini taqsimlash usullari "Usullar" bo'limida tushuntirilgan.Tahlil shuni ko'rsatdiki, 3-rasmda ko'rsatilgandek, 7Li3+ ionlari asosiy zarralar bo'lib, barcha zarrachalarning taxminan 54% ni tashkil qiladi.Tezlashtirilgan sinovlar davomida kengayadigan plazmaga 79 mT solenoid maydoni qo'llaniladi.Natijada plazmadan olingan va detektorda kuzatilgan 7Li3+ tok 30 baravar oshdi.
Parvoz vaqtini tahlil qilish natijasida olingan lazerli plazmadagi ionlarning fraktsiyalari.7Li1+ va 7Li2+ ionlari ion nurlarining mos ravishda 5% va 25% ni tashkil qiladi.6Li zarrachalarining aniqlangan qismi eksperimental xatolik doirasida lityum folga nishonidagi 6Li (7,6%) tabiiy tarkibiga mos keladi.Kislorodning engil ifloslanishi (6,2%), asosan O1+ (2,1%) va O2+ (1,5%) kuzatildi, bu lityum folga nishonining sirtining oksidlanishiga bog'liq bo'lishi mumkin.
Yuqorida aytib o'tilganidek, lityum plazmasi RFQ linaciga kirishdan oldin maydonsiz mintaqada siljiydi.RFQ linacining kiritilishi metall konteynerda 6 mm diametrli teshikka ega va kuchlanish kuchlanishi 52 kV.RFQ elektrodining kuchlanishi 100 MGts chastotada ± 29 kV tezlikda o'zgargan bo'lsa-da, kuchlanish eksenel tezlashuvga olib keladi, chunki RFQ tezlatgich elektrodlari o'rtacha potentsial nolga teng.Diafragma va RFQ elektrodining cheti orasidagi 10 mm bo'shliqda hosil bo'lgan kuchli elektr maydoni tufayli, diafragmada plazmadan faqat ijobiy plazma ionlari chiqariladi.An'anaviy ion etkazib berish tizimlarida ionlar plazmadan RFQ tezlatgichi oldida ancha masofada joylashgan elektr maydoni bilan ajratiladi va keyin nurni fokuslash elementi orqali RFQ diafragmasiga yo'naltiriladi.Shu bilan birga, intensiv neytron manbai uchun zarur bo'lgan kuchli og'ir ion nurlari uchun kosmik zaryad ta'siridan kelib chiqadigan chiziqli bo'lmagan itaruvchi kuchlar ion tashish tizimidagi nur oqimining sezilarli yo'qotishlariga olib kelishi mumkin, bu tezlashishi mumkin bo'lgan eng yuqori oqimni cheklaydi.Bizning DPISda yuqori zichlikdagi ionlar to'g'ridan-to'g'ri RFQ diafragmaning chiqish nuqtasiga siljish plazmasi sifatida tashiladi, shuning uchun kosmik zaryad tufayli ion nurlarining yo'qolishi yo'q.Ushbu namoyish davomida DPIS birinchi marta litiy-ion nuriga qo'llanildi.
RFQ strukturasi past energiyali yuqori oqimli ion nurlarini yo'naltirish va tezlashtirish uchun ishlab chiqilgan va birinchi darajali tezlashtirish uchun standart bo'ldi.Biz RFQ dan 7Li3+ ionlarini 22 keV/n implant energiyasidan 204 keV/n gacha tezlashtirish uchun foydalandik.Plazmada kamroq zaryadga ega bo'lgan litiy va boshqa zarralar ham plazmadan chiqarib RFQ teshigiga AOK qilingan bo'lsa-da, RFQ linac faqat zaryadning massa nisbati (Q/A) 7Li3+ ga yaqin bo'lgan ionlarni tezlashtiradi.
Shaklda.4-rasmda magnitni tahlil qilgandan so'ng RFQ linac va Faraday kubogi (FC) chiqishida oqim transformatori (CT) tomonidan aniqlangan to'lqin shakllari ko'rsatilgan.2. Signallar orasidagi vaqt almashinuvi detektor joylashgan joyda parvoz vaqtining farqi sifatida talqin qilinishi mumkin.KT da o'lchangan eng yuqori ion oqimi 43 mA edi.RT holatida ro'yxatdan o'tgan nur nafaqat hisoblangan energiyaga tezlashtirilgan ionlarni, balki 7Li3+ dan boshqa, etarli darajada tezlashtirilmagan ionlarni ham o'z ichiga olishi mumkin.Biroq, QD va PC yordamida topilgan ion toki shakllarining o'xshashligi shuni ko'rsatadiki, ion toki asosan tezlashtirilgan 7Li3+ dan iborat bo'lib, ShKda tokning eng yuqori qiymatining pasayishi QD va QD o'rtasida ionlar o'tkazish paytida nur yo'qotishlari bilan bog'liq. Kompyuter.Yo'qotishlar Buni konvert simulyatsiyasi ham tasdiqlaydi.7Li3+ nur oqimini aniq o'lchash uchun keyingi bo'limda tasvirlanganidek, nur dipol magnit bilan tahlil qilinadi.
CT (qora egri) va FC (qizil egri) detektor pozitsiyalarida qayd etilgan tezlashtirilgan nurning oscillogrammalari.Ushbu o'lchovlar lazer plazmasini yaratish jarayonida fotodetektor tomonidan lazer nurlanishini aniqlash orqali amalga oshiriladi.Qora egri chiziq RFQ linac chiqishiga ulangan KT da o'lchangan to'lqin shaklini ko'rsatadi.RFQ linaciga yaqinligi tufayli detektor 100 MGts chastotali shovqinni qabul qiladi, shuning uchun aniqlash signaliga qo'shilgan 100 MGts rezonansli RF signalini olib tashlash uchun 98 MGts past chastotali FFT filtri qo'llanildi.Qizil egri chiziq analitik magnit 7Li3+ ion nurini boshqargandan keyin FC da to'lqin shaklini ko'rsatadi.Ushbu magnit maydonda 7Li3+ dan tashqari N6+ va O7+ ni tashish mumkin.
RFQ linacidan keyingi ion nurlari bir qator uchta to'rt kutupli fokusli magnitlar tomonidan yo'naltiriladi va keyin ion nuridagi aralashmalarni ajratish uchun dipol magnitlari tomonidan tahlil qilinadi.0,268 T magnit maydoni 7Li3+ nurlarini FC ga yo'naltiradi.Ushbu magnit maydonni aniqlash to'lqin shakli 4-rasmda qizil egri chiziq sifatida ko'rsatilgan. Tepalik nurlarining oqimi 35 mA ga etadi, bu mavjud an'anaviy elektrostatik tezlatgichlarda ishlab chiqarilgan odatdagi Li3+ nuridan 100 baravar yuqori.Nur pulsining kengligi to'liq kenglikda 2,0 mks, maksimal yarmida.Dipol magnit maydoniga ega bo'lgan 7Li3+ nurining aniqlanishi muvaffaqiyatli buklanish va nur tezlashishini ko'rsatadi.Dipolning magnit maydonini skanerlashda FC tomonidan aniqlangan ion nurlari oqimi 5-rasmda ko'rsatilgan. Boshqa cho'qqilardan yaxshi ajratilgan toza yagona tepalik kuzatildi.RFQ linac tomonidan dizayn energiyasiga tezlashtirilgan barcha ionlar bir xil tezlikka ega bo'lganligi sababli, bir xil Q/A ga ega bo'lgan ion nurlarini dipol magnit maydonlari bilan ajratish qiyin.Shuning uchun biz 7Li3+ ni N6+ yoki O7+ dan ajrata olmaymiz.Biroq, aralashmalar miqdori qo'shni zaryadlangan davlatlardan taxmin qilinishi mumkin.Misol uchun, N7+ va N5+ osongina ajratilishi mumkin, N6+ esa nopoklikning bir qismi bo'lishi mumkin va N7+ va N5+ bilan bir xil miqdorda bo'lishi kutiladi.Hisoblangan ifloslanish darajasi taxminan 2% ni tashkil qiladi.
Dipol magnit maydonini skanerlash natijasida olingan nur komponentlari spektrlari.0,268 T da cho'qqisi 7Li3+ va N6+ ga to'g'ri keladi.Tepalik kengligi tirqishdagi nurning o'lchamiga bog'liq.Keng cho'qqilarga qaramay, 7Li3+ 6Li3+, O6+ va N5+ dan yaxshi ajralib turadi, lekin O7+ va N6+ dan yomon ajralib turadi.
FC joylashgan joyda nur profili plagin sintillyator bilan tasdiqlangan va 6-rasmda ko'rsatilganidek, tezkor raqamli kamera bilan qayd etilgan. 35 mA oqimga ega 7Li3+ impulsli nur hisoblangan RFQ ga tezlashtirilganligi ko'rsatilgan. 204 keV/n energiya, bu 1,4 MeV ga to'g'ri keladi va FC detektoriga uzatiladi.
Pre-FC sintilator ekranida kuzatilgan nur profili (rangli Fiji, 2.3.0, https://imagej.net/software/fiji/).Analitik dipol magnitining magnit maydoni Li3+ ion nurlarining tezlanishini dizayn energiyasi RFQ ga yo'naltirish uchun sozlangan.Yashil maydondagi ko'k nuqtalar noto'g'ri sintillovchi materialdan kelib chiqadi.
Biz qattiq lityum folga yuzasini lazer bilan ablatsiya qilish orqali 7Li3+ ionlarini yaratishga erishdik va DPIS yordamida maxsus mo'ljallangan RFQ linac yordamida yuqori oqim ion nurlari ushlandi va tezlashtirildi.1,4 MeV nurlanish energiyasida magnitni tahlil qilgandan so'ng FCda 7Li3+ ning eng yuqori oqimi 35 mA ni tashkil etdi.Bu teskari kinematikaga ega neytron manbasini amalga oshirishning eng muhim qismi eksperimental tarzda amalga oshirilganligini tasdiqlaydi.Maqolaning ushbu qismida ixcham neytron manbasining butun dizayni, shu jumladan yuqori energiyali tezlatgichlar va neytron nishon stantsiyalari muhokama qilinadi.Dizayn laboratoriyamizdagi mavjud tizimlar bilan olingan natijalarga asoslangan.Shuni ta'kidlash kerakki, ion nurining eng yuqori oqimi lityum folga va RFQ linac orasidagi masofani qisqartirish orqali yanada oshirilishi mumkin.Guruch.7 tezlatgichda taklif qilingan ixcham neytron manbasining to'liq kontseptsiyasini ko'rsatadi.
Tezlatgichdagi tavsiya etilgan ixcham neytron manbasining kontseptual dizayni (Frecad tomonidan chizilgan, 0.19, https://www.freecadweb.org/).O'ngdan chapga: lazer ion manbai, solenoid magnit, RFQ linac, o'rta energiya nurlarini uzatish (MEBT), IH linac va neytron ishlab chiqarish uchun o'zaro ta'sir kamerasi.Ishlab chiqarilgan neytron nurlarining tor yo'naltirilganligi tufayli radiatsiyaviy himoya birinchi navbatda oldinga yo'nalishda ta'minlanadi.
RFQ linacdan so'ng, Inter-raqamli H-strukturasini (IH linac) 30 linacini yanada tezlashtirish rejalashtirilgan.IH linaclari ma'lum tezlik oralig'ida yuqori elektr maydon gradientlarini ta'minlash uchun p-rejimli drift trubkasi strukturasidan foydalanadilar.Kontseptual tadqiqot 1D uzunlamasına dinamika simulyatsiyasi va 3D qobiq simulyatsiyasi asosida amalga oshirildi.Hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, 100 MGts IH linac o'rtacha drift trubkasi kuchlanishiga ega (450 kV dan kam) va kuchli fokusli magnit 40 mA nurni 1,8 m masofada 1,4 dan 14 MeV gacha tezlashtirishi mumkin.Tezlashtiruvchi zanjirning oxirida energiya taqsimoti ± 0,4 MeV deb baholanadi, bu neytron konvertatsiya qilish maqsadi tomonidan ishlab chiqarilgan neytronlarning energiya spektriga sezilarli ta'sir ko'rsatmaydi.Bunga qo'shimcha ravishda, nurning emissiyasi odatda o'rtacha quvvat va o'lchamdagi to'rt kutupli magnit uchun kerak bo'lgandan ko'ra, nurni kichikroq nur nuqtasiga qaratish uchun etarlicha past.RFQ linac va IH linac o'rtasidagi o'rta energiya nurini (MEBT) uzatishda nur hosil qiluvchi rezonator nur hosil qiluvchi strukturani saqlab turish uchun ishlatiladi.Yon nurning o'lchamini nazorat qilish uchun uchta quadrupole magnit ishlatiladi.Ushbu dizayn strategiyasi ko'plab tezlatgichlarda qo'llanilgan31,32,33.Ion manbasidan maqsadli kameragacha bo'lgan butun tizimning umumiy uzunligi standart yarim tirkama yuk mashinasiga sig'ishi mumkin bo'lgan 8 m dan kamroq deb taxmin qilinadi.
Neytron konvertatsiyasi maqsadi to'g'ridan-to'g'ri chiziqli tezlatgichdan keyin o'rnatiladi.Biz teskari kinematik stsenariylardan foydalangan holda oldingi tadqiqotlarga asoslangan maqsadli stantsiya dizaynini muhokama qilamiz23.Hisobot qilingan konvertatsiya maqsadlariga qattiq materiallar (polipropilen (C3H6) va titan gidrid (TiH2)) va gazsimon maqsadli tizimlar kiradi.Har bir maqsadning afzalliklari va kamchiliklari bor.Qattiq nishonlar qalinligini aniq nazorat qilish imkonini beradi.Nishon qanchalik yupqa bo'lsa, neytron ishlab chiqarishning fazoviy joylashuvi shunchalik aniq bo'ladi.Biroq, bunday maqsadlar hali ham ma'lum darajada istalmagan yadroviy reaktsiyalar va radiatsiyaga ega bo'lishi mumkin.Boshqa tomondan, vodorod nishoni yadro reaktsiyasining asosiy mahsuloti bo'lgan 7Be ishlab chiqarishni bartaraf etish orqali toza muhitni ta'minlashi mumkin.Biroq, vodorod zaif to'siq qobiliyatiga ega va etarli energiya chiqishi uchun katta jismoniy masofani talab qiladi.Bu TOF o'lchovlari uchun biroz noqulay.Bundan tashqari, agar vodorod nishonini muhrlash uchun yupqa plyonka ishlatilsa, yupqa plyonka va tushgan lityum nurlari tomonidan hosil bo'lgan gamma nurlarining energiya yo'qotishlarini hisobga olish kerak.
LICORNE polipropilen nishonlardan foydalanadi va maqsadli tizim tantal folga bilan muhrlangan vodorod hujayralariga yangilandi.7Li34 uchun 100 nA nur oqimini hisobga olsak, ikkala maqsadli tizim ham 107 n/s/sr gacha ishlab chiqarishi mumkin.Agar biz taklif qilingan neytron manbasiga ushbu da'vo qilingan neytron rentabelligi konvertatsiyasini qo'llasak, har bir lazer zarbasi uchun 7 × 10-8 C litiy bilan boshqariladigan nurni olish mumkin.Bu shuni anglatadiki, lazerni soniyasiga atigi ikki marta yoqish LICORNE uzluksiz nurlanish bilan bir soniyada ishlab chiqara oladigan neytronlardan 40% ko'proq neytron ishlab chiqaradi.Lazerning qo'zg'alish chastotasini oshirish orqali umumiy oqimni osongina oshirish mumkin.Agar bozorda 1 kHz lazer tizimi mavjud deb hisoblasak, o'rtacha neytron oqimini osongina taxminan 7 × 109 n / s / sr gacha oshirish mumkin.
Plastik nishonlarga ega yuqori takrorlash tezligi tizimlaridan foydalanganda, nishonlarda issiqlik hosil bo'lishini nazorat qilish kerak, chunki, masalan, polipropilen 145-175 ° C past erish nuqtasiga va 0,1-0,22 Vt / past issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. m/K.14 MeV litiy-ionli nur uchun 7 mkm qalinlikdagi polipropilen nishoni nur energiyasini reaktsiya chegarasiga (13,098 MeV) kamaytirish uchun etarli.Bitta lazer zarbasi natijasida hosil bo'lgan ionlarning nishonga umumiy ta'sirini hisobga olgan holda, litiy ionlarining polipropilen orqali energiya chiqishi 64 mJ / impuls deb baholanadi.Barcha energiya diametri 10 mm bo'lgan aylana bo'ylab uzatiladi deb faraz qilsak, har bir impuls taxminan 18 K / impuls harorat ko'tarilishiga to'g'ri keladi.Polipropilen maqsadlarida energiyaning chiqarilishi barcha energiya yo'qotishlari radiatsiya yoki boshqa issiqlik yo'qotishlarisiz issiqlik sifatida saqlanadi degan oddiy taxminga asoslanadi.Bir soniyada impulslar sonini ko'paytirish issiqlik to'planishini yo'q qilishni talab qilganligi sababli, xuddi shu nuqtada energiya chiqarilishining oldini olish uchun chiziqli nishonlardan foydalanishimiz mumkin23.Lazerning takrorlanish tezligi 100 Gts bo'lgan nishondagi 10 mm nurli nuqtani nazarda tutsak, polipropilen lentani skanerlash tezligi 1 m / s ni tashkil qiladi.Agar nur nuqtalarining bir-biriga mos kelishiga ruxsat berilsa, yuqori takrorlash tezligi mumkin.
Shuningdek, biz vodorod batareyalari bilan nishonlarni tekshirdik, chunki nishonga zarar bermasdan kuchliroq uzatuvchi nurlardan foydalanish mumkin edi.Neytron nurini gaz kamerasining uzunligini va ichidagi vodorod bosimini o'zgartirish orqali osongina sozlash mumkin.Yupqa metall plyonkalar ko'pincha tezlatgichlarda nishonning gazsimon hududini vakuumdan ajratish uchun ishlatiladi.Shuning uchun folga ustidagi energiya yo'qotishlarini qoplash uchun litiy-ion nurining energiyasini oshirish kerak.35-sonli hisobotda tasvirlangan maqsadli yig'ish 3,5 sm uzunlikdagi alyuminiy idishdan iborat bo'lib, H2 gaz bosimi 1,5 atm.16,75 MeV lityum ion nuri akkumulyatorga havo bilan sovutilgan 2,7 mkm Ta folga orqali kiradi va batareyaning oxiridagi lityum ion nurining energiyasi reaktsiya chegarasiga qadar sekinlashadi.Lityum-ionli batareyalarning nurlanish energiyasini 14,0 MeV dan 16,75 MeV gacha oshirish uchun IH linacini taxminan 30 sm ga uzaytirish kerak edi.
Gaz xujayralarining nishonlaridan neytronlarning emissiyasi ham o'rganildi.Yuqorida aytib o'tilgan LICORNE gaz nishonlari uchun GEANT436 simulyatsiyalari [37] dagi 1-rasmda ko'rsatilganidek, konusning ichida yuqori yo'naltirilgan neytronlar hosil bo'lishini ko'rsatadi.Ma'lumotnoma 35 asosiy nurning tarqalish yo'nalishiga nisbatan 19,5 ° maksimal konusning ochilishi bilan 0,7 dan 3,0 MeV gacha bo'lgan energiya oralig'ini ko'rsatadi.Yuqori yo'naltirilgan neytronlar ko'p burchaklardagi ekranlash materialining miqdorini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin, strukturaning og'irligini kamaytiradi va o'lchov uskunalarini o'rnatishda ko'proq moslashuvchanlikni ta'minlaydi.Radiatsiyadan himoyalanish nuqtai nazaridan, neytronlardan tashqari, bu gazsimon nishon markaz koordinata tizimida izotropik ravishda 478 keV gamma nurlarini chiqaradi38.Bu g-nurlar 7Be yemirilishi va 7Li qoʻzgʻalishi natijasida hosil boʻladi, bu esa birlamchi Li nuri kirish oynasiga Ta urganda sodir boʻladi.Biroq, qalin 35 Pb / Cu silindrsimon kolimatorni qo'shib, fonni sezilarli darajada kamaytirish mumkin.
Muqobil nishon sifatida plazma oynasidan foydalanish mumkin [39, 40], bu nisbatan yuqori vodorod bosimiga va neytron hosil bo'lishining kichik fazoviy hududiga erishishga imkon beradi, garchi u qattiq nishonlardan past bo'lsa ham.
Biz GEANT4 yordamida lityum ion nurining kutilayotgan energiya taqsimoti va nur o'lchami uchun neytron konvertatsiyasini maqsadli tanlash variantlarini o'rganmoqdamiz.Bizning simulyatsiyalarimiz yuqoridagi adabiyotlarda neytron energiyasining izchil taqsimlanishini va vodorod nishonlari uchun burchak taqsimotini ko'rsatadi.Har qanday maqsadli tizimda yuqori yo'naltirilgan neytronlar vodorodga boy nishonga kuchli 7Li3+ nurlari tomonidan boshqariladigan teskari kinematik reaktsiya orqali ishlab chiqarilishi mumkin.Shu sababli, yangi neytron manbalarini allaqachon mavjud texnologiyalarni birlashtirish orqali amalga oshirish mumkin.
Lazer nurlanish sharoitlari tezlashtirilgan namoyishdan oldin ion nurlarini yaratish tajribalarini takrorladi.Lazer 1012 Vt/sm2 lazer quvvati zichligi, asosiy to‘lqin uzunligi 1064 nm, nuqta energiyasi 800 mJ va zarba davomiyligi 6 ns bo‘lgan ish stoli nanosekundli Nd: YAG tizimidir.Nishondagi nuqta diametri 100 mkm deb baholanadi.Lityum metall (Alfa Aesar, 99,9% toza) juda yumshoq bo'lgani uchun, aniq kesilgan material qolipga bosiladi.Folga o'lchamlari 25 mm × 25 mm, qalinligi 0,6 mm.Lazer nishonga urilganda nishon yuzasida kraterga o'xshash shikastlanish paydo bo'ladi, shuning uchun nishon har bir lazer zarbasi bilan nishon yuzasining yangi qismini ta'minlash uchun motorli platforma tomonidan harakatga keltiriladi.Qoldiq gaz tufayli rekombinatsiyani oldini olish uchun kameradagi bosim 10-4 Pa oralig'ida ushlab turildi.
Lazer plazmasining boshlang'ich hajmi kichik, chunki lazer nuqtasining o'lchami 100 mkm va hosil bo'lganidan keyin 6 ns ichida.Ovozni aniq nuqta sifatida olish va kengaytirish mumkin.Agar detektor maqsad yuzasidan xm masofada joylashgan bo'lsa, u holda qabul qilingan signal munosabatlarga bo'ysunadi: ion oqimi I, ionning kelish vaqti t va impuls kengligi t.
Yaratilgan plazma TOF usulida FC va lazer nishonidan 2,4 m va 3,85 m masofada joylashgan energiya ionlari analizatori (EIA) bilan o'rganildi.FC elektronlarni oldini olish uchun -5 kV ga yo'naltirilgan bostiruvchi panjaraga ega.EIA bir xil kuchlanishli, lekin qarama-qarshi polariteli, tashqi tomondan ijobiy va ichki tomondan salbiy bo'lgan ikkita koaksiyal metall silindrsimon elektrodlardan tashkil topgan 90 graduslik elektrostatik deflektorga ega.Kengayuvchi plazma tirqishning orqasidagi deflektorga yo'naltiriladi va silindrdan o'tadigan elektr maydoni bilan buriladi.E/z = eKU munosabatini qanoatlantiradigan ionlar Ikkilamchi elektron multiplikatori (SEM) (Hamamatsu R2362) yordamida aniqlanadi, bunda E, z, e, K va U ion energiyasi, zaryad holati va zaryad EIA geometrik omillari hisoblanadi. .o'z navbatida elektronlar va elektrodlar orasidagi potentsial farq.Deflektordagi kuchlanishni o'zgartirish orqali plazmadagi ionlarning energiya va zaryad taqsimotini olish mumkin.Supurish kuchlanishi U/2 EIA 0,2 V dan 800 V gacha bo'lgan oraliqda bo'lib, har bir zaryad holatida 4 eV dan 16 keV gacha bo'lgan ion energiyasiga to'g'ri keladi.
"To'liq tozalangan litiy nurlarini yaratish" bo'limida tavsiflangan lazer nurlanishi sharoitida tahlil qilingan ionlarning zaryad holatini taqsimlash 2-rasmda ko'rsatilgan.8.
Ionlarning zaryadlanish holatining taqsimlanishi tahlili.Bu erda EIA bilan tahlil qilingan va tenglama yordamida lityum folgadan 1 m masofada o'lchagan ion oqimi zichligi vaqt profili.(1) va (2)."To'liq eksfoliatsiyalangan litiy nurini yaratish" bo'limida tasvirlangan lazer nurlanish shartlaridan foydalaning.Har bir oqim zichligini integratsiyalash orqali plazmadagi ionlarning nisbati 3-rasmda ko'rsatilgan.
Lazer ion manbalari yuqori zaryad bilan kuchli ko'p mA ion nurini etkazib berishi mumkin.Biroq, nurni etkazib berish kosmik zaryadning qaytarilishi tufayli juda qiyin, shuning uchun u keng qo'llanilmadi.An'anaviy sxemada ion nurlari plazmadan chiqariladi va tezlatgichning qabul qilish qobiliyatiga ko'ra ion nurlarini shakllantirish uchun bir nechta fokuslash magnitlari bilan nur chizig'i bo'ylab birlamchi tezlatgichga o'tkaziladi.Kosmik zaryad kuchi nurlarida nurlar chiziqli bo'lmagan holda ajralib chiqadi va jiddiy nur yo'qotishlari, ayniqsa past tezliklar mintaqasida kuzatiladi.Tibbiy uglerod tezlatgichlarini ishlab chiqishda ushbu muammoni bartaraf etish uchun yangi DPIS41 nurlarini etkazib berish sxemasi taklif etiladi.Biz ushbu texnikani yangi neytron manbasidan kuchli litiy-ion nurlanishini tezlashtirish uchun qo'lladik.
Shaklda ko'rsatilganidek.4, plazma hosil bo'ladigan va kengaytiriladigan bo'shliq metall idish bilan o'ralgan.Yopiq bo'shliq RFQ rezonatorining kirish qismiga, shu jumladan solenoid lasan ichidagi hajmgacha cho'ziladi.Konteynerga 52 kV kuchlanish qo'llanildi.RFQ rezonatorida ionlar RFQni yerga ulash orqali 6 mm diametrli teshikdan potensial orqali tortiladi.Ionlarning plazma holatida tashilishi natijasida nur chizig'idagi chiziqli bo'lmagan itaruvchi kuchlar yo'q qilinadi.Bunga qo'shimcha ravishda, yuqorida aytib o'tilganidek, biz ekstraktsiya teshigidagi ionlarning zichligini nazorat qilish va oshirish uchun DPIS bilan birgalikda solenoid maydonini qo'lladik.
RFQ tezlatgichi shaklda ko'rsatilganidek, silindrsimon vakuum kamerasidan iborat.9a.Uning ichida kislorodsiz misning to'rtta tayoqchasi nur o'qi atrofida kvadrupol-simmetrik tarzda joylashtirilgan (9b-rasm).4 ta novda va kameralar rezonansli RF sxemasini hosil qiladi.Induktsiyalangan RF maydoni novda bo'ylab vaqt o'zgaruvchan kuchlanish hosil qiladi.O'q atrofida uzunlamasına joylashtirilgan ionlar to'rt kutupli maydon tomonidan lateral ravishda ushlab turiladi.Shu bilan birga, novda uchi eksenel elektr maydonini yaratish uchun modulyatsiya qilinadi.Eksenel maydon AOK qilingan uzluksiz nurni nur deb ataladigan bir qator nur pulslariga ajratadi.Har bir nur ma'lum bir RF aylanish vaqti (10 ns) ichida joylashgan.Qo'shni nurlar radiochastota davriga qarab oraliqda joylashgan.RFQ linacida lazer ion manbasidan 2 mks nurlanish 200 ta nurlar ketma-ketligiga aylantiriladi.Keyin nur hisoblangan energiyaga tezlashtiriladi.
Chiziqli tezlatgich RFQ.(a) (chapda) RFQ linac kamerasining tashqi ko'rinishi.(b) (o'ngda) kameradagi to'rt rodli elektrod.
RFQ linacining asosiy dizayn parametrlari novda kuchlanishi, rezonans chastotasi, nur teshigi radiusi va elektrod modulyatsiyasi.Roddagi kuchlanishni ± 29 kV ni tanlang, shunda uning elektr maydoni elektr buzilish chegarasidan past bo'ladi.Rezonans chastotasi qanchalik past bo'lsa, lateral fokuslash kuchi shunchalik katta bo'ladi va o'rtacha tezlanish maydoni kichikroq bo'ladi.Katta diafragma radiuslari nurning o'lchamini oshirishga imkon beradi va natijada, kichikroq bo'shliq zaryadining qaytarilishi tufayli nur oqimini oshiradi.Boshqa tomondan, kattaroq diafragma radiuslari RFQ linacini quvvatlantirish uchun ko'proq RF quvvatini talab qiladi.Bundan tashqari, u saytning sifat talablari bilan cheklangan.Ushbu muvozanatlarga asoslanib, yuqori oqim nurini tezlashtirish uchun rezonans chastotasi (100 MGts) va diafragma radiusi (4,5 mm) tanlangan.Modulyatsiya nur yo'qotilishini minimallashtirish va tezlashtirish samaradorligini oshirish uchun tanlangan.Dizayn 2 m ichida 22 keV/n dan 204 keV/n gacha 40 mA da 7Li3+ ionlarini tezlashtiradigan RFQ linac dizaynini ishlab chiqarish uchun ko'p marta optimallashtirilgan.Tajriba davomida o'lchangan RF quvvati 77 kVt edi.
RFQ linaclari ma'lum Q/A diapazoni bilan ionlarni tezlashtirishi mumkin.Shuning uchun chiziqli tezlatgichning oxirigacha oziqlangan nurni tahlil qilishda izotoplar va boshqa moddalarni hisobga olish kerak.Bunga qo'shimcha ravishda, qisman tezlashtirilgan, ammo tezlashtirish sharoitida tezlatgichning o'rtasida tushgan istalgan ionlar hali ham lateral qamoqqa tushishi mumkin va oxirigacha tashilishi mumkin.7Li3+ zarrachalaridan tashqari kiruvchi nurlar aralashmalar deb ataladi.Bizning tajribalarimizda 14N6+ va 16O7+ aralashmalari eng katta tashvish tug'dirdi, chunki lityum metall folga havodagi kislorod va azot bilan reaksiyaga kirishadi.Bu ionlar 7Li3+ bilan tezlasha oladigan Q/A nisbatiga ega.Biz RFQ linacdan keyin nurni tahlil qilish uchun turli xil sifat va sifatdagi nurlarni ajratish uchun dipol magnitlardan foydalanamiz.
RFQ linacdan keyingi nur chizig'i dipol magnitdan keyin to'liq tezlashtirilgan 7Li3+ nurini FC ga etkazish uchun mo'ljallangan.-400 V egilish elektrodlari ion nurlari oqimini aniq o'lchash uchun kubokdagi ikkilamchi elektronlarni bostirish uchun ishlatiladi.Ushbu optika bilan ion traektoriyalari dipollarga bo'linadi va Q/A ga qarab turli joylarga qaratilgan.Impulsning tarqalishi va kosmik zaryadning itarilishi kabi turli omillar tufayli, fokusdagi nur ma'lum bir kenglikka ega.Turlarni faqat ikkita ion turining fokus pozitsiyalari orasidagi masofa nur kengligidan kattaroq bo'lsa, ajratish mumkin.Mumkin bo'lgan eng yuqori piksellar sonini olish uchun nurning deyarli to'plangan joyiga gorizontal yoriq o'rnatiladi.Yoriq va shaxsiy kompyuter o'rtasida sintillyatsion ekran (CsI(Tl) Saint-Gobain, 40 mm × 40 mm × 3 mm) o'rnatildi.Sintilator optimal ruxsat olish uchun mo'ljallangan zarrachalar o'tishi kerak bo'lgan eng kichik tirqishni aniqlash va yuqori oqimdagi og'ir ion nurlari uchun qabul qilinadigan nur o'lchamlarini ko'rsatish uchun ishlatilgan.Sintilatordagi nur tasviri vakuum oynasi orqali CCD kamerasi tomonidan yozib olinadi.EHM vaqti oynasini butun nur puls kengligini qoplash uchun sozlang.
Joriy tadqiqotda foydalanilgan yoki tahlil qilingan ma'lumotlar to'plami tegishli mualliflardan oqilona so'rov bo'yicha mavjud.
Manke, I. va boshqalar.Magnit domenlarning uch o'lchovli tasviri.Milliy kommuna.1, 125. https://doi.org/10.1038/ncomms1125 (2010).
Anderson, IS va boshqalar.Tezlatgichlarda ixcham neytron manbalarini o'rganish imkoniyatlari.fizika.Vakil 654, 1-58.https://doi.org/10.1016/j.physrep.2016.07.007 (2016).
Urchuoli, A. va boshqalar.Neytronga asoslangan kompyuter mikrotomografiyasi: sinov holatlari sifatida Pliobates cataloniae va Barberapithecus huerzeleri.Ha.J. Fizika.antropologiya.166, 987–993.https://doi.org/10.1002/ajpa.23467 (2018).

 


Xabar vaqti: 08-08-2023-yil