304L 6.35*1mm സ്റ്റെയിൻലെസ്സ് സ്റ്റീൽ കോയിൽഡ് ട്യൂബിംഗ് വിതരണക്കാർ, പൾസ്ഡ് ഡയറക്ട് ന്യൂട്രോണുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനുള്ള തീവ്രമായ ലിഥിയം ബീമിന്റെ പ്രകടനം

Nature.com സന്ദർശിച്ചതിന് നന്ദി.പരിമിതമായ CSS പിന്തുണയുള്ള ഒരു ബ്രൗസർ പതിപ്പാണ് നിങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നത്.മികച്ച അനുഭവത്തിനായി, നിങ്ങൾ ഒരു അപ്‌ഡേറ്റ് ചെയ്‌ത ബ്രൗസർ ഉപയോഗിക്കാൻ ഞങ്ങൾ ശുപാർശ ചെയ്യുന്നു (അല്ലെങ്കിൽ Internet Explorer-ൽ അനുയോജ്യത മോഡ് പ്രവർത്തനരഹിതമാക്കുക).കൂടാതെ, നിലവിലുള്ള പിന്തുണ ഉറപ്പാക്കാൻ, ഞങ്ങൾ ശൈലികളും JavaScript ഇല്ലാതെ സൈറ്റ് കാണിക്കുന്നു.
ഓരോ സ്ലൈഡിലും മൂന്ന് ലേഖനങ്ങൾ കാണിക്കുന്ന സ്ലൈഡറുകൾ.സ്ലൈഡുകളിലൂടെ നീങ്ങാൻ ബാക്ക്, അടുത്ത ബട്ടണുകൾ ഉപയോഗിക്കുക അല്ലെങ്കിൽ ഓരോ സ്ലൈഡിലൂടെയും നീങ്ങാൻ അവസാനത്തെ സ്ലൈഡ് കൺട്രോളർ ബട്ടണുകൾ ഉപയോഗിക്കുക.

ന്യൂക്ലിയർ റിയാക്ടറുകളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനത്തിന് ബദലായി, ലിഥിയം-അയൺ ബീം ഡ്രൈവർ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു കോംപാക്റ്റ് ആക്‌സിലറേറ്റർ-ഡ്രൈവ് ന്യൂട്രോൺ ജനറേറ്റർ ഒരു പ്രതീക്ഷ നൽകുന്ന സ്ഥാനാർത്ഥിയായിരിക്കാം, കാരണം അത് കുറച്ച് അനാവശ്യ വികിരണം ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, ലിഥിയം അയോണുകളുടെ തീവ്രമായ ബീം വിതരണം ചെയ്യുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടായിരുന്നു, അത്തരം ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രായോഗിക പ്രയോഗം അസാധ്യമാണെന്ന് കണക്കാക്കപ്പെട്ടു.നേരിട്ടുള്ള പ്ലാസ്മ ഇംപ്ലാന്റേഷൻ സ്കീം പ്രയോഗിച്ചുകൊണ്ട് അയോൺ ഒഴുക്കിന്റെ അപര്യാപ്തതയുടെ ഏറ്റവും രൂക്ഷമായ പ്രശ്നം പരിഹരിച്ചു.ഈ സ്കീമിൽ, ഒരു ലിഥിയം മെറ്റൽ ഫോയിൽ ലേസർ അബ്ലേഷൻ വഴി ജനറേറ്റുചെയ്യുന്ന ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയുള്ള പൾസ്ഡ് പ്ലാസ്മ ഒരു ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി ക്വാഡ്രുപോൾ ആക്സിലറേറ്റർ (RFQ ആക്സിലറേറ്റർ) ഉപയോഗിച്ച് കാര്യക്ഷമമായി കുത്തിവയ്ക്കുകയും ത്വരിതപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.1.43 MeV ലേക്ക് ത്വരിതപ്പെടുത്തിയ 35 mA യുടെ പീക്ക് ബീം കറന്റ് ഞങ്ങൾ നേടിയിട്ടുണ്ട്, ഇത് പരമ്പരാഗത ഇൻജക്‌ടർ, ആക്‌സിലറേറ്റർ സിസ്റ്റങ്ങൾക്ക് നൽകാൻ കഴിയുന്നതിനേക്കാൾ രണ്ട് ഓർഡറുകൾ കൂടുതലാണ്.
എക്സ്-കിരണങ്ങൾ അല്ലെങ്കിൽ ചാർജ്ജ് ചെയ്ത കണങ്ങളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, ന്യൂട്രോണുകൾക്ക് വലിയൊരു നുഴഞ്ഞുകയറ്റ ആഴവും ബാഷ്പീകരിച്ച ദ്രവ്യവുമായി അതുല്യമായ പ്രതിപ്രവർത്തനവുമുണ്ട്, ഇത് 1,2,3,4,5,6,7 വസ്തുക്കളുടെ ഗുണവിശേഷതകൾ പഠിക്കുന്നതിനുള്ള വളരെ വൈവിധ്യമാർന്ന പേടകങ്ങളാക്കി മാറ്റുന്നു.പ്രത്യേകിച്ചും, ഘനീഭവിച്ച ദ്രവ്യത്തിലെ ഘടന, ഘടന, ആന്തരിക സമ്മർദ്ദങ്ങൾ എന്നിവ പഠിക്കാൻ ന്യൂട്രോൺ സ്കാറ്ററിംഗ് ടെക്നിക്കുകൾ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു, കൂടാതെ എക്സ്-റേ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി ഉപയോഗിച്ച് കണ്ടെത്താൻ പ്രയാസമുള്ള ലോഹ അലോയ്കളിലെ സംയുക്ത സംയുക്തങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള വിശദമായ വിവരങ്ങൾ നൽകാൻ കഴിയും.ഈ രീതി അടിസ്ഥാന ശാസ്ത്രത്തിൽ ശക്തമായ ഒരു ഉപകരണമായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു, ലോഹങ്ങളുടെയും മറ്റ് വസ്തുക്കളുടെയും നിർമ്മാതാക്കൾ ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു.അടുത്തിടെ, റെയിൽ, വിമാന ഭാഗങ്ങൾ 9,10,11,12 പോലുള്ള മെക്കാനിക്കൽ ഘടകങ്ങളിൽ ശേഷിക്കുന്ന സമ്മർദ്ദങ്ങൾ കണ്ടെത്താൻ ന്യൂട്രോൺ ഡിഫ്രാക്ഷൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.എണ്ണ, വാതക കിണറുകളിലും ന്യൂട്രോണുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, കാരണം അവ പ്രോട്ടോൺ സമ്പുഷ്ടമായ പദാർത്ഥങ്ങളാൽ എളുപ്പത്തിൽ പിടിച്ചെടുക്കപ്പെടുന്നു13.സിവിൽ എഞ്ചിനീയറിംഗിലും സമാനമായ രീതികൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.കെട്ടിടങ്ങളിലും തുരങ്കങ്ങളിലും പാലങ്ങളിലും മറഞ്ഞിരിക്കുന്ന തകരാറുകൾ കണ്ടെത്തുന്നതിനുള്ള ഫലപ്രദമായ ഉപകരണമാണ് നോൺ-ഡിസ്ട്രക്റ്റീവ് ന്യൂട്രോൺ ടെസ്റ്റിംഗ്.ന്യൂട്രോൺ ബീമുകളുടെ ഉപയോഗം ശാസ്ത്രീയ ഗവേഷണത്തിലും വ്യവസായത്തിലും സജീവമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു, അവയിൽ പലതും ന്യൂക്ലിയർ റിയാക്ടറുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ചരിത്രപരമായി വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്.
എന്നിരുന്നാലും, ആണവനിർവ്യാപനം സംബന്ധിച്ച ആഗോള സമവായത്തോടെ, ഗവേഷണ ആവശ്യങ്ങൾക്കായി ചെറിയ റിയാക്ടറുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നത് കൂടുതൽ ബുദ്ധിമുട്ടാണ്.മാത്രമല്ല, ഈയിടെയുണ്ടായ ഫുകുഷിമ അപകടം ആണവ റിയാക്ടറുകളുടെ നിർമ്മാണത്തെ ഏറെക്കുറെ സാമൂഹികമായി സ്വീകാര്യമാക്കി.ഈ പ്രവണതയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട്, ആക്സിലറേറ്ററുകളിൽ ന്യൂട്രോൺ സ്രോതസ്സുകളുടെ ആവശ്യം വർദ്ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്2.ന്യൂക്ലിയർ റിയാക്ടറുകൾക്ക് പകരമായി, നിരവധി വലിയ ആക്സിലറേറ്റർ-സ്പ്ലിറ്റിംഗ് ന്യൂട്രോൺ സ്രോതസ്സുകൾ ഇതിനകം പ്രവർത്തനക്ഷമമാണ്14,15.എന്നിരുന്നാലും, ന്യൂട്രോൺ ബീമുകളുടെ ഗുണവിശേഷതകൾ കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമായി ഉപയോഗിക്കുന്നതിന്, ആക്സിലറേറ്ററുകളിൽ കോംപാക്റ്റ് സ്രോതസ്സുകളുടെ ഉപയോഗം വിപുലീകരിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്, [16] അവ വ്യാവസായിക, സർവ്വകലാശാല ഗവേഷണ സ്ഥാപനങ്ങളുടേതായിരിക്കാം.ന്യൂക്ലിയർ റിയാക്ടറുകൾക്ക് പകരമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നതിനു പുറമേ, ആക്സിലറേറ്റർ ന്യൂട്രോൺ ഉറവിടങ്ങൾ പുതിയ കഴിവുകളും പ്രവർത്തനങ്ങളും ചേർത്തിട്ടുണ്ട്.ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു ലിനാക്-ഡ്രൈവ് ജനറേറ്ററിന് ഡ്രൈവ് ബീം കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നതിലൂടെ ന്യൂട്രോണുകളുടെ ഒരു സ്ട്രീം എളുപ്പത്തിൽ സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും.ഒരിക്കൽ പുറത്തുവിടുമ്പോൾ, ന്യൂട്രോണുകൾ നിയന്ത്രിക്കാൻ പ്രയാസമാണ്, പശ്ചാത്തല ന്യൂട്രോണുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്ന ശബ്ദം കാരണം റേഡിയേഷൻ അളവുകൾ വിശകലനം ചെയ്യാൻ പ്രയാസമാണ്.ആക്സിലറേറ്റർ നിയന്ത്രിക്കുന്ന പൾസ്ഡ് ന്യൂട്രോണുകൾ ഈ പ്രശ്നം ഒഴിവാക്കുന്നു.പ്രോട്ടോൺ ആക്സിലറേറ്റർ സാങ്കേതികവിദ്യയെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള നിരവധി പദ്ധതികൾ ലോകമെമ്പാടും 17,18,19 നിർദ്ദേശിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്.7Li(p, n)7Be, 9Be(p, n)9B എന്നീ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾ പ്രോട്ടോൺ-ഡ്രൈവ് കോംപാക്റ്റ് ന്യൂട്രോൺ ജനറേറ്ററുകളിൽ ഏറ്റവും കൂടുതൽ ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു, കാരണം അവ എൻഡോതെർമിക് പ്രതികരണങ്ങളാണ്.പ്രോട്ടോൺ ബീമിനെ ഉത്തേജിപ്പിക്കാൻ തിരഞ്ഞെടുത്ത ഊർജ്ജം ത്രെഷോൾഡ് മൂല്യത്തിന് അൽപ്പം മുകളിലാണെങ്കിൽ അധിക വികിരണവും റേഡിയോ ആക്ടീവ് മാലിന്യവും കുറയ്ക്കാൻ കഴിയും.എന്നിരുന്നാലും, ടാർഗെറ്റ് ന്യൂക്ലിയസിന്റെ പിണ്ഡം പ്രോട്ടോണുകളേക്കാൾ വളരെ വലുതാണ്, തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന ന്യൂട്രോണുകൾ എല്ലാ ദിശകളിലേക്കും ചിതറുന്നു.ഒരു ന്യൂട്രോൺ ഫ്ലക്‌സിന്റെ ഐസോട്രോപിക് ഉദ്‌വമനത്തോട് അടുത്ത് നിൽക്കുന്നത്, പഠന വസ്തുവിലേക്ക് ന്യൂട്രോണുകളുടെ കാര്യക്ഷമമായ ഗതാഗതത്തെ തടയുന്നു.കൂടാതെ, വസ്തുവിന്റെ സ്ഥാനത്ത് ന്യൂട്രോണുകളുടെ ആവശ്യമായ അളവ് ലഭിക്കുന്നതിന്, ചലിക്കുന്ന പ്രോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണവും അവയുടെ ഊർജ്ജവും ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.തൽഫലമായി, വലിയ അളവിലുള്ള ഗാമാ കിരണങ്ങളും ന്യൂട്രോണുകളും വലിയ കോണുകളിലൂടെ വ്യാപിക്കുകയും എൻഡോതെർമിക് പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ ഗുണം നശിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യും.ഒരു സാധാരണ ആക്സിലറേറ്റർ പ്രവർത്തിപ്പിക്കുന്ന കോംപാക്ട് പ്രോട്ടോൺ അധിഷ്ഠിത ന്യൂട്രോൺ ജനറേറ്ററിന് ശക്തമായ റേഡിയേഷൻ ഷീൽഡിംഗ് ഉണ്ട്, ഇത് സിസ്റ്റത്തിന്റെ ഏറ്റവും വലിയ ഭാഗമാണ്.ഡ്രൈവിംഗ് പ്രോട്ടോണുകളുടെ ഊർജ്ജം വർദ്ധിപ്പിക്കേണ്ടതിന്റെ ആവശ്യകത സാധാരണയായി ആക്സിലറേറ്റർ സൗകര്യത്തിന്റെ വലിപ്പത്തിൽ അധിക വർദ്ധനവ് ആവശ്യമാണ്.
ആക്സിലറേറ്ററുകളിലെ പരമ്പരാഗത കോംപാക്ട് ന്യൂട്രോൺ സ്രോതസ്സുകളുടെ പൊതുവായ പോരായ്മകൾ മറികടക്കാൻ, ഒരു വിപരീത-കൈനമാറ്റിക് റിയാക്ഷൻ സ്കീം നിർദ്ദേശിക്കപ്പെട്ടു21.ഈ സ്കീമിൽ, ഹൈഡ്രോകാർബൺ പ്ലാസ്റ്റിക്കുകൾ, ഹൈഡ്രൈഡുകൾ, ഹൈഡ്രജൻ വാതകം അല്ലെങ്കിൽ ഹൈഡ്രജൻ പ്ലാസ്മ പോലുള്ള ഹൈഡ്രജൻ സമ്പുഷ്ടമായ വസ്തുക്കളെ ലക്ഷ്യം വച്ചുകൊണ്ട്, ഒരു പ്രോട്ടോൺ ബീമിന് പകരം ഒരു ഗൈഡ് ബീം ആയി ഭാരമേറിയ ലിഥിയം-അയൺ ബീം ഉപയോഗിക്കുന്നു.ബെറിലിയം അയോൺ-ഡ്രൈവ് ബീമുകൾ പോലെയുള്ള ഇതരമാർഗങ്ങൾ പരിഗണിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്, എന്നിരുന്നാലും, കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നതിൽ പ്രത്യേക ശ്രദ്ധ ആവശ്യമുള്ള ഒരു വിഷ പദാർത്ഥമാണ് ബെറിലിയം.അതിനാൽ, ഇൻവേർഷൻ-കിനിമാറ്റിക് റിയാക്ഷൻ സ്കീമുകൾക്ക് ഏറ്റവും അനുയോജ്യമായത് ലിഥിയം ബീം ആണ്.ലിഥിയം ന്യൂക്ലിയസുകളുടെ ആക്കം പ്രോട്ടോണുകളേക്കാൾ കൂടുതലായതിനാൽ, ന്യൂക്ലിയർ കൂട്ടിയിടികളുടെ പിണ്ഡത്തിന്റെ കേന്ദ്രം നിരന്തരം മുന്നോട്ട് നീങ്ങുന്നു, കൂടാതെ ന്യൂട്രോണുകളും മുന്നോട്ട് പുറപ്പെടുന്നു.ഈ സവിശേഷത അനാവശ്യ ഗാമാ കിരണങ്ങളെയും ഉയർന്ന ആംഗിൾ ന്യൂട്രോൺ ഉദ്വമനങ്ങളെയും വളരെയധികം ഇല്ലാതാക്കുന്നു.ഒരു പ്രോട്ടോൺ എഞ്ചിന്റെ സാധാരണ കേസിന്റെയും വിപരീത ചലനാത്മക സാഹചര്യത്തിന്റെയും താരതമ്യം ചിത്രം 1 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.
പ്രോട്ടോൺ, ലിഥിയം ബീമുകൾക്കുള്ള ന്യൂട്രോൺ പ്രൊഡക്ഷൻ ആംഗിളുകളുടെ ചിത്രീകരണം (അഡോബ് ഇല്ലസ്‌ട്രേറ്റർ CS5, 15.1.0, https://www.adobe.com/products/illustrator.html ഉപയോഗിച്ച് വരച്ചത്).(എ) ചലിക്കുന്ന പ്രോട്ടോണുകൾ ലിഥിയം ടാർഗറ്റിലെ കൂടുതൽ ഭാരമേറിയ ആറ്റങ്ങളിൽ പതിക്കുന്ന വസ്തുത കാരണം പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന്റെ ഫലമായി ന്യൂട്രോണുകൾ ഏത് ദിശയിലേക്കും പുറന്തള്ളപ്പെടും.(b) നേരെമറിച്ച്, ഒരു ലിഥിയം-അയൺ ഡ്രൈവർ ഹൈഡ്രജൻ സമ്പുഷ്ടമായ ലക്ഷ്യത്തിലേക്ക് ബോംബെറിയുകയാണെങ്കിൽ, സിസ്റ്റത്തിന്റെ പിണ്ഡകേന്ദ്രത്തിന്റെ ഉയർന്ന വേഗത കാരണം മുന്നോട്ട് ദിശയിൽ ഒരു ഇടുങ്ങിയ കോണിൽ ന്യൂട്രോണുകൾ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു.
എന്നിരുന്നാലും, പ്രോട്ടോണുകളെ അപേക്ഷിച്ച് ഉയർന്ന ചാർജുള്ള കനത്ത അയോണുകളുടെ ആവശ്യമായ ഫ്ലക്സ് സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനുള്ള ബുദ്ധിമുട്ട് കാരണം കുറച്ച് വിപരീത ചലനാത്മക ന്യൂട്രോൺ ജനറേറ്ററുകൾ മാത്രമേ നിലവിലുള്ളൂ.ഈ സസ്യങ്ങളെല്ലാം ടാൻഡം ഇലക്‌ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് ആക്സിലറേറ്ററുകളുമായി ചേർന്ന് നെഗറ്റീവ് സ്പട്ടർ അയോൺ സ്രോതസ്സുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.ബീം ആക്സിലറേഷന്റെ കാര്യക്ഷമത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് മറ്റ് തരത്തിലുള്ള അയോൺ സ്രോതസ്സുകൾ നിർദ്ദേശിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്26.ഏത് സാഹചര്യത്തിലും, ലഭ്യമായ ലിഥിയം-അയൺ ബീം കറന്റ് 100 µA ആയി പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു.Li3+27-ന്റെ 1 mA ഉപയോഗിക്കാൻ നിർദ്ദേശിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്, എന്നാൽ ഈ അയോൺ ബീം കറന്റ് ഈ രീതിയിലൂടെ സ്ഥിരീകരിച്ചിട്ടില്ല.തീവ്രതയുടെ കാര്യത്തിൽ, ലിഥിയം ബീം ആക്സിലറേറ്ററുകൾക്ക് പ്രോട്ടോൺ ബീം ആക്സിലറേറ്ററുകളുമായി മത്സരിക്കാൻ കഴിയില്ല, അതിന്റെ പീക്ക് പ്രോട്ടോൺ കറന്റ് 10 mA28 കവിയുന്നു.
ഒരു ലിഥിയം-അയൺ ബീമിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഒരു പ്രായോഗിക കോംപാക്റ്റ് ന്യൂട്രോൺ ജനറേറ്റർ നടപ്പിലാക്കുന്നതിന്, അയോണുകളില്ലാത്ത ഉയർന്ന തീവ്രത സൃഷ്ടിക്കുന്നത് പ്രയോജനകരമാണ്.അയോണുകൾ ത്വരിതപ്പെടുത്തുകയും വൈദ്യുതകാന്തിക ശക്തികളാൽ നയിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു, ഉയർന്ന ചാർജ് ലെവൽ കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമായ ത്വരിതപ്പെടുത്തലിന് കാരണമാകുന്നു.Li-ion ബീം ഡ്രൈവറുകൾക്ക് 10 mA യിൽ കൂടുതലുള്ള Li3+ പീക്ക് കറന്റ് ആവശ്യമാണ്.
ഈ സൃഷ്ടിയിൽ, നൂതന പ്രോട്ടോൺ ആക്സിലറേറ്ററുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്താവുന്ന 35 mA വരെയുള്ള പീക്ക് കറന്റുകളുള്ള Li3+ ബീമുകളുടെ ത്വരണം ഞങ്ങൾ പ്രകടമാക്കുന്നു.യഥാർത്ഥ ലിഥിയം അയോൺ ബീം സൃഷ്ടിച്ചത് ലേസർ അബ്ലേഷനും ഒരു ഡയറക്ട് പ്ലാസ്മ ഇംപ്ലാന്റേഷൻ സ്കീമും ഉപയോഗിച്ചാണ് (ഡിപിഐഎസ്) യഥാർത്ഥത്തിൽ C6+ ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നതിന് വികസിപ്പിച്ചെടുത്തത്.കസ്റ്റം-ഡിസൈൻ ചെയ്ത റേഡിയോ ഫ്രീക്വൻസി ക്വാഡ്രുപോൾ ലിനാക്ക് (RFQ ലിനാക്) ഫോർ-റോഡ് റെസൊണന്റ് ഘടന ഉപയോഗിച്ച് നിർമ്മിച്ചു.ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്ന ബീമിന് കണക്കാക്കിയ ഉയർന്ന പ്യൂരിറ്റി ബീം എനർജി ഉണ്ടെന്ന് ഞങ്ങൾ പരിശോധിച്ചു.റേഡിയോ ഫ്രീക്വൻസി (RF) ആക്സിലറേറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് Li3+ ബീം ഫലപ്രദമായി പിടിച്ചെടുക്കുകയും ത്വരിതപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്താൽ, ലക്ഷ്യത്തിൽ നിന്ന് ശക്തമായ ന്യൂട്രോൺ ഫ്ലക്സ് സൃഷ്ടിക്കാൻ ആവശ്യമായ ഊർജ്ജം നൽകാൻ തുടർന്നുള്ള ലിനാക്ക് (ആക്സിലറേറ്റർ) വിഭാഗം ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ഉയർന്ന പ്രവർത്തനക്ഷമതയുള്ള അയോണുകളുടെ ത്വരണം നന്നായി സ്ഥാപിതമായ സാങ്കേതികവിദ്യയാണ്.വളരെ കാര്യക്ഷമമായ ഒരു പുതിയ കോംപാക്റ്റ് ന്യൂട്രോൺ ജനറേറ്റർ യാഥാർത്ഥ്യമാക്കുന്നതിനുള്ള ശേഷിക്കുന്ന ദൗത്യം, പൂർണ്ണമായും സ്ട്രിപ്പ് ചെയ്യപ്പെട്ട ലിഥിയം അയോണുകളുടെ ഒരു വലിയ സംഖ്യ സൃഷ്ടിക്കുകയും ആക്സിലറേറ്ററിലെ RF സൈക്കിളുമായി സമന്വയിപ്പിച്ച അയോൺ പൾസുകളുടെ ഒരു ശ്രേണി ഉൾക്കൊള്ളുന്ന ഒരു ക്ലസ്റ്റർ ഘടന രൂപപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുക എന്നതാണ്.ഈ ലക്ഷ്യം കൈവരിക്കുന്നതിനായി രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത പരീക്ഷണങ്ങളുടെ ഫലങ്ങൾ ഇനിപ്പറയുന്ന മൂന്ന് ഉപവിഭാഗങ്ങളിൽ വിവരിച്ചിരിക്കുന്നു: (1) പൂർണ്ണമായും ലിഥിയം-അയൺ ബീമിന്റെ ഉത്പാദനം, (2) പ്രത്യേകം രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത RFQ ലിനാക് ഉപയോഗിച്ച് ബീം ത്വരിതപ്പെടുത്തൽ, (3) വിശകലനത്തിന്റെ ത്വരണം ബീം അതിന്റെ ഉള്ളടക്കം പരിശോധിക്കാൻ.ബ്രൂക്ക്ഹാവൻ നാഷണൽ ലബോറട്ടറിയിൽ (ബിഎൻഎൽ), ചിത്രം 2 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന പരീക്ഷണാത്മക സജ്ജീകരണം ഞങ്ങൾ നിർമ്മിച്ചു.
ലിഥിയം ബീമുകളുടെ ത്വരിതപ്പെടുത്തിയ വിശകലനത്തിനായുള്ള പരീക്ഷണാത്മക സജ്ജീകരണത്തിന്റെ അവലോകനം (ഇങ്ക്‌സ്‌കേപ്പ്, 1.0.2, https://inkscape.org/ ചിത്രീകരിച്ചത്).വലത്തുനിന്ന് ഇടത്തോട്ട്, ലേസർ-അബ്ലേറ്റീവ് പ്ലാസ്മ ലേസർ-ടാർഗെറ്റ് ഇന്ററാക്ഷൻ ചേമ്പറിൽ ജനറേറ്റ് ചെയ്യുകയും RFQ ലിനാക്കിലേക്ക് എത്തിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.RFQ ആക്സിലറേറ്ററിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുമ്പോൾ, അയോണുകൾ പ്ലാസ്മയിൽ നിന്ന് വേർപെടുത്തുകയും ഡ്രിഫ്റ്റ് മേഖലയിലെ എക്സ്ട്രാക്ഷൻ ഇലക്ട്രോഡും RFQ ഇലക്ട്രോഡും തമ്മിലുള്ള 52 kV വോൾട്ടേജ് വ്യത്യാസം സൃഷ്ടിച്ച പെട്ടെന്നുള്ള വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിലൂടെ RFQ ആക്സിലറേറ്ററിലേക്ക് കുത്തിവയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.വേർതിരിച്ചെടുത്ത അയോണുകൾ 22 keV/n മുതൽ 204 keV/n വരെ 2 മീറ്റർ നീളമുള്ള RFQ ഇലക്ട്രോഡുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നു.RFQ ലിനാക്കിന്റെ ഔട്ട്‌പുട്ടിൽ ഇൻസ്റ്റാൾ ചെയ്തിട്ടുള്ള ഒരു കറന്റ് ട്രാൻസ്ഫോർമർ (CT) അയോൺ ബീം കറന്റിന്റെ നോൺ-ഡിസ്ട്രക്റ്റീവ് അളക്കൽ നൽകുന്നു.ബീം മൂന്ന് ക്വാഡ്രുപോൾ കാന്തങ്ങളാൽ ഫോക്കസ് ചെയ്യുകയും ഒരു ദ്വിധ്രുവ കാന്തത്തിലേക്ക് നയിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് Li3+ ബീമിനെ ഡിറ്റക്ടറിലേക്ക് വേർതിരിക്കുകയും നയിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.സ്ലിറ്റിന് പിന്നിൽ, ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്ന ബീം കണ്ടെത്താൻ, പിൻവലിക്കാവുന്ന പ്ലാസ്റ്റിക് സിന്റിലേറ്ററും -400 V വരെ ബയസുള്ള ഒരു ഫാരഡെ കപ്പും (FC) ഉപയോഗിക്കുന്നു.
പൂർണ്ണമായും അയോണൈസ്ഡ് ലിഥിയം അയോണുകൾ (Li3+) സൃഷ്ടിക്കുന്നതിന്, അതിന്റെ മൂന്നാമത്തെ അയോണൈസേഷൻ ഊർജ്ജത്തിന് (122.4 eV) മുകളിലുള്ള താപനിലയുള്ള ഒരു പ്ലാസ്മ സൃഷ്ടിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള പ്ലാസ്മ നിർമ്മിക്കാൻ ഞങ്ങൾ ലേസർ അബ്ലേഷൻ ഉപയോഗിക്കാൻ ശ്രമിച്ചു.ലിഥിയം അയോൺ ബീമുകൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ ഇത്തരത്തിലുള്ള ലേസർ അയോൺ സ്രോതസ്സ് സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കാറില്ല, കാരണം ലിഥിയം ലോഹം റിയാക്ടീവ് ആയതിനാൽ പ്രത്യേക കൈകാര്യം ചെയ്യൽ ആവശ്യമാണ്.വാക്വം ലേസർ ഇന്ററാക്ഷൻ ചേമ്പറിൽ ലിഥിയം ഫോയിൽ ഇൻസ്റ്റാൾ ചെയ്യുമ്പോൾ ഈർപ്പവും വായു മലിനീകരണവും കുറയ്ക്കുന്നതിന് ഞങ്ങൾ ഒരു ടാർഗെറ്റ് ലോഡിംഗ് സിസ്റ്റം വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്.ഡ്രൈ ആർഗോണിന്റെ നിയന്ത്രിത പരിതസ്ഥിതിയിലാണ് വസ്തുക്കളുടെ എല്ലാ തയ്യാറെടുപ്പുകളും നടത്തിയത്.ലേസർ ടാർഗെറ്റ് ചേമ്പറിൽ ലിഥിയം ഫോയിൽ സ്ഥാപിച്ച ശേഷം, ഓരോ പൾസിനും 800 mJ എന്ന ഊർജ്ജത്തിൽ പൾസ്ഡ് Nd:YAG ലേസർ റേഡിയേഷൻ ഉപയോഗിച്ച് ഫോയിൽ വികിരണം ചെയ്തു.ലക്ഷ്യത്തിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുമ്പോൾ, ലേസർ പവർ ഡെൻസിറ്റി ഏകദേശം 1012 W/cm2 ആണെന്ന് കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു.ഒരു പൾസ്ഡ് ലേസർ ഒരു ശൂന്യതയിൽ ഒരു ലക്ഷ്യത്തെ നശിപ്പിക്കുമ്പോൾ പ്ലാസ്മ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു.മുഴുവൻ 6 ns ലേസർ പൾസിലും, പ്ലാസ്മ ചൂടാകുന്നത് തുടരുന്നു, പ്രധാനമായും വിപരീത ബ്രെംസ്ട്രാഹ്ലംഗ് പ്രക്രിയ കാരണം.ചൂടാക്കൽ ഘട്ടത്തിൽ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്ന ബാഹ്യ ഫീൽഡ് പ്രയോഗിക്കാത്തതിനാൽ, പ്ലാസ്മ ത്രിമാനത്തിൽ വികസിക്കാൻ തുടങ്ങുന്നു.പ്ലാസ്മ ലക്ഷ്യ പ്രതലത്തിൽ വികസിക്കാൻ തുടങ്ങുമ്പോൾ, പ്ലാസ്മയുടെ പിണ്ഡത്തിന്റെ കേന്ദ്രം 600 eV/n ഊർജ്ജത്തോടെ ലക്ഷ്യ പ്രതലത്തിന് ലംബമായി വേഗത കൈവരിക്കുന്നു.ചൂടാക്കിയ ശേഷം, പ്ലാസ്മ ലക്ഷ്യത്തിൽ നിന്ന് അക്ഷീയ ദിശയിലേക്ക് നീങ്ങുന്നത് തുടരുന്നു, ഐസോട്രോപ്പിക്കൽ വികസിക്കുന്നു.
ചിത്രം 2-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, അബ്ലേഷൻ പ്ലാസ്മ ടാർഗെറ്റിന്റെ അതേ സാധ്യതയുള്ള ഒരു ലോഹ പാത്രത്താൽ ചുറ്റപ്പെട്ട ഒരു വാക്വം വോള്യത്തിലേക്ക് വികസിക്കുന്നു.അങ്ങനെ, പ്ലാസ്മ ഫീൽഡ് രഹിത മേഖലയിലൂടെ RFQ ആക്സിലറേറ്ററിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു.വാക്വം ചേമ്പറിന് ചുറ്റുമുള്ള ഒരു സോളിനോയ്ഡ് കോയിൽ ഉപയോഗിച്ച് ലേസർ റേഡിയേഷൻ ചേമ്പറിനും RFQ ലിനാക്കിനുമിടയിൽ ഒരു അച്ചുതണ്ട കാന്തികക്ഷേത്രം പ്രയോഗിക്കുന്നു.RFQ അപ്പേർച്ചറിലേക്ക് ഡെലിവറി ചെയ്യുമ്പോൾ ഉയർന്ന പ്ലാസ്മ സാന്ദ്രത നിലനിർത്തുന്നതിന് സോളിനോയിഡിന്റെ കാന്തികക്ഷേത്രം ഡ്രിഫ്റ്റിംഗ് പ്ലാസ്മയുടെ റേഡിയൽ വികാസത്തെ അടിച്ചമർത്തുന്നു.മറുവശത്ത്, ഡ്രിഫ്റ്റ് സമയത്ത് പ്ലാസ്മ അക്ഷീയ ദിശയിൽ വികസിക്കുന്നത് തുടരുന്നു, ഇത് നീളമേറിയ പ്ലാസ്മയായി മാറുന്നു.RFQ ഇൻലെറ്റിലെ എക്സിറ്റ് പോർട്ടിന് മുന്നിലുള്ള പ്ലാസ്മ അടങ്ങിയ ലോഹ പാത്രത്തിൽ ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് ബയസ് പ്രയോഗിക്കുന്നു.RFQ ലിനാക് ശരിയായ ആക്സിലറേഷനായി ആവശ്യമായ 7Li3+ ഇൻജക്ഷൻ നിരക്ക് നൽകുന്നതിന് ബയസ് വോൾട്ടേജ് തിരഞ്ഞെടുത്തു.
തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന അബ്ലേഷൻ പ്ലാസ്മയിൽ 7Li3+ മാത്രമല്ല, മറ്റ് ചാർജ് സ്റ്റേറ്റുകളിലെ ലിഥിയവും മലിനീകരണ ഘടകങ്ങളും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, അവ ഒരേസമയം RFQ ലീനിയർ ആക്സിലറേറ്ററിലേക്ക് കൊണ്ടുപോകുന്നു.RFQ ലിനാക് ഉപയോഗിച്ചുള്ള പരീക്ഷണങ്ങൾ ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നതിന് മുമ്പ്, പ്ലാസ്മയിലെ അയോണുകളുടെ ഘടനയും ഊർജ്ജ വിതരണവും പഠിക്കാൻ ഓഫ്‌ലൈൻ ടൈം ഓഫ് ഫ്ലൈറ്റ് (TOF) വിശകലനം നടത്തി.വിശദമായ വിശകലന സജ്ജീകരണവും നിരീക്ഷിച്ച സ്റ്റേറ്റ്-ഓഫ്-ചാർജ് വിതരണങ്ങളും രീതികൾ വിഭാഗത്തിൽ വിശദീകരിച്ചിരിക്കുന്നു.ചിത്രം 3-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, 7Li3+ അയോണുകളാണ് പ്രധാന കണങ്ങളെന്ന് വിശകലനം കാണിച്ചു, എല്ലാ കണങ്ങളുടെയും ഏകദേശം 54% വരും. വിശകലനം അനുസരിച്ച്, അയോൺ ബീം ഔട്ട്പുട്ട് പോയിന്റിലെ 7Li3+ അയോൺ കറന്റ് 1.87 mA ആയി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു.ത്വരിതപ്പെടുത്തിയ പരിശോധനകളിൽ, വികസിക്കുന്ന പ്ലാസ്മയിൽ 79 mT സോളിനോയിഡ് ഫീൽഡ് പ്രയോഗിക്കുന്നു.തൽഫലമായി, പ്ലാസ്മയിൽ നിന്ന് വേർതിരിച്ചെടുക്കുകയും ഡിറ്റക്ടറിൽ നിരീക്ഷിക്കുകയും ചെയ്ത 7Li3+ കറന്റ് 30 മടങ്ങ് വർദ്ധിച്ചു.
ടൈം ഓഫ് ഫ്ലൈറ്റ് വിശകലനം വഴി ലഭിച്ച ലേസർ ജനറേറ്റഡ് പ്ലാസ്മയിലെ അയോണുകളുടെ ഭിന്നസംഖ്യകൾ.7Li1+, 7Li2+ അയോണുകൾ യഥാക്രമം അയോൺ ബീമിന്റെ 5%, 25% എന്നിങ്ങനെയാണ്.6Li കണങ്ങളുടെ കണ്ടെത്തിയ അംശം പരീക്ഷണ പിശകിനുള്ളിൽ ലിഥിയം ഫോയിൽ ടാർഗെറ്റിലെ 6Li (7.6%) ന്റെ സ്വാഭാവിക ഉള്ളടക്കവുമായി യോജിക്കുന്നു.നേരിയ ഓക്സിജൻ മലിനീകരണം (6.2%) നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു, പ്രധാനമായും O1+ (2.1%), O2+ (1.5%), ഇത് ലിഥിയം ഫോയിൽ ടാർഗെറ്റിന്റെ ഉപരിതലത്തിലെ ഓക്സിഡേഷൻ മൂലമാകാം.
മുമ്പ് സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ, RFQ ലിനാക്കിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുന്നതിന് മുമ്പ് ലിഥിയം പ്ലാസ്മ ഒരു ഫീൽഡ് ഇല്ലാത്ത പ്രദേശത്ത് ഒഴുകുന്നു.RFQ ലിനാക്കിന്റെ ഇൻപുട്ടിൽ ഒരു ലോഹ പാത്രത്തിൽ 6 മില്ലീമീറ്റർ വ്യാസമുള്ള ദ്വാരമുണ്ട്, ബയസ് വോൾട്ടേജ് 52 kV ആണ്.RFQ ഇലക്‌ട്രോഡ് വോൾട്ടേജ് 100 MHz-ൽ ±29 kV വേഗത്തിൽ മാറുന്നുണ്ടെങ്കിലും, RFQ ആക്സിലറേറ്റർ ഇലക്ട്രോഡുകൾക്ക് പൂജ്യത്തിന്റെ ശരാശരി സാധ്യതയുള്ളതിനാൽ വോൾട്ടേജ് അക്ഷീയ ത്വരണം ഉണ്ടാക്കുന്നു.അപ്പേർച്ചറിനും RFQ ഇലക്ട്രോഡിന്റെ അരികിനും ഇടയിലുള്ള 10 mm വിടവിൽ ഉണ്ടാകുന്ന ശക്തമായ വൈദ്യുത മണ്ഡലം കാരണം, അപ്പെർച്ചറിലെ പ്ലാസ്മയിൽ നിന്ന് പോസിറ്റീവ് പ്ലാസ്മ അയോണുകൾ മാത്രമേ വേർതിരിച്ചെടുക്കൂ.പരമ്പരാഗത അയോൺ ഡെലിവറി സിസ്റ്റങ്ങളിൽ, അയോണുകളെ പ്ലാസ്മയിൽ നിന്ന് ഒരു വൈദ്യുത മണ്ഡലം ഉപയോഗിച്ച് RFQ ആക്സിലറേറ്ററിന് മുന്നിൽ നിന്ന് വേർതിരിക്കുന്നു, തുടർന്ന് ഒരു ബീം ഫോക്കസിംഗ് ഘടകം ഉപയോഗിച്ച് RFQ അപ്പർച്ചറിലേക്ക് ഫോക്കസ് ചെയ്യുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, തീവ്രമായ ന്യൂട്രോൺ ഉറവിടത്തിന് ആവശ്യമായ തീവ്രമായ കനത്ത അയോൺ ബീമുകൾക്ക്, സ്പേസ് ചാർജ് ഇഫക്റ്റുകൾ മൂലമുള്ള നോൺ-ലീനിയർ വികർഷണ ശക്തികൾ അയോൺ ട്രാൻസ്പോർട്ട് സിസ്റ്റത്തിൽ ഗണ്യമായ ബീം കറന്റ് നഷ്ടത്തിലേക്ക് നയിച്ചേക്കാം, ഇത് ത്വരിതപ്പെടുത്താൻ കഴിയുന്ന പീക്ക് കറന്റ് പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു.ഞങ്ങളുടെ DPIS-ൽ, ഉയർന്ന തീവ്രതയുള്ള അയോണുകൾ ഒരു ഡ്രിഫ്റ്റിംഗ് പ്ലാസ്മയായി നേരിട്ട് RFQ അപ്പേർച്ചറിന്റെ എക്സിറ്റ് പോയിന്റിലേക്ക് കൊണ്ടുപോകുന്നു, അതിനാൽ സ്‌പേസ് ചാർജ് കാരണം അയോൺ ബീം നഷ്ടപ്പെടുന്നില്ല.ഈ പ്രകടനത്തിനിടയിൽ, ഡിപിഐഎസ് ആദ്യമായി ഒരു ലിഥിയം-അയൺ ബീമിൽ പ്രയോഗിച്ചു.
കുറഞ്ഞ ഊർജമുള്ള ഉയർന്ന കറന്റ് അയോൺ ബീമുകൾ ഫോക്കസ് ചെയ്യുന്നതിനും ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നതിനുമായി വികസിപ്പിച്ചെടുത്തതാണ് RFQ ഘടന.22 keV/n ഇംപ്ലാന്റ് ഊർജ്ജത്തിൽ നിന്ന് 204 keV/n വരെ 7Li3+ അയോണുകൾ ത്വരിതപ്പെടുത്താൻ ഞങ്ങൾ RFQ ഉപയോഗിച്ചു.പ്ലാസ്മയിൽ കുറഞ്ഞ ചാർജുള്ള ലിഥിയവും മറ്റ് കണങ്ങളും പ്ലാസ്മയിൽ നിന്ന് വേർതിരിച്ചെടുക്കുകയും RFQ അപ്പർച്ചറിലേക്ക് കുത്തിവയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നുവെങ്കിലും, RFQ ലിനാക്ക് 7Li3+ ന് അടുത്ത് ചാർജ്-ടു-മാസ് അനുപാതം (Q/A) ഉള്ള അയോണുകളെ ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നു.
അത്തിപ്പഴത്തിൽ.അത്തിപ്പഴത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, RFQ ലിനാക്കിന്റെയും ഫാരഡെ കപ്പിന്റെയും (FC) ഔട്ട്പുട്ടിൽ നിലവിലുള്ള ട്രാൻസ്ഫോർമർ (CT) കണ്ടെത്തിയ തരംഗരൂപങ്ങൾ ചിത്രം 4 കാണിക്കുന്നു.2. സിഗ്നലുകൾ തമ്മിലുള്ള സമയ ഷിഫ്റ്റ് ഡിറ്റക്ടറിന്റെ സ്ഥാനത്ത് ഫ്ലൈറ്റ് സമയത്തിന്റെ വ്യത്യാസമായി വ്യാഖ്യാനിക്കാം.CT യിൽ അളക്കുന്ന പീക്ക് അയോൺ കറന്റ് 43 mA ആയിരുന്നു.RT സ്ഥാനത്ത്, രജിസ്റ്റർ ചെയ്ത ബീമിൽ കണക്കാക്കിയ ഊർജ്ജത്തിലേക്ക് ത്വരിതപ്പെടുത്തിയ അയോണുകൾ മാത്രമല്ല, വേണ്ടത്ര ത്വരിതപ്പെടുത്താത്ത 7Li3+ ഒഴികെയുള്ള അയോണുകളും അടങ്ങിയിരിക്കാം.എന്നിരുന്നാലും, ക്യുഡിയും പിസിയും ഉപയോഗിച്ച് കണ്ടെത്തിയ അയോൺ കറന്റ് ഫോമുകളുടെ സാമ്യം സൂചിപ്പിക്കുന്നത്, അയോൺ കറന്റ് പ്രധാനമായും ത്വരിതപ്പെടുത്തിയ 7Li3+ ആണ്, കൂടാതെ പിസിയിലെ കറന്റിന്റെ പീക്ക് മൂല്യം കുറയുന്നത് QD-യും പിസിയും തമ്മിലുള്ള അയോൺ കൈമാറ്റ സമയത്ത് ബീം നഷ്ടം മൂലമാണ്. പി.സി.നഷ്ടങ്ങൾ എൻവലപ്പ് സിമുലേഷനും ഇത് സ്ഥിരീകരിക്കുന്നു.7Li3+ ബീം കറന്റ് കൃത്യമായി അളക്കാൻ, അടുത്ത വിഭാഗത്തിൽ വിവരിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ഒരു ദ്വിധ്രുവ കാന്തം ഉപയോഗിച്ച് ബീം വിശകലനം ചെയ്യുന്നു.
ഡിറ്റക്ടർ സ്ഥാനങ്ങളിൽ CT (കറുത്ത കർവ്), FC (ചുവന്ന കർവ്) എന്നിവയിൽ രേഖപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്ന ത്വരിതപ്പെടുത്തിയ ബീമിന്റെ ഓസില്ലോഗ്രാമുകൾ.ലേസർ പ്ലാസ്മ ജനറേഷൻ സമയത്ത് ഒരു ഫോട്ടോഡിറ്റക്റ്റർ വഴി ലേസർ വികിരണം കണ്ടെത്തുന്നതിലൂടെ ഈ അളവുകൾ ട്രിഗർ ചെയ്യപ്പെടുന്നു.ബ്ലാക്ക് കർവ് RFQ ലിനാക് ഔട്ട്‌പുട്ടുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഒരു CT-ൽ അളക്കുന്ന തരംഗരൂപം കാണിക്കുന്നു.RFQ ലിനാക്കിന്റെ സാമീപ്യം കാരണം, ഡിറ്റക്ടർ 100 MHz RF നോയ്സ് എടുക്കുന്നു, അതിനാൽ ഡിറ്റക്ഷൻ സിഗ്നലിൽ സൂപ്പർഇമ്പോസ് ചെയ്തിരിക്കുന്ന 100 MHz റെസൊണന്റ് RF സിഗ്നൽ നീക്കം ചെയ്യാൻ 98 MHz ലോ പാസ് FFT ഫിൽട്ടർ പ്രയോഗിച്ചു.അനലിറ്റിക്കൽ കാന്തം 7Li3+ അയോൺ ബീമിനെ നയിക്കുമ്പോൾ ചുവന്ന വക്രം FC-ൽ തരംഗരൂപം കാണിക്കുന്നു.ഈ കാന്തികക്ഷേത്രത്തിൽ, 7Li3+ കൂടാതെ, N6+, O7+ എന്നിവയും കടത്തിവിടാം.
RFQ ലിനാക്കിന് ശേഷമുള്ള അയോൺ ബീം മൂന്ന് ക്വാഡ്രുപോൾ ഫോക്കസിംഗ് കാന്തങ്ങളാൽ ഫോക്കസ് ചെയ്യപ്പെടുന്നു, തുടർന്ന് അയോൺ ബീമിലെ മാലിന്യങ്ങൾ വേർതിരിച്ചെടുക്കാൻ ദ്വിധ്രുവ കാന്തങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് വിശകലനം ചെയ്യുന്നു.0.268 T കാന്തികക്ഷേത്രം 7Li3+ ബീമുകളെ FC-യിലേക്ക് നയിക്കുന്നു.ഈ കാന്തികക്ഷേത്രത്തിന്റെ കണ്ടെത്തൽ തരംഗരൂപം ചിത്രം 4-ൽ ചുവന്ന വക്രമായി കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. പീക്ക് ബീം കറന്റ് 35 mA-ൽ എത്തുന്നു, ഇത് നിലവിലുള്ള പരമ്പരാഗത ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് ആക്സിലറേറ്ററുകളിൽ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന ഒരു സാധാരണ Li3+ ബീമിനെക്കാൾ 100 മടങ്ങ് കൂടുതലാണ്.ബീം പൾസ് വീതി പരമാവധി പകുതിയിൽ പൂർണ്ണ വീതിയിൽ 2.0 µs ആണ്.ദ്വിധ്രുവ കാന്തികക്ഷേത്രമുള്ള 7Li3+ ബീം കണ്ടെത്തുന്നത് വിജയകരമായ ബഞ്ചിംഗും ബീം ത്വരിതപ്പെടുത്തലും സൂചിപ്പിക്കുന്നു.ദ്വിധ്രുവത്തിന്റെ കാന്തിക മണ്ഡലം സ്കാൻ ചെയ്യുമ്പോൾ എഫ്‌സി കണ്ടെത്തിയ അയോൺ ബീം കറന്റ് ചിത്രം 5-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. മറ്റ് കൊടുമുടികളിൽ നിന്ന് നന്നായി വേർതിരിച്ച് ഒരു വൃത്തിയുള്ള ഒറ്റ കൊടുമുടി നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു.RFQ ലിനാക്ക് രൂപകല്പന ഊർജ്ജത്തിലേക്ക് ത്വരിതപ്പെടുത്തിയ എല്ലാ അയോണുകളും ഒരേ വേഗതയുള്ളതിനാൽ, ഒരേ Q/A ഉള്ള അയോൺ ബീമുകളെ ദ്വിധ്രുവ കാന്തിക മണ്ഡലങ്ങളാൽ വേർതിരിക്കാൻ പ്രയാസമാണ്.അതിനാൽ, നമുക്ക് 7Li3+ നെ N6+ അല്ലെങ്കിൽ O7+ എന്നിവയിൽ നിന്ന് വേർതിരിച്ചറിയാൻ കഴിയില്ല.എന്നിരുന്നാലും, അയൽ സംസ്ഥാനങ്ങളിൽ നിന്ന് മാലിന്യങ്ങളുടെ അളവ് കണക്കാക്കാം.ഉദാഹരണത്തിന്, N7+, N5+ എന്നിവ എളുപ്പത്തിൽ വേർതിരിക്കാനാകും, അതേസമയം N6+ അശുദ്ധിയുടെ ഭാഗമായിരിക്കാം കൂടാതെ N7+, N5+ എന്നിവയ്ക്ക് തുല്യമായ അളവിൽ തന്നെ ഉണ്ടായിരിക്കുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.കണക്കാക്കിയ മലിനീകരണ തോത് ഏകദേശം 2% ആണ്.
ഒരു ദ്വിധ്രുവ കാന്തികക്ഷേത്രം സ്കാൻ ചെയ്യുന്നതിലൂടെ ലഭിക്കുന്ന ബീം ഘടകം സ്പെക്ട്ര.0.268 T ലെ കൊടുമുടി 7Li3+, N6+ എന്നിവയുമായി യോജിക്കുന്നു.പീക്ക് വീതി സ്ലിറ്റിലെ ബീമിന്റെ വലുപ്പത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.വിശാലമായ കൊടുമുടികൾ ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും, 7Li3+ 6Li3+, O6+, N5+ എന്നിവയിൽ നിന്ന് നന്നായി വേർതിരിക്കുന്നു, എന്നാൽ O7+, N6+ എന്നിവയിൽ നിന്ന് മോശമായി വേർതിരിക്കുന്നു.
FC-യുടെ സ്ഥാനത്ത്, ബീം പ്രൊഫൈൽ ഒരു പ്ലഗ്-ഇൻ സിന്റിലേറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് ഉറപ്പിക്കുകയും ചിത്രം 6-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ഒരു വേഗതയേറിയ ഡിജിറ്റൽ ക്യാമറ ഉപയോഗിച്ച് റെക്കോർഡ് ചെയ്യുകയും ചെയ്തു. 35 mA കറന്റുള്ള 7Li3+ പൾസ്ഡ് ബീം കണക്കാക്കിയ RFQ-ലേക്ക് ത്വരിതപ്പെടുത്തിയതായി കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. 204 keV/n ഊർജ്ജം, ഇത് 1.4 MeV ന് തുല്യമാണ്, കൂടാതെ FC ഡിറ്റക്ടറിലേക്ക് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നു.
ഒരു പ്രീ-എഫ്‌സി സിന്റിലേറ്റർ സ്‌ക്രീനിൽ ബീം പ്രൊഫൈൽ നിരീക്ഷിച്ചു (ഫിജി, 2.3.0, https://imagej.net/software/fiji/ നിറമുള്ളത്).ഡിസൈൻ എനർജി RFQ-ലേക്ക് Li3+ അയോൺ ബീമിന്റെ ത്വരണം നയിക്കാൻ അനലിറ്റിക്കൽ ദ്വിധ്രുവ കാന്തത്തിന്റെ കാന്തികക്ഷേത്രം ട്യൂൺ ചെയ്തു.വികലമായ സിന്റിലേറ്റർ മെറ്റീരിയൽ മൂലമാണ് പച്ച നിറത്തിലുള്ള നീല ഡോട്ടുകൾ ഉണ്ടാകുന്നത്.
ഒരു സോളിഡ് ലിഥിയം ഫോയിലിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ലേസർ അബ്ലേഷൻ വഴി ഞങ്ങൾ 7Li3+ അയോണുകളുടെ ജനറേഷൻ നേടി, DPIS ഉപയോഗിച്ച് പ്രത്യേകം രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത RFQ ലിനാക് ഉപയോഗിച്ച് ഉയർന്ന കറന്റ് അയോൺ ബീം പിടിച്ചെടുക്കുകയും ത്വരിതപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്തു.1.4 MeV ബീം എനർജിയിൽ, കാന്തത്തിന്റെ വിശകലനത്തിന് ശേഷം FC-ൽ എത്തിയ 7Li3+ ന്റെ പീക്ക് കറന്റ് 35 mA ആയിരുന്നു.വിപരീത ചലനാത്മകതയുള്ള ഒരു ന്യൂട്രോൺ ഉറവിടം നടപ്പിലാക്കുന്നതിന്റെ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട ഭാഗം പരീക്ഷണാത്മകമായി നടപ്പിലാക്കിയതായി ഇത് സ്ഥിരീകരിക്കുന്നു.പേപ്പറിന്റെ ഈ ഭാഗത്ത്, ഉയർന്ന ഊർജ്ജ ആക്സിലറേറ്ററുകളും ന്യൂട്രോൺ ടാർഗെറ്റ് സ്റ്റേഷനുകളും ഉൾപ്പെടെ ഒരു കോംപാക്റ്റ് ന്യൂട്രോൺ ഉറവിടത്തിന്റെ മുഴുവൻ രൂപകൽപ്പനയും ചർച്ചചെയ്യും.ഞങ്ങളുടെ ലബോറട്ടറിയിൽ നിലവിലുള്ള സംവിധാനങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് ലഭിച്ച ഫലങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ് ഡിസൈൻ.ലിഥിയം ഫോയിലും RFQ ലിനാക്കും തമ്മിലുള്ള ദൂരം കുറയ്ക്കുന്നതിലൂടെ അയോൺ ബീമിന്റെ പീക്ക് കറന്റ് കൂടുതൽ വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയുമെന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്.അരി.7 ആക്സിലറേറ്ററിലെ നിർദ്ദിഷ്ട കോംപാക്റ്റ് ന്യൂട്രോൺ ഉറവിടത്തിന്റെ മുഴുവൻ ആശയവും ചിത്രീകരിക്കുന്നു.
ആക്സിലറേറ്ററിലെ നിർദ്ദിഷ്ട കോംപാക്റ്റ് ന്യൂട്രോൺ ഉറവിടത്തിന്റെ ആശയപരമായ രൂപകൽപ്പന (ഫ്രീകാഡ്, 0.19, https://www.freecadweb.org/ വരച്ചത്).വലത്തുനിന്ന് ഇടത്തേക്ക്: ലേസർ അയോൺ സോഴ്സ്, സോളിനോയിഡ് മാഗ്നറ്റ്, RFQ ലിനാക്ക്, മീഡിയം എനർജി ബീം ട്രാൻസ്ഫർ (MEBT), IH ലിനാക്ക്, ന്യൂട്രോൺ ജനറേഷനുള്ള ഇന്ററാക്ഷൻ ചേമ്പർ.ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന ന്യൂട്രോൺ ബീമുകളുടെ ഇടുങ്ങിയ ദിശയിലുള്ള സ്വഭാവം കാരണം റേഡിയേഷൻ സംരക്ഷണം പ്രാഥമികമായി മുന്നോട്ടുള്ള ദിശയിലാണ് നൽകുന്നത്.
RFQ ലിനാക്കിന് ശേഷം, ഇന്റർ-ഡിജിറ്റൽ എച്ച്-സ്ട്രക്ചറിന്റെ (IH ലിനാക്) 30 ലിനാക്കിന്റെ കൂടുതൽ ത്വരിതപ്പെടുത്തൽ ആസൂത്രണം ചെയ്തിട്ടുണ്ട്.IH ലിനാക്കുകൾ ഒരു π-മോഡ് ഡ്രിഫ്റ്റ് ട്യൂബ് ഘടന ഉപയോഗിച്ച് ഒരു നിശ്ചിത വേഗതയിൽ ഉയർന്ന വൈദ്യുത ഫീൽഡ് ഗ്രേഡിയന്റുകൾ നൽകുന്നു.1D രേഖാംശ ഡൈനാമിക്‌സ് സിമുലേഷനും 3D ഷെൽ സിമുലേഷനും അടിസ്ഥാനമാക്കിയാണ് ആശയപരമായ പഠനം നടത്തിയത്.ന്യായമായ ഡ്രിഫ്റ്റ് ട്യൂബ് വോൾട്ടേജും (450 കെ.വി.യിൽ താഴെ) ശക്തമായ ഫോക്കസിംഗ് കാന്തികവുമുള്ള 100 മെഗാഹെർട്‌സ് ഐഎച്ച് ലിനാക്ക് 1.8 മീറ്റർ അകലത്തിൽ 40 എംഎ ബീമിനെ 1.4 മുതൽ 14 മെവി വരെ ത്വരിതപ്പെടുത്തുമെന്ന് കണക്കുകൂട്ടലുകൾ കാണിക്കുന്നു.ആക്സിലറേറ്റർ ശൃംഖലയുടെ അറ്റത്തുള്ള ഊർജ്ജ വിതരണം ± 0.4 MeV ആയി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് ന്യൂട്രോൺ പരിവർത്തന ലക്ഷ്യം ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന ന്യൂട്രോണുകളുടെ ഊർജ്ജ സ്പെക്ട്രത്തെ കാര്യമായി ബാധിക്കുന്നില്ല.കൂടാതെ, ബീം എമിസിവിറ്റി ഒരു ചെറിയ ബീം സ്പോട്ടിലേക്ക് ബീമിനെ ഫോക്കസ് ചെയ്യാൻ പര്യാപ്തമാണ്, ഒരു ഇടത്തരം ശക്തിക്കും വലിപ്പമുള്ള ക്വാഡ്രുപോൾ കാന്തത്തിന് സാധാരണയായി ആവശ്യമുള്ളതിനേക്കാൾ കുറവാണ്.RFQ ലിനാക്കും IH ലിനാക്കും തമ്മിലുള്ള മീഡിയം എനർജി ബീം (MEBT) ട്രാൻസ്മിഷനിൽ, ബീംഫോമിംഗ് ഘടന നിലനിർത്താൻ ബീംഫോർമിംഗ് റെസൊണേറ്റർ ഉപയോഗിക്കുന്നു.സൈഡ് ബീമിന്റെ വലിപ്പം നിയന്ത്രിക്കാൻ മൂന്ന് ക്വാഡ്രുപോൾ കാന്തങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.ഈ ഡിസൈൻ തന്ത്രം പല ആക്സിലറേറ്ററുകളിലും ഉപയോഗിച്ചിട്ടുണ്ട്31,32,33.അയോൺ സ്രോതസ്സ് മുതൽ ടാർഗെറ്റ് ചേമ്പർ വരെയുള്ള മുഴുവൻ സിസ്റ്റത്തിന്റെയും ആകെ ദൈർഘ്യം 8 മീറ്ററിൽ കുറവാണെന്ന് കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് ഒരു സാധാരണ സെമി-ട്രെയിലർ ട്രക്കിൽ ഉൾക്കൊള്ളിക്കാനാകും.
ലീനിയർ ആക്സിലറേറ്ററിന് ശേഷം ന്യൂട്രോൺ പരിവർത്തന ലക്ഷ്യം നേരിട്ട് ഇൻസ്റ്റാൾ ചെയ്യപ്പെടും.വിപരീത ചലനാത്മക സാഹചര്യങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് മുൻ പഠനങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ഞങ്ങൾ ടാർഗെറ്റ് സ്റ്റേഷൻ ഡിസൈനുകൾ ചർച്ച ചെയ്യുന്നു23.റിപ്പോർട്ടുചെയ്ത പരിവർത്തന ലക്ഷ്യങ്ങളിൽ ഖര വസ്തുക്കളും (പോളിപ്രൊഫൈലിൻ (C3H6), ടൈറ്റാനിയം ഹൈഡ്രൈഡും (TiH2)) വാതക ലക്ഷ്യ സംവിധാനങ്ങളും ഉൾപ്പെടുന്നു.ഓരോ ലക്ഷ്യത്തിനും ഗുണങ്ങളും ദോഷങ്ങളുമുണ്ട്.സോളിഡ് ടാർഗെറ്റുകൾ കൃത്യമായ കനം നിയന്ത്രണം അനുവദിക്കുന്നു.ലക്ഷ്യം കനംകുറഞ്ഞാൽ, ന്യൂട്രോൺ ഉൽപാദനത്തിന്റെ സ്പേഷ്യൽ ക്രമീകരണം കൂടുതൽ കൃത്യമാണ്.എന്നിരുന്നാലും, അത്തരം ലക്ഷ്യങ്ങളിൽ ഇപ്പോഴും ഒരു പരിധിവരെ അനാവശ്യ ആണവ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളും വികിരണങ്ങളും ഉണ്ടായേക്കാം.മറുവശത്ത്, ന്യൂക്ലിയർ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന്റെ പ്രധാന ഉൽപന്നമായ 7Be യുടെ ഉൽപ്പാദനം ഒഴിവാക്കിക്കൊണ്ട് ഒരു ഹൈഡ്രജൻ ലക്ഷ്യത്തിന് ശുദ്ധമായ അന്തരീക്ഷം നൽകാൻ കഴിയും.എന്നിരുന്നാലും, ഹൈഡ്രജൻ ഒരു ദുർബലമായ തടസ്സ ശേഷിയുള്ളതിനാൽ മതിയായ ഊർജ്ജം പുറത്തുവിടുന്നതിന് വലിയ ഭൗതിക അകലം ആവശ്യമാണ്.TOF അളവുകൾക്ക് ഇത് അൽപ്പം പ്രതികൂലമാണ്.കൂടാതെ, ഒരു ഹൈഡ്രജൻ ടാർഗെറ്റ് മുദ്രയിടുന്നതിന് ഒരു നേർത്ത ഫിലിം ഉപയോഗിക്കുന്നുവെങ്കിൽ, നേർത്ത ഫിലിമും സംഭവ ലിഥിയം ബീമും സൃഷ്ടിക്കുന്ന ഗാമാ കിരണങ്ങളുടെ ഊർജ്ജ നഷ്ടം കണക്കിലെടുക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.
LICORNE പോളിപ്രൊഫൈലിൻ ടാർഗെറ്റുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, ടാർഗെറ്റ് സിസ്റ്റം ടാന്റലം ഫോയിൽ ഉപയോഗിച്ച് അടച്ച ഹൈഡ്രജൻ സെല്ലുകളിലേക്ക് നവീകരിച്ചു.7Li34-ന് 100 nA എന്ന ബീം കറന്റ് കണക്കാക്കിയാൽ, രണ്ട് ടാർഗെറ്റ് സിസ്റ്റങ്ങൾക്കും 107 n/s/sr വരെ ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയും.ഞങ്ങളുടെ നിർദ്ദിഷ്ട ന്യൂട്രോൺ ഉറവിടത്തിലേക്ക് ഈ ക്ലെയിം ചെയ്ത ന്യൂട്രോൺ വിളവ് പരിവർത്തനം പ്രയോഗിച്ചാൽ, ഓരോ ലേസർ പൾസിനും 7 × 10-8 C ലിഥിയം-ഡ്രൈവ് ബീം ലഭിക്കും.ഇതിനർത്ഥം, ഒരു സെക്കൻഡിൽ രണ്ട് തവണ മാത്രം ലേസർ പ്രയോഗിച്ചാൽ, തുടർച്ചയായ ബീം ഉപയോഗിച്ച് ഒരു സെക്കൻഡിൽ LICORNE ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയുന്നതിനേക്കാൾ 40% കൂടുതൽ ന്യൂട്രോണുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു.ലേസറിന്റെ ഉത്തേജന ആവൃത്തി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെ മൊത്തം ഫ്ലക്സ് എളുപ്പത്തിൽ വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയും.വിപണിയിൽ 1 kHz ലേസർ സിസ്റ്റം ഉണ്ടെന്ന് ഞങ്ങൾ അനുമാനിക്കുകയാണെങ്കിൽ, ശരാശരി ന്യൂട്രോൺ ഫ്ലക്സ് 7 × 109 n/s/sr വരെ എളുപ്പത്തിൽ അളക്കാൻ കഴിയും.
പ്ലാസ്റ്റിക് ടാർഗെറ്റുകളുള്ള ഉയർന്ന ആവർത്തന നിരക്ക് സംവിധാനങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ, ടാർഗെറ്റുകളിൽ താപ ഉൽപ്പാദനം നിയന്ത്രിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്, കാരണം, ഉദാഹരണത്തിന്, പോളിപ്രൊഫൈലിൻ 145-175 °C കുറഞ്ഞ ദ്രവണാങ്കവും 0.1-0.22 W/ കുറഞ്ഞ താപ ചാലകതയും ഉണ്ട്. m/K.ഒരു 14 MeV ലിഥിയം-അയൺ ബീമിന്, ബീം ഊർജ്ജത്തെ പ്രതികരണ പരിധിയിലേക്ക് (13.098 MeV) കുറയ്ക്കുന്നതിന് 7 µm കട്ടിയുള്ള പോളിപ്രൊഫൈലിൻ ലക്ഷ്യം മതിയാകും.ടാർഗെറ്റിലേക്ക് ഒരു ലേസർ ഷോട്ടിലൂടെ സൃഷ്ടിക്കുന്ന അയോണുകളുടെ മൊത്തം പ്രഭാവം കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ, പോളിപ്രൊഫൈലിൻ വഴി ലിഥിയം അയോണുകളുടെ ഊർജ്ജ പ്രകാശനം 64 mJ/പൾസ് ആയി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു.10 മില്ലിമീറ്റർ വ്യാസമുള്ള ഒരു സർക്കിളിൽ എല്ലാ ഊർജ്ജവും കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നുവെന്ന് കരുതുക, ഓരോ പൾസും ഏകദേശം 18 കെ/പൾസിന്റെ താപനില വർദ്ധനവിന് തുല്യമാണ്.വികിരണമോ മറ്റ് താപനഷ്ടങ്ങളോ ഇല്ലാതെ, എല്ലാ ഊർജ്ജ നഷ്ടങ്ങളും താപമായി സംഭരിക്കപ്പെടുമെന്ന ലളിതമായ അനുമാനത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയാണ് പോളിപ്രൊഫൈലിൻ ടാർഗെറ്റുകളിൽ ഊർജ്ജം റിലീസ് ചെയ്യുന്നത്.സെക്കൻഡിൽ പൾസുകളുടെ എണ്ണം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് താപം വർധിപ്പിക്കുന്നത് ഇല്ലാതാക്കേണ്ടതിനാൽ, അതേ പോയിന്റിൽ ഊർജം റിലീസ് ചെയ്യാതിരിക്കാൻ നമുക്ക് സ്ട്രിപ്പ് ടാർഗെറ്റുകൾ ഉപയോഗിക്കാം.100 Hz ലേസർ ആവർത്തന നിരക്ക് ഉള്ള ഒരു ടാർഗെറ്റിൽ 10 mm ബീം സ്പോട്ട് അനുമാനിക്കുകയാണെങ്കിൽ, പോളിപ്രൊഫൈലിൻ ടേപ്പിന്റെ സ്കാനിംഗ് വേഗത 1 m/s ആയിരിക്കും.ബീം സ്പോട്ട് ഓവർലാപ്പ് അനുവദിച്ചാൽ ഉയർന്ന ആവർത്തന നിരക്ക് സാധ്യമാണ്.
ഹൈഡ്രജൻ ബാറ്ററികൾ ഉപയോഗിച്ചുള്ള ടാർഗെറ്റുകളും ഞങ്ങൾ അന്വേഷിച്ചു, കാരണം ടാർഗെറ്റിന് കേടുപാടുകൾ വരുത്താതെ ശക്തമായ ഡ്രൈവ് ബീമുകൾ ഉപയോഗിക്കാം.ഗ്യാസ് ചേമ്പറിന്റെ നീളവും ഉള്ളിലെ ഹൈഡ്രജൻ മർദ്ദവും മാറ്റി ന്യൂട്രോൺ ബീം എളുപ്പത്തിൽ ട്യൂൺ ചെയ്യാൻ കഴിയും.ടാർഗെറ്റിന്റെ വാതക മേഖലയെ വാക്വമിൽ നിന്ന് വേർതിരിക്കുന്നതിന് ആക്സിലറേറ്ററുകളിൽ നേർത്ത മെറ്റൽ ഫോയിലുകൾ പലപ്പോഴും ഉപയോഗിക്കുന്നു.അതിനാൽ, ഫോയിലിലെ ഊർജ്ജനഷ്ടം നികത്താൻ സംഭവ ലിഥിയം-അയൺ ബീമിന്റെ ഊർജ്ജം വർദ്ധിപ്പിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.റിപ്പോർട്ട് 35-ൽ വിവരിച്ചിരിക്കുന്ന ടാർഗെറ്റ് അസംബ്ലിയിൽ 3.5 സെന്റീമീറ്റർ നീളമുള്ള ഒരു അലുമിനിയം കണ്ടെയ്നർ 1.5 എടിഎം H2 വാതക മർദ്ദം ഉണ്ടായിരുന്നു.16.75 MeV ലിഥിയം അയൺ ബീം എയർ-കൂൾഡ് 2.7 µm Ta ഫോയിൽ വഴി ബാറ്ററിയിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുന്നു, ബാറ്ററിയുടെ അവസാനത്തിലുള്ള ലിഥിയം അയൺ ബീമിന്റെ ഊർജ്ജം പ്രതികരണ പരിധിയിലേക്ക് കുറയുന്നു.ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ ബീം എനർജി 14.0 MeV-ൽ നിന്ന് 16.75 MeV-ലേക്ക് വർധിപ്പിക്കാൻ, IH ലിനാക്ക് ഏകദേശം 30 സെന്റീമീറ്റർ നീളത്തിൽ വർദ്ധിപ്പിക്കേണ്ടതുണ്ട്.
ഗ്യാസ് സെൽ ലക്ഷ്യങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള ന്യൂട്രോണുകളുടെ ഉദ്വമനവും പഠിച്ചു.മുകളിൽ പറഞ്ഞ LICORNE വാതക ലക്ഷ്യങ്ങൾക്കായി, GEANT436 സിമുലേഷനുകൾ കാണിക്കുന്നത്, ചിത്രം 1 ൽ [37] കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ഉയർന്ന ഓറിയന്റഡ് ന്യൂട്രോണുകൾ കോണിനുള്ളിൽ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു എന്നാണ്.റഫറൻസ് 35 കാണിക്കുന്നത് 0.7 മുതൽ 3.0 MeV വരെയുള്ള ഊർജ്ജ ശ്രേണിയാണ്, പ്രധാന ബീമിന്റെ വ്യാപനത്തിന്റെ ദിശയുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ പരമാവധി കോൺ തുറക്കൽ 19.5° ആണ്.ഉയർന്ന ഓറിയന്റഡ് ന്യൂട്രോണുകൾക്ക് മിക്ക കോണുകളിലും ഷീൽഡിംഗ് മെറ്റീരിയലിന്റെ അളവ് ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കാനും ഘടനയുടെ ഭാരം കുറയ്ക്കാനും അളക്കൽ ഉപകരണങ്ങളുടെ ഇൻസ്റ്റാളേഷനിൽ കൂടുതൽ വഴക്കം നൽകാനും കഴിയും.റേഡിയേഷൻ സംരക്ഷണത്തിന്റെ വീക്ഷണകോണിൽ, ന്യൂട്രോണുകൾക്ക് പുറമേ, ഈ വാതക ലക്ഷ്യം സെൻട്രോയിഡ് കോർഡിനേറ്റ് സിസ്റ്റത്തിൽ ഐസോട്രോപ്പിക്കൽ 478 കെവി ഗാമാ കിരണങ്ങൾ പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു.ഈ γ-കിരണങ്ങൾ 7Be decay, 7Li deexcitation എന്നിവയുടെ ഫലമായി ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് പ്രാഥമിക Li ബീം ഇൻപുട്ട് വിൻഡോ Ta-യിൽ അടിക്കുമ്പോൾ സംഭവിക്കുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, കട്ടിയുള്ള 35 Pb/Cu സിലിണ്ടർ കോളിമേറ്റർ ചേർക്കുന്നതിലൂടെ, പശ്ചാത്തലം ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കാൻ കഴിയും.
ഒരു ബദൽ ലക്ഷ്യമെന്ന നിലയിൽ, ഒരാൾക്ക് ഒരു പ്ലാസ്മ വിൻഡോ ഉപയോഗിക്കാം [39, 40], ഇത് താരതമ്യേന ഉയർന്ന ഹൈഡ്രജൻ മർദ്ദവും ന്യൂട്രോൺ ഉൽപ്പാദനത്തിന്റെ ഒരു ചെറിയ സ്പേഷ്യൽ മേഖലയും കൈവരിക്കുന്നത് സാധ്യമാക്കുന്നു, എന്നിരുന്നാലും ഇത് ഖര ലക്ഷ്യങ്ങളേക്കാൾ താഴ്ന്നതാണ്.
GEANT4 ഉപയോഗിച്ച് ഒരു ലിഥിയം അയോൺ ബീമിന്റെ പ്രതീക്ഷിക്കുന്ന ഊർജ്ജ വിതരണത്തിനും ബീം വലുപ്പത്തിനുമുള്ള ന്യൂട്രോൺ പരിവർത്തന ടാർഗെറ്റിംഗ് ഓപ്ഷനുകൾ ഞങ്ങൾ അന്വേഷിക്കുകയാണ്.മേൽപ്പറഞ്ഞ സാഹിത്യത്തിൽ ന്യൂട്രോൺ ഊർജ്ജത്തിന്റെ സ്ഥിരമായ വിതരണവും ഹൈഡ്രജൻ ലക്ഷ്യങ്ങൾക്കുള്ള കോണീയ വിതരണവും ഞങ്ങളുടെ സിമുലേഷനുകൾ കാണിക്കുന്നു.ഏതൊരു ടാർഗെറ്റ് സിസ്റ്റത്തിലും, ഹൈഡ്രജൻ സമ്പുഷ്ടമായ ടാർഗെറ്റിൽ ശക്തമായ 7Li3+ ബീം വഴി നയിക്കപ്പെടുന്ന ഒരു വിപരീത ചലനാത്മക പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിലൂടെ ഉയർന്ന ഓറിയന്റഡ് ന്യൂട്രോണുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയും.അതിനാൽ, നിലവിലുള്ള സാങ്കേതികവിദ്യകൾ സംയോജിപ്പിച്ച് പുതിയ ന്യൂട്രോൺ സ്രോതസ്സുകൾ നടപ്പിലാക്കാൻ കഴിയും.
ലേസർ റേഡിയേഷൻ അവസ്ഥകൾ ത്വരിതപ്പെടുത്തിയ പ്രകടനത്തിന് മുമ്പുള്ള അയോൺ ബീം ജനറേഷൻ പരീക്ഷണങ്ങൾ പുനർനിർമ്മിച്ചു.1012 W/cm2 ലേസർ പവർ ഡെൻസിറ്റി, 1064 nm ന്റെ അടിസ്ഥാന തരംഗദൈർഘ്യം, 800 mJ സ്പോട്ട് എനർജി, 6 ns പൾസ് ദൈർഘ്യം എന്നിവയുള്ള ഒരു ഡെസ്ക്ടോപ്പ് നാനോസെക്കൻഡ് Nd:YAG സിസ്റ്റമാണ് ലേസർ.ലക്ഷ്യത്തിലെ സ്പോട്ട് വ്യാസം 100 μm ആയി കണക്കാക്കുന്നു.ലിഥിയം ലോഹം (ആൽഫ ഈസർ, 99.9% ശുദ്ധമായത്) വളരെ മൃദുവായതിനാൽ, കൃത്യമായി മുറിച്ച മെറ്റീരിയൽ അച്ചിൽ അമർത്തിയിരിക്കുന്നു.ഫോയിൽ അളവുകൾ 25 മില്ലീമീറ്റർ × 25 മില്ലീമീറ്റർ, കനം 0.6 മില്ലീമീറ്റർ.ഒരു ലേസർ തട്ടുമ്പോൾ ടാർഗെറ്റിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ഗർത്തം പോലെയുള്ള കേടുപാടുകൾ സംഭവിക്കുന്നു, അതിനാൽ ഓരോ ലേസർ ഷോട്ടിലും ടാർഗെറ്റിന്റെ ഉപരിതലത്തിന്റെ ഒരു പുതിയ ഭാഗം നൽകുന്നതിന് ഒരു മോട്ടറൈസ്ഡ് പ്ലാറ്റ്‌ഫോം ഉപയോഗിച്ച് ലക്ഷ്യത്തെ ചലിപ്പിക്കുന്നു.ശേഷിക്കുന്ന വാതകം കാരണം പുനഃസംയോജനം ഒഴിവാക്കാൻ, ചേമ്പറിലെ മർദ്ദം 10-4 Pa പരിധിക്ക് താഴെയായി നിലനിർത്തി.
ലേസർ പ്ലാസ്മയുടെ പ്രാരംഭ വോള്യം ചെറുതാണ്, കാരണം ലേസർ സ്പോട്ടിന്റെ വലുപ്പം 100 μm ആണ്, അതിന്റെ ജനറേഷൻ കഴിഞ്ഞ് 6 ns ഉള്ളിൽ.വോളിയം ഒരു കൃത്യമായ പോയിന്റായി എടുത്ത് വികസിപ്പിക്കാം.ലക്ഷ്യ പ്രതലത്തിൽ നിന്ന് xm അകലത്തിലാണ് ഡിറ്റക്ടർ സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്നതെങ്കിൽ, ലഭിച്ച സിഗ്നൽ ബന്ധത്തെ അനുസരിക്കുന്നു: അയോൺ കറന്റ് I, അയോൺ ആഗമന സമയം t, പൾസ് വീതി τ.
ജനറേറ്റുചെയ്ത പ്ലാസ്മയെ എഫ്‌സി ഉപയോഗിച്ച് TOF രീതിയും ലേസർ ലക്ഷ്യത്തിൽ നിന്ന് 2.4 മീറ്ററും 3.85 മീറ്ററും അകലെ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്ന ഒരു എനർജി അയോൺ അനലൈസർ (EIA) ഉപയോഗിച്ച് പഠിച്ചു.ഇലക്ട്രോണുകളെ തടയാൻ -5 കെവി പക്ഷപാതമുള്ള ഒരു സപ്രസ്സർ ഗ്രിഡ് എഫ്‌സിക്ക് ഉണ്ട്.EIA-യ്ക്ക് 90 ഡിഗ്രി ഇലക്‌ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് ഡിഫ്ലെക്‌ടർ ഉണ്ട്, ഒരേ വോൾട്ടേജുള്ളതും എന്നാൽ വിപരീത ധ്രുവതയുള്ളതുമായ രണ്ട് കോക്‌ഷ്യൽ മെറ്റൽ സിലിണ്ടർ ഇലക്‌ട്രോഡുകൾ അടങ്ങിയതാണ്, പുറത്ത് പോസിറ്റീവും ഉള്ളിൽ നെഗറ്റീവ്തുമാണ്.വികസിക്കുന്ന പ്ലാസ്മ സ്ലോട്ടിന് പിന്നിലുള്ള ഡിഫ്ലെക്ടറിലേക്ക് നയിക്കുകയും സിലിണ്ടറിലൂടെ കടന്നുപോകുന്ന വൈദ്യുത മണ്ഡലം വഴി വ്യതിചലിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.E/z = eKU എന്ന ബന്ധത്തെ തൃപ്തിപ്പെടുത്തുന്ന അയോണുകൾ ഒരു ദ്വിതീയ ഇലക്ട്രോൺ മൾട്ടിപ്ലയർ (SEM) (ഹമാമത്സു R2362) ഉപയോഗിച്ചാണ് കണ്ടെത്തുന്നത്, ഇവിടെ E, z, e, K, U എന്നിവയാണ് അയോൺ ഊർജ്ജം, ചാർജിന്റെ അവസ്ഥ, ചാർജ് എന്നിവ EIA ജ്യാമിതീയ ഘടകങ്ങളാണ്. .ഇലക്ട്രോണുകൾ, യഥാക്രമം, ഇലക്ട്രോഡുകൾ തമ്മിലുള്ള പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം.ഡിഫ്ലെക്റ്ററിലുടനീളം വോൾട്ടേജ് മാറ്റുന്നതിലൂടെ, പ്ലാസ്മയിലെ അയോണുകളുടെ ഊർജ്ജവും ചാർജ് വിതരണവും ഒരാൾക്ക് ലഭിക്കും.സ്വീപ്പ് വോൾട്ടേജ് U/2 EIA 0.2 V മുതൽ 800 V വരെയുള്ള ശ്രേണിയിലാണ്, ഇത് ഓരോ ചാർജ് അവസ്ഥയിലും 4 eV മുതൽ 16 keV വരെയുള്ള ശ്രേണിയിലെ ഒരു അയോൺ എനർജിയുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു.
"പൂർണ്ണമായി സ്ട്രിപ്പ് ചെയ്ത ലിഥിയം ബീമുകളുടെ ജനറേഷൻ" എന്ന വിഭാഗത്തിൽ വിവരിച്ചിരിക്കുന്ന ലേസർ വികിരണത്തിന്റെ അവസ്ഥയിൽ വിശകലനം ചെയ്ത അയോണുകളുടെ ചാർജ് അവസ്ഥയുടെ വിതരണങ്ങൾ ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.8.
അയോണുകളുടെ ചാർജിന്റെ അവസ്ഥയുടെ വിതരണത്തിന്റെ വിശകലനം.EIA ഉപയോഗിച്ച് അയോൺ കറന്റ് ഡെൻസിറ്റി ടൈം പ്രൊഫൈൽ വിശകലനം ചെയ്യുകയും സമവാക്യം ഉപയോഗിച്ച് ലിഥിയം ഫോയിലിൽ നിന്ന് 1 മീറ്റർ സ്കെയിൽ ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു.(1) കൂടാതെ (2)."പൂർണ്ണമായി പുറംതള്ളപ്പെട്ട ലിഥിയം ബീം ജനറേഷൻ" വിഭാഗത്തിൽ വിവരിച്ചിരിക്കുന്ന ലേസർ റേഡിയേഷൻ അവസ്ഥകൾ ഉപയോഗിക്കുക.ഓരോ നിലവിലെ സാന്ദ്രതയും സംയോജിപ്പിച്ച്, പ്ലാസ്മയിലെ അയോണുകളുടെ അനുപാതം കണക്കാക്കി, ചിത്രം 3 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.
ലേസർ അയോൺ സ്രോതസ്സുകൾക്ക് ഉയർന്ന ചാർജുള്ള ഒരു തീവ്രമായ മൾട്ടി-എംഎ അയോൺ ബീം നൽകാൻ കഴിയും.എന്നിരുന്നാലും, സ്പേസ് ചാർജ് റിപ്പൾഷൻ കാരണം ബീം ഡെലിവറി വളരെ ബുദ്ധിമുട്ടാണ്, അതിനാൽ ഇത് വ്യാപകമായി ഉപയോഗിച്ചിരുന്നില്ല.പരമ്പരാഗത സ്കീമിൽ, പ്ലാസ്മയിൽ നിന്ന് അയോൺ ബീമുകൾ വേർതിരിച്ചെടുക്കുകയും ആക്സിലറേറ്ററിന്റെ പിക്കപ്പ് ശേഷിക്കനുസരിച്ച് അയോൺ ബീമിനെ രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന് നിരവധി ഫോക്കസിംഗ് കാന്തങ്ങളുള്ള ഒരു ബീം ലൈനിലൂടെ പ്രാഥമിക ആക്സിലറേറ്ററിലേക്ക് കൊണ്ടുപോകുകയും ചെയ്യുന്നു.സ്‌പേസ് ചാർജ് ഫോഴ്‌സ് ബീമുകളിൽ, ബീമുകൾ രേഖീയമല്ലാത്ത രീതിയിൽ വ്യതിചലിക്കുകയും ഗുരുതരമായ ബീം നഷ്ടങ്ങൾ നിരീക്ഷിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, പ്രത്യേകിച്ച് വേഗത കുറഞ്ഞ മേഖലയിൽ.മെഡിക്കൽ കാർബൺ ആക്സിലറേറ്ററുകളുടെ വികസനത്തിൽ ഈ പ്രശ്നം മറികടക്കാൻ, ഒരു പുതിയ DPIS41 ബീം ഡെലിവറി സ്കീം നിർദ്ദേശിക്കപ്പെടുന്നു.ഒരു പുതിയ ന്യൂട്രോൺ ഉറവിടത്തിൽ നിന്ന് ശക്തമായ ലിഥിയം-അയൺ ബീം ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഞങ്ങൾ ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ പ്രയോഗിച്ചു.
അത്തിപ്പഴത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ.4, പ്ലാസ്മ ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുകയും വികസിക്കുകയും ചെയ്യുന്ന ഇടം ഒരു ലോഹ പാത്രത്താൽ ചുറ്റപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.സോളിനോയിഡ് കോയിലിനുള്ളിലെ വോളിയം ഉൾപ്പെടെ, അടച്ച ഇടം RFQ റെസൊണേറ്ററിലേക്കുള്ള പ്രവേശന കവാടം വരെ നീളുന്നു.കണ്ടെയ്നറിൽ 52 കെ.വി.RFQ റെസൊണേറ്ററിൽ, RFQ ഗ്രൗണ്ടിംഗ് വഴി 6 mm വ്യാസമുള്ള ഒരു ദ്വാരത്തിലൂടെ പൊട്ടൻഷ്യൽ ഉപയോഗിച്ച് അയോണുകൾ വലിച്ചെടുക്കുന്നു.അയോണുകൾ പ്ലാസ്മ അവസ്ഥയിൽ കൊണ്ടുപോകുന്നതിനാൽ ബീം ലൈനിലെ നോൺ-ലീനിയർ വികർഷണ ശക്തികൾ ഇല്ലാതാകുന്നു.കൂടാതെ, മുകളിൽ സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ, എക്സ്ട്രാക്ഷൻ അപ്പർച്ചറിലെ അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രത നിയന്ത്രിക്കാനും വർദ്ധിപ്പിക്കാനും ഞങ്ങൾ ഡിപിഐഎസുമായി ചേർന്ന് ഒരു സോളിനോയിഡ് ഫീൽഡ് പ്രയോഗിച്ചു.
അത്തിപ്പഴത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ RFQ ആക്സിലറേറ്ററിൽ ഒരു സിലിണ്ടർ വാക്വം ചേമ്പർ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.9a.അതിനുള്ളിൽ, ഓക്സിജൻ ഇല്ലാത്ത ചെമ്പിന്റെ നാല് തണ്ടുകൾ ബീം അച്ചുതണ്ടിന് ചുറ്റും ചതുരാകൃതിയിലുള്ള സമമിതിയിൽ സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്നു (ചിത്രം 9 ബി).4 തണ്ടുകളും അറകളും ഒരു അനുരണന RF സർക്യൂട്ട് ഉണ്ടാക്കുന്നു.ഇൻഡ്യൂസ്ഡ് RF ഫീൽഡ് വടിയിൽ ഒരു സമയം-വ്യത്യസ്‌ത വോൾട്ടേജ് സൃഷ്‌ടിക്കുന്നു.അച്ചുതണ്ടിന് ചുറ്റും രേഖാംശമായി ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന അയോണുകൾ ചതുരാകൃതിയിലുള്ള ഫീൽഡ് പാർശ്വസ്ഥമായി പിടിക്കുന്നു.അതേ സമയം, വടിയുടെ അഗ്രം ഒരു അച്ചുതണ്ട് വൈദ്യുത മണ്ഡലം സൃഷ്ടിക്കാൻ മോഡുലേറ്റ് ചെയ്യുന്നു.ആക്സിയൽ ഫീൽഡ് കുത്തിവച്ച തുടർച്ചയായ ബീമിനെ ബീം എന്ന് വിളിക്കുന്ന ബീം പൾസുകളുടെ ഒരു ശ്രേണിയായി വിഭജിക്കുന്നു.ഓരോ ബീമും ഒരു നിശ്ചിത RF സൈക്കിൾ സമയത്തിനുള്ളിൽ (10 ns) അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.റേഡിയോ ഫ്രീക്വൻസി കാലയളവ് അനുസരിച്ച് തൊട്ടടുത്തുള്ള ബീമുകൾ അകലത്തിലാണ്.RFQ ലിനാക്കിൽ, ലേസർ അയോൺ ഉറവിടത്തിൽ നിന്നുള്ള 2 µs ബീം 200 ബീമുകളുടെ ഒരു ശ്രേണിയിലേക്ക് പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നു.അപ്പോൾ ബീം കണക്കുകൂട്ടിയ ഊർജ്ജത്തിലേക്ക് ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നു.
ലീനിയർ ആക്സിലറേറ്റർ RFQ.(എ) (ഇടത്) RFQ ലിനാക് ചേമ്പറിന്റെ ബാഹ്യ കാഴ്ച.(ബി) (വലത്) ചേമ്പറിലെ നാല്-വടി ഇലക്ട്രോഡ്.
വടി വോൾട്ടേജ്, അനുരണന ആവൃത്തി, ബീം ഹോൾ ആരം, ഇലക്ട്രോഡ് മോഡുലേഷൻ എന്നിവയാണ് RFQ ലിനാക്കിന്റെ പ്രധാന ഡിസൈൻ പാരാമീറ്ററുകൾ.വടിയിലെ വോൾട്ടേജ് ± 29 kV തിരഞ്ഞെടുക്കുക, അതിലൂടെ അതിന്റെ വൈദ്യുത മണ്ഡലം വൈദ്യുത തകർച്ച പരിധിക്ക് താഴെയാണ്.അനുരണന ആവൃത്തി കുറയുന്തോറും ലാറ്ററൽ ഫോക്കസിംഗ് ഫോഴ്‌സ് കൂടുകയും ശരാശരി ആക്സിലറേഷൻ ഫീൽഡ് ചെറുതാകുകയും ചെയ്യും.വലിയ അപ്പെർച്ചർ ആരങ്ങൾ ബീം വലുപ്പം വർദ്ധിപ്പിക്കാനും തൽഫലമായി, ചെറിയ സ്പേസ് ചാർജ് റിപ്പൾഷൻ കാരണം ബീം കറന്റ് വർദ്ധിപ്പിക്കാനും സഹായിക്കുന്നു.മറുവശത്ത്, വലിയ അപ്പേർച്ചർ റേഡികൾക്ക് RFQ ലിനാക് പവർ ചെയ്യുന്നതിന് കൂടുതൽ RF പവർ ആവശ്യമാണ്.കൂടാതെ, സൈറ്റിന്റെ ഗുണനിലവാര ആവശ്യകതകളാൽ ഇത് പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു.ഈ ബാലൻസുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, ഉയർന്ന കറന്റ് ബീം ആക്സിലറേഷനായി അനുരണന ആവൃത്തിയും (100 മെഗാഹെർട്സ്) അപ്പർച്ചർ റേഡിയസും (4.5 എംഎം) തിരഞ്ഞെടുത്തു.ബീം നഷ്ടം കുറയ്ക്കുന്നതിനും ആക്സിലറേഷൻ കാര്യക്ഷമത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനും മോഡുലേഷൻ തിരഞ്ഞെടുത്തു.2 മീറ്ററിനുള്ളിൽ 22 keV/n മുതൽ 204 keV/n വരെ 40 mA-ൽ 7Li3+ അയോണുകൾ ത്വരിതപ്പെടുത്താൻ കഴിയുന്ന ഒരു RFQ ലിനാക് ഡിസൈൻ നിർമ്മിക്കാൻ ഡിസൈൻ പലതവണ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്തിട്ടുണ്ട്.പരീക്ഷണ സമയത്ത് RF പവർ 77 kW ആയിരുന്നു.
RFQ ലിനാക്കുകൾക്ക് ഒരു പ്രത്യേക Q/A ശ്രേണി ഉപയോഗിച്ച് അയോണുകളെ ത്വരിതപ്പെടുത്താൻ കഴിയും.അതിനാൽ, ഒരു ലീനിയർ ആക്സിലറേറ്ററിന്റെ അറ്റത്ത് നൽകുന്ന ഒരു ബീം വിശകലനം ചെയ്യുമ്പോൾ, ഐസോടോപ്പുകളും മറ്റ് പദാർത്ഥങ്ങളും കണക്കിലെടുക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.കൂടാതെ, ആവശ്യമുള്ള അയോണുകൾ, ഭാഗികമായി ത്വരിതപ്പെടുത്തി, എന്നാൽ ആക്സിലറേറ്ററിന്റെ മധ്യഭാഗത്ത് ആക്സിലറേഷൻ അവസ്ഥയിൽ ഇറങ്ങുന്നു, ഇപ്പോഴും ലാറ്ററൽ കൺഫ്യൂഷൻ നേരിടാനും അവസാനം വരെ കൊണ്ടുപോകാനും കഴിയും.എഞ്ചിനീയറിംഗ് 7Li3+ കണങ്ങൾ ഒഴികെയുള്ള അനാവശ്യ കിരണങ്ങളെ മാലിന്യങ്ങൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു.ഞങ്ങളുടെ പരീക്ഷണങ്ങളിൽ, 14N6+, 16O7+ മാലിന്യങ്ങൾ ഏറ്റവും കൂടുതൽ ആശങ്കാജനകമായിരുന്നു, കാരണം ലിഥിയം മെറ്റൽ ഫോയിൽ വായുവിലെ ഓക്സിജനുമായും നൈട്രജനുമായും പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നു.ഈ അയോണുകൾക്ക് 7Li3+ ഉപയോഗിച്ച് ത്വരിതപ്പെടുത്താൻ കഴിയുന്ന Q/A അനുപാതമുണ്ട്.RFQ ലിനാക്കിന് ശേഷം ബീം വിശകലനത്തിനായി വ്യത്യസ്ത ഗുണനിലവാരവും ഗുണനിലവാരവുമുള്ള ബീമുകൾ വേർതിരിക്കാൻ ഞങ്ങൾ ദ്വിധ്രുവ കാന്തങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
RFQ ലിനാക്കിന് ശേഷമുള്ള ബീം ലൈൻ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത് ദ്വിധ്രുവ കാന്തത്തിന് ശേഷം എഫ്‌സിയിലേക്ക് പൂർണ്ണമായി ത്വരിതപ്പെടുത്തിയ 7Li3+ ബീം എത്തിക്കുന്നതിനാണ്.അയോൺ ബീം കറന്റ് കൃത്യമായി അളക്കാൻ കപ്പിലെ ദ്വിതീയ ഇലക്ട്രോണുകളെ അടിച്ചമർത്താൻ -400 V ബയസ് ഇലക്ട്രോഡുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.ഈ ഒപ്റ്റിക്സ് ഉപയോഗിച്ച്, അയോൺ പാതകളെ ദ്വിധ്രുവങ്ങളായി വേർതിരിക്കുകയും Q/A അനുസരിച്ച് വ്യത്യസ്ത സ്ഥലങ്ങളിൽ കേന്ദ്രീകരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.മൊമെന്റം ഡിഫ്യൂഷൻ, സ്പേസ് ചാർജ് റിപ്പൾഷൻ തുടങ്ങിയ വിവിധ ഘടകങ്ങൾ കാരണം, ഫോക്കസിലുള്ള ബീമിന് ഒരു നിശ്ചിത വീതിയുണ്ട്.രണ്ട് അയോൺ സ്പീഷീസുകളുടെ ഫോക്കൽ സ്ഥാനങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള ദൂരം ബീം വീതിയേക്കാൾ കൂടുതലാണെങ്കിൽ മാത്രമേ സ്പീഷിസിനെ വേർതിരിക്കാൻ കഴിയൂ.സാധ്യമായ ഏറ്റവും ഉയർന്ന റെസല്യൂഷൻ ലഭിക്കുന്നതിന്, ബീം അരക്കെട്ടിന് സമീപം ഒരു തിരശ്ചീന സ്ലിറ്റ് ഇൻസ്റ്റാൾ ചെയ്തിട്ടുണ്ട്, അവിടെ ബീം പ്രായോഗികമായി കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നു.സ്ലിറ്റിനും പിസിക്കും ഇടയിൽ സെയിന്റ്-ഗോബെയ്നിൽ നിന്നുള്ള ഒരു സിന്റിലേഷൻ സ്‌ക്രീൻ (CsI(Tl), 40 mm × 40 mm × 3 mm) സ്ഥാപിച്ചു.ഒപ്റ്റിമൽ റെസല്യൂഷനായി രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത കണങ്ങൾ കടന്നുപോകേണ്ട ഏറ്റവും ചെറിയ സ്ലിറ്റ് നിർണ്ണയിക്കാനും ഉയർന്ന കറന്റ് ഹെവി അയോൺ ബീമുകൾക്ക് സ്വീകാര്യമായ ബീം വലുപ്പങ്ങൾ കാണിക്കാനും സിന്റിലേറ്റർ ഉപയോഗിച്ചു.വാക്വം വിൻഡോയിലൂടെ സിസിഡി ക്യാമറയാണ് സിന്റിലേറ്ററിലെ ബീം ചിത്രം പകർത്തുന്നത്.മുഴുവൻ ബീം പൾസ് വീതിയും മറയ്ക്കാൻ എക്സ്പോഷർ ടൈം വിൻഡോ ക്രമീകരിക്കുക.
നിലവിലെ പഠനത്തിൽ ഉപയോഗിച്ചതോ വിശകലനം ചെയ്തതോ ആയ ഡാറ്റാസെറ്റുകൾ ന്യായമായ അഭ്യർത്ഥന പ്രകാരം ബന്ധപ്പെട്ട രചയിതാക്കളിൽ നിന്ന് ലഭ്യമാണ്.
മാങ്കെ, ഐ. തുടങ്ങിയവർ.കാന്തിക ഡൊമെയ്‌നുകളുടെ ത്രിമാന ഇമേജിംഗ്.ദേശീയ കമ്യൂൺ.1, 125. https://doi.org/10.1038/ncomms1125 (2010).
ആൻഡേഴ്സൺ, IS et al.ആക്സിലറേറ്ററുകളിൽ കോംപാക്റ്റ് ന്യൂട്രോൺ സ്രോതസ്സുകൾ പഠിക്കാനുള്ള സാധ്യതകൾ.ഭൗതികശാസ്ത്രം.പ്രതിനിധി 654, 1-58.https://doi.org/10.1016/j.physrep.2016.07.007 (2016).
Urchuoli, A. et al.ന്യൂട്രോൺ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള കമ്പ്യൂട്ട് ചെയ്ത മൈക്രോടോമോഗ്രഫി: പ്ലിയോബേറ്റ്സ് കാറ്റലോണിയയും ബാർബെറാപിറ്റെക്കസ് ഹ്യൂർസെലേരിയും ടെസ്റ്റ് കേസുകളായി.അതെ.ജെ. ഫിസിക്സ്.നരവംശശാസ്ത്രം.166, 987-993.https://doi.org/10.1002/ajpa.23467 (2018).