304L 6.35 * 1mm solaraichean pìoban coiled stàilinn, Taisbeanadh giùlan lithium dian airson a bhith a’ gineadh neutronan dìreach pulsed

Tapadh leibh airson tadhal air Nature.com.Tha thu a’ cleachdadh dreach brobhsair le taic CSS cuibhrichte.Airson an eòlas as fheàrr, tha sinn a’ moladh gun cleachd thu brobhsair ùraichte (no cuir à comas Modh Co-chòrdalachd ann an Internet Explorer).A bharrachd air an sin, gus dèanamh cinnteach à taic leantainneach, bidh sinn a 'sealltainn an làrach gun stoidhlichean agus JavaScript.
Sleamhnagan a’ sealltainn trì artaigilean gach sleamhnag.Cleachd na putanan air ais is air adhart gus gluasad tro na sleamhnagan, no na putanan rianadair sleamhnag aig an deireadh gus gluasad tro gach sleamhnag.

Mar roghainn eile an àite a bhith a’ sgrùdadh reactaran niùclasach, faodaidh gineadair neutron teann air a stiùireadh le luathadair a’ cleachdadh draibhear beam lithium-ion a bhith na thagraiche gealltanach leis nach eil e a’ toirt a-mach mòran rèididheachd gun iarraidh.Ach, bha e duilich giùlan dian de ianan lithium a lìbhrigeadh, agus bhathas den bheachd gu robh cleachdadh practaigeach nan innealan sin do-dhèanta.Chaidh an duilgheadas as miosa de shruth ion gu leòr fhuasgladh le bhith a’ cleachdadh sgeama cuir a-steach plasma dìreach.Anns an sgeama seo, tha plasma pulsed àrd-dùmhlachd air a chruthachadh le ablation laser de foil meatailt lithium air a stealladh gu h-èifeachdach agus air a luathachadh le luathadair ceithir-cheàrnach àrd-tricead (luathadair RFQ).Tha sinn air sruth beam as àirde de 35 mA a luathachadh gu 1.43 MeV, a tha dà òrdugh meud nas àirde na as urrainn do shiostaman àbhaisteach in-stealladh agus luathadair a thoirt seachad.
Eu-coltach ri X-ghathan no gràinean fo chasaid, tha doimhneachd treòrachaidh mòr aig neutronan agus eadar-obrachadh gun samhail le stuth tiugh, gan dèanamh nan probes air leth sùbailte airson a bhith a’ sgrùdadh feartan stuthan1,2,3,4,5,6,7.Gu sònraichte, thathas a’ cleachdadh dòighean sgapadh neutron gu cumanta airson sgrùdadh a dhèanamh air co-dhèanamh, structar, agus cuideaman a-staigh ann an stuth dùmhlaichte agus faodaidh iad fiosrachadh mionaideach a thoirt seachad mu choimeasgaidhean lorg ann an aloidhean meatailt a tha duilich an lorg le bhith a’ cleachdadh X-ray spectroscopy8.Tha an dòigh seo air a mheas mar inneal cumhachdach ann an saidheans bunaiteach agus tha e air a chleachdadh le luchd-saothrachaidh mheatailtean agus stuthan eile.O chionn ghoirid, chaidh eadar-dhealachadh neutron a chleachdadh gus cuideaman fuigheall a lorg ann am pàirtean meacanaigeach leithid pàirtean rèile is itealain9,10,11,12.Bidh neutronan cuideachd air an cleachdadh ann an tobraichean ola is gas oir tha iad furasta an glacadh le stuthan làn proton13.Tha dòighean coltach ris air an cleachdadh cuideachd ann an innleadaireachd catharra.Tha deuchainn neodron neo-sgriosail na inneal èifeachdach airson sgàinidhean falaichte ann an togalaichean, tunailean agus drochaidean a lorg.Tha cleachdadh giùlan neutron air a chleachdadh gu gnìomhach ann an rannsachadh saidheansail agus gnìomhachas, agus chaidh mòran dhiubh sin a leasachadh gu h-eachdraidheil a 'cleachdadh reactaran niùclasach.
Ach, leis a’ cho-aontachd chruinneil air neo-iomadachadh niùclasach, tha togail reactaran beaga airson adhbharan rannsachaidh a’ fàs nas duilghe.A bharrachd air an sin, tha an tubaist Fukushima o chionn ghoirid air gabhail ri togail reactaran niùclasach cha mhòr gu sòisealta.An co-cheangal ris a’ ghluasad seo, tha an t-iarrtas airson stòran neutron aig luathaichean a’ fàs2.Mar roghainn eile an àite reactaran niùclasach, tha grunn stòran neutronan sgoltadh luathadair ag obair mar-thà14,15.Ach, airson cleachdadh nas èifeachdaiche de fheartan giùlan neutron, feumar leudachadh air cleachdadh stòran teann aig luathadairean, 16 a dh’ fhaodadh a bhith ann an ionadan rannsachaidh gnìomhachais agus oilthigh.Tha stòran neutron luathadair air comasan agus gnìomhan ùra a chuir ris a bharrachd air a bhith nan àite airson reactaran niùclasach14.Mar eisimpleir, is urrainn do ghineadair air a stiùireadh le linac sruth de neutronan a chruthachadh gu furasta le bhith a’ làimhseachadh beam an dràibhidh.Aon uair ‘s gu bheil iad air an leigeil a-mach, tha e duilich smachd a chumail air neutronan agus tha e duilich tomhas rèididheachd a sgrùdadh air sgàth fuaim a chruthaich neutronan cùil.Bidh neutronan pulsed fo smachd luathadair a’ seachnadh na trioblaid seo.Chaidh grunn phròiseactan stèidhichte air teicneòlas luathadair proton a mholadh air feadh an t-saoghail17,18,19.Tha na h-ath-bheachdan 7Li(p, n)7Be agus 9Be(p, n)9B air an cleachdadh as trice ann an gineadairean neodron teann air an stiùireadh le proton oir is e ath-bheachdan endothermic a th’ annta20.Faodar cus rèididheachd agus sgudal rèidio-beò a lughdachadh ma tha an lùth a chaidh a thaghadh gus an giùlan proton a bhrosnachadh beagan os cionn luach na stairsnich.Ach, tha tomad an niuclas targaid tòrr nas motha na meud phrotonaichean, agus bidh na neutronan a thig às a’ sgapadh air gach taobh.Tha cho faisg air sgaoilidhean isotropic de flux neutron a’ cur casg air còmhdhail èifeachdach de neutronan chun an nì sgrùdaidh.A bharrachd air an sin, gus an dòs riatanach de neutronan fhaighinn aig suidheachadh an nì, feumar àrdachadh mòr a dhèanamh air an àireamh de phrotainnean gluasadach agus an lùth aca.Mar thoradh air an sin, bidh dòsan mòra de ghathan gamma agus neutronan a 'gluasad tro cheàrnan mòra, a' sgrios buannachd ath-bheachdan endothermic.Tha dìon rèididheachd làidir aig gineadair neodron teann stèidhichte air proton air a stiùireadh le luathadair agus is e am pàirt as motha den t-siostam.Mar as trice bidh feum air àrdachadh lùth protonaichean dràibhidh àrdachadh a bharrachd ann am meud goireas luathadair.
Gus faighinn thairis air na h-uireasbhaidhean coitcheann ann an stòran neodron àbhaisteach aig luathaichean, chaidh sgeama ath-bhualadh inversion-kinematic a mholadh21.Anns an sgeama seo, thathas a’ cleachdadh beam lithium-ion nas truime mar ghiùlan treòrachaidh an àite beam proton, ag amas air stuthan làn haidridean leithid plastaic hydrocarbon, hidrides, gas hydrogen, no plasma hydrogen.Thathas air beachdachadh air roghainnean eile, leithid giùlan beryllium le ian, ge-tà, tha beryllium na stuth puinnseanta a dh ’fheumas cùram sònraichte ann an làimhseachadh.Mar sin, is e beam lithium an fheadhainn as freagarraiche airson sgeamaichean ath-bhualadh inversion-kinematic.Leis gu bheil an gluasad de niuclasan lithium nas motha na tha aig protonaichean, tha meadhan mòr de thubaistean niùclasach an-còmhnaidh a’ gluasad air adhart, agus tha neutronan air an sgaoileadh air adhart cuideachd.Tha am feart seo gu mòr a’ cur às do ghathan gamma nach eileas ag iarraidh agus sgaoilidhean neutron aig ceàrn àrd22.Tha coimeas eadar cùis àbhaisteach einnsean proton agus suidheachadh cinematics cas air a shealltainn ann am Figear 1.
Dealbh de cheàrnan cinneasachaidh neutron airson sailean proton agus lithium (air a tharraing le Adobe Illustrator CS5, 15.1.0, https://www.adobe.com/products/illustrator.html).(a) Faodar neutronan a chuir a-mach ann an stiùireadh sam bith mar thoradh air an ath-bhualadh air sgàth gun do bhuail protons gluasadach na dadaman tòrr nas truime den targaid lithium.(b) Air an làimh eile, ma bhuaileas draibhear lithium-ion targaid làn de hydrogen, thèid neutronan a chruthachadh ann an còn cumhang san t-slighe air adhart air sgàth astar àrd meadhan tomad an t-siostaim.
Ach, chan eil ann ach beagan ghineadairean neodron cinematic inverse air sgàth cho duilich ‘s a tha e an flux de ianan trom a ghineadh le cosgais àrd an taca ri protonaichean.Bidh na lusan sin uile a’ cleachdadh stòran ian sputter àicheil ann an co-bhonn ri luathadairean electrostatach tandem.Chaidh seòrsaichean eile de stòran ian a mholadh gus èifeachdas luathachadh beam àrdachadh26.Co-dhiù, tha an sruth beam lithium-ion a tha ri fhaighinn cuibhrichte gu 100 µA.Thathas air a mholadh 1 mA de Li3 + 27 a chleachdadh, ach cha deach an sruth beam ian seo a dhearbhadh leis an dòigh seo.A thaobh dian, chan urrainn dha luathaichean giùlan lithium a bhith a 'farpais ri luathaichean giùlan proton aig a bheil sruth proton as àirde nas àirde na 10 mA28.
Gus gineadair neodron teann practaigeach a chuir an gnìomh stèidhichte air beam lithium-ion, tha e buannachdail a bhith a’ gineadh àrd-dian gu tur gun ions.Tha na h-ianan air an luathachadh agus air an stiùireadh le feachdan electromagnetic, agus tha ìre cosgais nas àirde a’ leantainn gu luathachadh nas èifeachdaiche.Feumaidh draibhearan beam Li-ion sruthan stùc Li3+ nas àirde na 10 mA.
Anns an obair seo, bidh sinn a’ sealltainn luathachadh sailean Li3 + le sruthan stùc suas gu 35 mA, a tha an coimeas ri luathaichean proton adhartach.Chaidh an giùlan lithium-ion tùsail a chruthachadh le bhith a’ cleachdadh ablation laser agus Sgeama Implantadh Plasma Dìreach (DPIS) a chaidh a leasachadh an toiseach gus C6+ a luathachadh.Chaidh linac ceithir-cheàrnach tricead rèidio (RFQ linac) a dhealbhadh a dh’aona-ghnothach a dhèanamh a’ cleachdadh structar athshondach ceithir-slat.Tha sinn air dearbhadh gu bheil an lùth beam fìor-ghlan àireamhaichte aig an t-seam luathachaidh.Aon uair ‘s gu bheil an beam Li3 + air a ghlacadh agus air a luathachadh gu h-èifeachdach leis an luathadair tricead rèidio (RF), thathas a’ cleachdadh an roinn linac (luathadair) às deidh sin gus an lùth a thoirt seachad a dh ’fheumar gus flux làidir neutron a ghineadh bhon targaid.
Tha luathachadh ions àrd-choileanadh na theicneòlas stèidhichte.Is e an obair a tha air fhàgail a bhith a’ toirt a-mach gineadair neodron toinnte ùr fìor èifeachdach a bhith a’ gineadh àireamh mhòr de ionsan lithium a tha gu tur air an toirt air falbh agus structar brabhsair a chruthachadh anns a bheil sreath de bhuillean ian air an sioncronadh leis a’ chearcall RF anns an luathadair.Tha toraidhean dheuchainnean a chaidh an dealbhadh gus an amas seo a choileanadh air am mìneachadh anns na trì fo-roinnean a leanas: (1) gineadh beam lithium-ion gu tur, (2) luathachadh beam a’ cleachdadh linac RFQ a chaidh a dhealbhadh gu sònraichte, agus (3) luathachadh anailis den beam gus sgrùdadh a dhèanamh air na tha ann.Aig deuchainn-lann nàiseanta Brookhaven (BNL), thog sinn an suidheachadh deuchainneach a chithear ann am Figear 2.
Sealladh farsaing air an t-suidheachadh deuchainneach airson mion-sgrùdadh luathaichte air giùlan lithium (air a dhealbhadh le Inkscape, 1.0.2, https://inkscape.org/).Bho dheas gu clì, bidh plasma laser-ablative air a chruthachadh anns an t-seòmar eadar-obrachaidh targaid laser agus air a lìbhrigeadh don RFQ linac.Nuair a thèid iad a-steach don luathadair RFQ, tha na h-ianan air an sgaradh bhon phlasma agus air an stealladh a-steach don luathadair RFQ tro raon dealain gu h-obann air a chruthachadh le eadar-dhealachadh bholtachd 52 kV eadar an dealan às-tharraing agus an dealan RFQ anns an sgìre drifidh.Tha na h-ianan a chaidh a thoirt a-mach air an luathachadh bho 22 keV / n gu 204 keV / n a’ cleachdadh dealanan RFQ 2 meatair a dh’ fhaid.Bidh cruth-atharrachaidh gnàthach (CT) a chaidh a chuir a-steach aig toradh an RFQ linac a’ toirt seachad tomhas neo-sgriosail air sruth beam ian.Tha an giùlan air a chuimseachadh le trì magnets ceithir-cheàrnach agus air a stiùireadh gu magnet dipole, a bhios a’ sgaradh agus a ’stiùireadh beam Li3 + a-steach don lorgaire.Air cùl an t-slit, thathas a’ cleachdadh scintillator plastaig a ghabhas toirt air ais agus cupa Faraday (FC) le claonadh suas ri -400 V gus an giùlan luathachaidh a lorg.
Gus ions lithium làn ionachadh (Li3+) a ghineadh, feumar plasma a chruthachadh le teòthachd os cionn an treas lùth ionachaidh aige (122.4 eV).Dh'fheuch sinn ri ablation laser a chleachdadh gus plasma àrd-teòthachd a dhèanamh.Chan eil an seòrsa seo de stòr ian laser air a chleachdadh gu cumanta gus sailean lithium-ion a ghineadh oir tha lithium meatailt reactive agus feumach air làimhseachadh sònraichte.Tha sinn air siostam luchdaidh targaid a leasachadh gus taiseachd agus truailleadh èadhair a lughdachadh nuair a bhios sinn a’ stàladh foil lithium anns an t-seòmar eadar-obrachaidh laser falamh.Chaidh a h-uile ullachadh de stuthan a dhèanamh ann an àrainneachd fo smachd argon tioram.Às deidh am foil lithium a chuir a-steach anns an t-seòmar targaid laser, chaidh am foil a ionradachadh le rèididheachd laser pulsed Nd:YAG aig lùth de 800 mJ gach cuisle.Aig an fhòcas air an targaid, thathas a’ meas gu bheil an dùmhlachd cumhachd laser timcheall air 1012 W / cm2.Tha plasma air a chruthachadh nuair a sgriosas laser pulsed targaid ann am falamh.Rè a 'chuisle laser 6 ns gu lèir, tha am plasma a' leantainn air adhart a 'teasachadh suas, gu h-àraidh mar thoradh air a' phròiseas bremsstrahlung air ais.Leis nach eil raon cuibhrichte taobh a-muigh air a chuir an sàs aig an ìre teasachaidh, bidh am plasma a ’tòiseachadh a’ leudachadh ann an trì tomhasan.Nuair a thòisicheas am plasma a’ leudachadh thairis air an uachdar targaid, bidh meadhan tomad a’ phlasma a’ faighinn astar ceart-cheàrnach ris an uachdar targaid le lùth de 600 eV/n.Às deidh teasachadh, tha am plasma a ‘leantainn air adhart a’ gluasad anns an t-slighe axial bhon targaid, a ‘leudachadh gu isotropically.
Mar a chithear ann am Figear 2, tha am plasma ablation a’ leudachadh gu meud falamh air a chuairteachadh le inneal meatailt leis an aon chomas ris an targaid.Mar sin, bidh am plasma a’ gluasad tron ​​​​sgìre gun achadh a dh’ ionnsaigh luathadair RFQ.Tha raon magnetach axial air a chuir an sàs eadar an seòmar irradachaidh laser agus an RFQ linac le coil solenoid air a leòn timcheall an t-seòmar falamh.Bidh raon magnetach an solenoid a’ cuir stad air leudachadh radial a’ phlasma drifidh gus dùmhlachd plasma àrd a chumail suas nuair a thèid a lìbhrigeadh gu fosgladh RFQ.Air an làimh eile, tha am plasma a ‘leantainn air adhart a’ leudachadh anns an t-slighe aiseach rè an gluasad, a ‘cruthachadh plasma fada.Tha claonadh bholtachd àrd air a chuir an sàs anns an t-soitheach meatailt anns a bheil am plasma air beulaibh a’ phort fàgail aig caolas RFQ.Chaidh an bholtadh claon a thaghadh gus an ìre stealladh 7Li3 + riatanach a thoirt seachad airson luathachadh ceart leis an RFQ linac.
Anns a’ phlasma ablation a thig às a sin tha chan e a-mhàin 7Li3+, ach cuideachd lithium ann an stàitean cosgais eile agus eileamaidean truaillidh, a tha air an giùlan aig an aon àm gu luathadair sreathach RFQ.Mus deach deuchainnean luathaichte a’ cleachdadh an RFQ linac, chaidh mion-sgrùdadh ùine-itealaich (TOF) far-loidhne a dhèanamh gus sgrùdadh a dhèanamh air co-dhèanamh agus cuairteachadh lùth ions anns a’ phlasma.Tha an suidheachadh mion-sgrùdaidh mionaideach agus na sgaoilidhean stàite a chaidh fhaicinn air am mìneachadh anns an roinn Dòighean.Sheall an anailis gur e ianan 7Li3+ na prìomh ghràineanan, a’ dèanamh suas mu 54% de na gràinean uile, mar a chithear ann am Fig. 3. A rèir an anailis, thathas a’ meas gu bheil an sruth ion 7Li3+ aig puing toraidh beam ian aig 1.87 mA.Rè deuchainnean luathaichte, thèid raon solenoid 79 mT a chuir an sàs anns a ’phlasma leudachaidh.Mar thoradh air an sin, mheudaich an sruth 7Li3 + a chaidh a thoirt a-mach às a’ phlasma agus a chaidh fhaicinn air an lorgaire le factar de 30.
Pàirtean de ianan ann am plasma gineadh le laser air fhaighinn le mion-sgrùdadh ùine itealaich.Tha na h-ianan 7Li1+ agus 7Li2+ a’ dèanamh suas 5% agus 25% den beam ian, fa leth.Tha am bloigh a chaidh a lorg de ghràineanan 6Li ag aontachadh le susbaint nàdarra 6Li (7.6%) anns an targaid foil lithium taobh a-staigh a’ mhearachd deuchainneach.Chaidh beagan truailleadh ocsaidean fhaicinn (6.2%), gu h-àraidh O1 + (2.1%) agus O2 + (1.5%), a dh’ fhaodadh a bhith mar thoradh air oxidation uachdar an targaid foil lithium.
Mar a chaidh ainmeachadh roimhe, bidh am plasma lithium a’ gluasad ann an sgìre gun raon mus tèid e a-steach don RFQ linac.Tha toll trast-thomhas 6 mm aig cuir a-steach an linac RFQ ann an soitheach meatailt, agus is e an bholtachd bias 52 kV.Ged a dh’ atharraicheas bholtachd electrode RFQ gu luath ±29 kV aig 100 MHz, bidh an bholtadh ag adhbhrachadh luathachadh aiseach leis gu bheil comas cuibheasach neoni aig na dealanan luathadair RFQ.Mar thoradh air an raon dealain làidir a chaidh a chruthachadh anns a ’bheàrn 10 mm eadar an fosgladh agus oir an dealan RFQ, chan eil ach ions plasma dearbhach air an toirt a-mach às a’ phlasma aig an fhosgladh.Ann an siostaman lìbhrigidh ian traidiseanta, tha ions air an sgaradh bhon phlasma le raon dealain aig astar mòr air beulaibh luathadair RFQ agus an uairsin air an cuimseachadh a-steach don fhosgladh RFQ le eileamaid fòcas beam.Ach, airson na sailean ian trom trom a dh’ fheumar airson stòr neutron dian, faodaidh feachdan ath-tharraing neo-shreathach mar thoradh air buaidhean cosgais fànais leantainn gu call mòr sruth beam anns an t-siostam còmhdhail ian, a’ cuingealachadh an t-sruth as àirde a ghabhas a luathachadh.Anns an DPIS againn, bidh ionsan àrd-dian air an giùlan mar phlasma drifidh gu dìreach gu àite fàgail fosgladh an RFQ, agus mar sin chan eil an giùlan ian air a chall mar thoradh air cosgais àite.Rè an taisbeanaidh seo, chaidh DPIS a chuir an sàs ann an giùlan lithium-ion airson a’ chiad uair.
Chaidh structar RFQ a leasachadh airson a bhith a’ cuimseachadh agus a’ luathachadh sailean ian àrd lùth ìosal agus tha e air a thighinn gu bhith na inbhe airson luathachadh ciad òrdugh.Chleachd sinn RFQ gus ions 7Li3+ a luathachadh bho lùth implant de 22 keV / n gu 204 keV / n.Ged a tha lithium agus mìrean eile le cosgais nas ìsle sa phlasma cuideachd air an toirt a-mach às a ’phlasma agus air an stealladh a-steach don fhosgladh RFQ, chan eil an RFQ linac a’ luathachadh ach ions le co-mheas cosgais-gu-màs (Q / A) faisg air 7Li3 +.
Air fige.Tha Figear 4 a’ sealltainn na tonnan a lorg an cruth-atharrachaidh gnàthach (CT) aig toradh an RFQ linac agus an cupa Faraday (FC) às deidh mion-sgrùdadh a dhèanamh air an magnet, mar a chithear ann am fige.2. Faodar an gluasad ùine eadar na comharran a mhìneachadh mar an eadar-dhealachadh ann an ùine itealaich aig suidheachadh an lorgaire.B' e 43 mA an luach ab 'àirde de roinn CT.Anns an t-suidheachadh RT, faodaidh an giùlan clàraichte a bhith a 'gabhail a-steach chan e a-mhàin ions air an luathachadh chun an lùth àireamhaichte, ach cuideachd ianan a bharrachd air 7Li3 +, nach eil air an luathachadh gu leòr.Ach, tha an coltas a th’ air na foirmean sruth ion a lorgar tro QD agus PC a’ nochdadh gu bheil an sruth ion sa mhòr-chuid air a dhèanamh suas de luathachadh 7Li3 +, agus tha an lùghdachadh ann an luach as àirde an t-sruth air PC air adhbhrachadh le call beam rè gluasad ion eadar QD agus PC.Call Tha seo cuideachd air a dhearbhadh leis an atharrais cèis.Gus sruth beam 7Li3+ a thomhas gu ceart, tha an giùlan air a sgrùdadh le magnet dipole mar a tha air a mhìneachadh san ath earrann.
Oscillograms den ghiùlan luathaichte a chaidh a chlàradh ann an suidheachadh an lorgaire CT (lùb dubh) agus FC (lùb dearg).Tha na tomhasan sin air am piobrachadh le bhith a’ lorg rèididheachd laser le photodetector aig àm gineadh plasma laser.Tha an lùb dubh a’ sealltainn cruth na tonn air a thomhas air CT ceangailte ri toradh linac RFQ.Leis gu bheil e faisg air an RFQ linac, bidh an lorgaire a’ togail fuaim 100 MHz RF, agus mar sin chaidh criathrag FFT pas ìosal 98 MHz a chuir an sàs gus an comharra RF athshondach 100 MHz a tha os cionn a’ chomharra lorg a thoirt air falbh.Tha an lùb dhearg a’ sealltainn cruth na tonn aig FC às deidh don magnet anailis a bhith a’ stiùireadh beam ian 7Li3+.Anns an raon magnetach seo, a bharrachd air 7Li3+, faodar N6+ agus O7+ a ghiùlan.
Tha an giùlan ian às deidh an RFQ linac air a chuimseachadh le sreath de thrì magnets fòcas ceithir-cheàrnach agus an uairsin air a sgrùdadh le magnets dipole gus neo-chunbhalachd anns an t-seam ian a lorg.Bidh raon magnetach de 0.268 T a’ stiùireadh na sailean 7Li3+ a-steach don FC.Tha cruth tonn lorg an raoin magnetach seo air a shealltainn mar an lùb dhearg ann am Figear 4. Tha an sruth beam stùc a’ ruighinn 35 mA, a tha còrr is 100 uair nas àirde na beam àbhaisteach Li3+ a chaidh a thoirt a-mach anns na luathadairean electrostatach gnàthach a th’ ann mar-thà.Is e leud pulse beam 2.0 µs aig làn leud aig leth as àirde.Tha lorg beam 7Li3+ le raon magnetach dipole a’ nochdadh bunching soirbheachail agus luathachadh beam.Tha an sruth giùlan ian a lorg FC nuair a bha e a' sganadh raon magnetach an dipole air a shealltainn ann am Fig. 5. Chaidh aon stùc glan fhaicinn, air a sgaradh gu math bho stùcan eile.Leis gu bheil an aon astar aig a h-uile ian a tha air an luathachadh gu lùth dealbhaidh leis an RFQ linac, tha e doirbh giùlan ian leis an aon Q/A a sgaradh le raointean magnetach dipole.Mar sin, chan urrainn dhuinn 7Li3+ a dhealachadh bho N6+ no O7+.Ach, faodar an ìre de neo-chunbhalachd a thomhas bho stàitean cosgais faisg air làimh.Mar eisimpleir, faodar N7+ agus N5+ a sgaradh gu furasta, fhad ‘s a dh’ fhaodadh N6+ a bhith mar phàirt den neo-chunbhalachd agus thathar an dùil gum bi e an làthair timcheall air an aon uiread ri N7+ agus N5+.Tha an ìre truailleadh tuairmseach timcheall air 2%.
Spectra co-phàirt beam air fhaighinn le bhith a’ sganadh raon magnetach dipole.Tha an ìre as àirde aig 0.268 T a’ freagairt ri 7Li3+ agus N6+.Tha an leud as àirde an urra ri meud an beam air an t-slit.A dh’ aindeoin stùcan farsaing, tha 7Li3+ a’ sgaradh gu math bho 6Li3+, O6+, agus N5+, ach gu dona eadar-dhealaichte bho O7+ agus N6+.
Aig suidheachadh an FC, chaidh ìomhaigh beam a dhearbhadh le scintillator plug-in agus air a chlàradh le camara didseatach luath mar a chithear ann am Figear 6. Thathas a’ sealltainn gu bheil an beam pulsed 7Li3+ le sruth de 35 mA air a luathachadh gu RFQ àireamhaichte. lùth de 204 keV / n, a tha co-ionann ri 1.4 MeV , agus air a ghluasad gu lorgaire FC.
Pròifil beam air fhaicinn air scrion scintillator ro-FC (air a dhath le Fiji, 2.3.0, https://imagej.net/software/fiji/).Chaidh raon magnetach an magnet dipole anailis a ghleusadh gus luathachadh an beam ian Li3 + a stiùireadh gu lùth dealbhaidh RFQ.Tha na dotagan gorma san raon uaine air adhbhrachadh le stuth scintillator easbhaidheach.
Choilean sinn ginealach ions 7Li3+ le bhith a’ toirt a-mach laser air uachdar foil lithium cruaidh, agus chaidh beam ian àrd-shruth a ghlacadh agus a luathachadh le linac RFQ a chaidh a dhealbhadh gu sònraichte a’ cleachdadh DPIS.Aig lùth beam de 1.4 MeV, ràinig an sruth as àirde de 7Li3+ air an FC às deidh mion-sgrùdadh air an magnet bha 35 mA.Tha seo a’ dearbhadh gu bheil am pàirt as cudromaiche de bhuileachadh stòr neutron le cinematics inverse air a chuir an gnìomh gu deuchainneach.Anns a’ phàirt seo den phàipear, bithear a’ beachdachadh air dealbhadh tobar neodron teann, a’ toirt a-steach luathadairean lùth àrd agus stèiseanan targaid neutron.Tha an dealbhadh stèidhichte air toraidhean a fhuaireadh leis na siostaman a th’ ann mar-thà san obair-lann againn.Bu chòir a thoirt fa-near gum faodar an sruth as àirde den beam ian a mheudachadh tuilleadh le bhith a’ giorrachadh an astair eadar am foil lithium agus an RFQ linac.Reis.Tha 7 a’ nochdadh a’ bhun-bheachd gu lèir den stòr neodron teann a thathar a’ moladh aig an luathadair.
Dealbhadh bun-bheachdail den stòr neodron teann a thathar a’ moladh aig an luathadair (air a tharraing le Freecad, 0.19, https://www.freecadweb.org/).Bho dheas gu clì: stòr ian laser, magnet solenoid, RFQ linac, gluasad beam lùth meadhanach (MEBT), IH linac, agus seòmar eadar-obrachaidh airson gineadh neutron.Tha dìon rèididheachd air a thoirt seachad sa mhòr-chuid san t-slighe air adhart mar thoradh air nàdar cumhang nan sailean neutron a chaidh a thoirt a-mach.
Às deidh an RFQ linac, thathas an dùil tuilleadh luathachadh a dhèanamh air an structar H Eadar-didseatach (IH linac) 30 linac.Bidh IH linacs a’ cleachdadh structar tiùb drift modh π gus caiseadan raon dealain àrd a sholarachadh thairis air raon sònraichte de astaran.Chaidh an sgrùdadh bun-bheachdail a dhèanamh stèidhichte air atharrais daineamaigs fad-ùine 1D agus atharrais shligean 3D.Tha àireamhachadh a’ sealltainn gum faod linac 100 MHz IH le bholtadh tiùb drift reusanta (nas lugha na 450 kV) agus magnet fòcas làidir luathachadh giùlan 40 mA bho 1.4 gu 14 MeV aig astar 1.8 m.Thathas a’ meas gu bheil cuairteachadh lùtha aig deireadh an t-sèine luathadair aig ± 0.4 MeV, nach eil a’ toirt buaidh mhòr air an speactram lùtha de neutronan a thig gu buil leis an targaid tionndaidh neutron.A bharrachd air an sin, tha emissivity an beam ìosal gu leòr airson an giùlan a chuimseachadh gu àite beam nas lugha na bhiodh riatanach airson magnet ceithir-cheàrnach de neart meadhanach agus meud.Ann an tar-chuir beam lùth meadhanach (MEBT) eadar an RFQ linac agus an IH linac, thathas a ’cleachdadh an resonator beamforming gus an structar beamforming a chumail suas.Bithear a’ cleachdadh trì magnets ceithir-cheàrnach gus smachd a chumail air meud an beam taobh.Chaidh an ro-innleachd dealbhaidh seo a chleachdadh ann an iomadh luathadair31,32,33.Thathas den bheachd gu bheil fad an t-siostam gu lèir bhon stòr ian chun t-seòmar targaid nas lugha na 8 m, a dh’ fhaodas a bhith a ’freagairt ann an làraidh àbhaisteach leth-trèilear.
Thèid an targaid tionndaidh neutron a chuir a-steach dìreach às deidh an luathadair sreathach.Bidh sinn a’ bruidhinn air dealbhaidhean stèisein targaid stèidhichte air sgrùdaidhean a rinneadh roimhe a’ cleachdadh shuidheachaidhean cinematic cas23.Am measg nan targaidean tionndaidh a chaidh aithris tha stuthan cruaidh (polypropylene (C3H6) agus titanium hydride (TiH2)) agus siostaman targaid gaseous.Tha buannachdan agus eas-bhuannachdan aig gach amas.Tha targaidean cruaidh a’ ceadachadh smachd tiugh mionaideach.Mar as taine an targaid, is ann as cinntiche a bhios an rèiteachadh spàsail de chinneasachadh neutron.Ach, dh’ fhaodadh gu bheil ìre de dh’ ath-bhualaidhean niuclasach agus rèididheachd nach eileas ag iarraidh a bhith ann fhathast.Air an làimh eile, faodaidh targaid hydrogen àrainneachd nas glaine a thoirt seachad le bhith a’ cur às do chinneasachadh 7Be, prìomh thoradh an ath-bhualadh niuclasach.Ach, tha comas bacaidh lag aig hydrogen agus feumaidh e astar corporra mòr airson sgaoileadh lùth gu leòr.Tha seo beagan mì-chothromach airson tomhas TOF.A bharrachd air an sin, ma thèid film tana a chleachdadh gus targaid hydrogen a ròn, feumar aire a thoirt do chall lùtha ghathan gamma a thig bhon fhilm tana agus an tachartas lithium beam.
Bidh LICORNE a’ cleachdadh thargaidean polypropylene agus chaidh an siostam targaid ùrachadh gu ceallan hydrogen air an seuladh le foil tantalum.A’ gabhail ris gu bheil sruth beam de 100 NA airson 7Li34, faodaidh an dà shiostam targaid suas ri 107 n / s / sr.Ma chuireas sinn an tionndadh toraidh neodron seo an sàs anns an stòr neutron a tha san amharc againn, gheibhear beam air a stiùireadh le lithium de 7 × 10–8 C airson gach cuisle laser.Tha seo a’ ciallachadh gu bheil a bhith a’ losgadh an leusair dìreach dà uair san diog a’ toirt a-mach 40% a bharrachd neutronan na dh’ fhaodas LICORNE a thoirt a-mach ann an aon diog le beam leantainneach.Faodar an flux iomlan a mheudachadh gu furasta le bhith ag àrdachadh tricead excitation an laser.Ma ghabhas sinn ris gu bheil siostam leusair 1 kHz air a’ mhargaidh, tha e furasta an flux neutron cuibheasach a mheudachadh gu timcheall air 7 × 109 n/s/sr.
Nuair a chleachdas sinn siostaman ìre ath-aithris àrd le targaidean plastaig, feumar smachd a chumail air gineadh teas air na targaidean oir, mar eisimpleir, tha puing leaghaidh ìosal de 145–175 ° C aig polypropylene agus seoltachd teirmeach ìosal de 0.1-0.22 W / m/k.Airson beam lithium-ion 14 MeV, tha targaid polypropylene tiugh 7 µm gu leòr gus lùth beam a lughdachadh chun stairsnich ath-bhualadh (13.098 MeV).A’ gabhail a-steach a’ bhuaidh iomlan a th’ aig ianan air an gineadh le aon peilear leusair air an targaid, thathas a’ meas gu bheil sgaoileadh lùth ions lithium tro polypropylene aig 64 mJ/pulse.A 'gabhail ris gu bheil an lùth gu lèir air a ghluasad ann an cearcall le trast-thomhas de 10 mm, tha gach cuisle a' freagairt ri àrdachadh teòthachd timcheall air 18 K / cuisle.Tha sgaoileadh lùtha air targaidean polypropylene stèidhichte air a’ bharail shìmplidh gu bheil a h-uile call lùtha air a stòradh mar theas, gun rèididheachd no call teas eile.Leis gu feum àrdachadh anns an àireamh de bhuillean gach diog cuir às do thogail teas, is urrainn dhuinn targaidean stiall a chleachdadh gus leigeil ma sgaoil lùth a sheachnadh aig an aon phuing23.A’ gabhail ris gum biodh spot beam 10 mm air targaid le ìre ath-aithris laser de 100 Hz, bhiodh astar sganaidh an teip polypropylene 1 m / s.Tha ìrean ath-aithris nas àirde comasach ma cheadaichear tar-lùbadh spot beam.
Rinn sinn sgrùdadh cuideachd air targaidean le bataraidhean haidridean, oir dh’ fhaodadh sailean dràibhidh nas làidire a bhith air an cleachdadh gun a bhith a’ dèanamh cron air an targaid.Faodar an giùlan neutron a ghleusadh gu furasta le bhith ag atharrachadh fad an t-seòmair gas agus an cuideam hydrogen a-staigh.Bidh foilichean meatailt tana gu tric air an cleachdadh ann an luathadairean gus roinn gaseous an targaid a sgaradh bho fholamh.Mar sin, feumar lùth an tachartais lithium-ion beam àrdachadh gus dìoladh a dhèanamh airson na call lùtha air an fhoil.Anns a’ cho-chruinneachadh targaid a chaidh a mhìneachadh ann an aithisg 35 bha soitheach alùmanum 3.5 cm a dh’ fhaid le cuideam gas H2 de 1.5 atm.Bidh an giùlan ion lithium 16.75 MeV a ’dol a-steach don bhataraidh tron ​​​​pholl 2.7 µm Ta air fhuarachadh le èadhar, agus tha lùth an beam ian lithium aig deireadh a’ bhataraidh air a mhealladh chun stairsnich freagairt.Gus lùth beam bataraidhean lithium-ion àrdachadh bho 14.0 MeV gu 16.75 MeV, dh'fheumadh an IH linac a bhith air a leudachadh le mu 30 cm.
Chaidh sgrùdadh a dhèanamh cuideachd air sgaoileadh neutronan bho thargaidean cealla gas.Airson na targaidean gas LICORNE a chaidh ainmeachadh roimhe, tha samhlaidhean GEANT436 a 'sealltainn gu bheil neutronan le deagh stiùireadh air an gineadh taobh a-staigh a' chòn, mar a chithear ann am Figear 1 ann an [37].Tha iomradh 35 a’ sealltainn an raon lùtha bho 0.7 gu 3.0 MeV le fosgladh còn as àirde de 19.5 ° an coimeas ri stiùireadh iomadachaidh a’ phrìomh ghiùlan.Faodaidh neutronan le deagh stiùireadh lùghdachadh mòr a thoirt air na tha de stuth dìon aig a’ mhòr-chuid de cheàrnan, a’ lughdachadh cuideam an structair agus a’ toirt barrachd sùbailteachd ann a bhith a’ stàladh uidheamachd tomhais.Bho thaobh dìon rèididheachd, a bharrachd air neutronan, bidh an targaid gaseous seo a’ sgaoileadh ghathan gamma 478 keV gu isotropic anns an t-siostam co-òrdanachaidh centroid38.Tha na γ-ghathan sin air an toirt a-mach mar thoradh air lobhadh 7Be agus deexcitation 7Li, a bhios a’ tachairt nuair a bhuaileas an giùlan Li bun-sgoile air an uinneag cuir a-steach Ta.Ach, le bhith a’ cur collimator siolandair tiugh 35 Pb/Cu ris, faodar an cùl-raon a lughdachadh gu mòr.
Mar thargaid eile, faodaidh aon uinneag plasma a chleachdadh [39, 40], a tha ga dhèanamh comasach cuideam àrd de hydrogen a choileanadh agus sgìre bheag de ghineadh neutron, ged a tha e nas ìsle na targaidean cruaidh.
Tha sinn a’ sgrùdadh tionndadh neutron a’ cuimseachadh air roghainnean airson an cuairteachadh lùtha ris a bheil dùil agus meud beam beam ian lithium a’ cleachdadh GEANT4.Tha na samhlaidhean againn a’ sealltainn cuairteachadh cunbhalach de lùth neutron agus sgaoilidhean ceàrnach airson targaidean hydrogen anns an litreachas gu h-àrd.Ann an siostam targaid sam bith, faodar neutronan làn-chuimseach a thoirt gu buil le ath-bhualadh cineamatach cas air a stiùireadh le beam làidir 7Li3+ air targaid làn haidridean.Mar sin, faodar stòran neutron ùra a chuir an gnìomh le bhith a’ cothlamadh theicneòlasan a tha ann mar-thà.
Rinn na cumhaichean irradachaidh laser ath-riochdachadh air deuchainnean gineadh giùlan ian ron taisbeanadh luathaichte.Tha an leusair na shiostam deasg nanosecond Nd:YAG le dùmhlachd cumhachd laser de 1012 W / cm2, tonn-tonn bunaiteach de 1064 nm, lùth spot de 800 mJ, agus fad cuisle de 6 ns.Thathas a’ meas gu bheil trast-thomhas spot air an targaid aig 100 µm.Leis gu bheil lithium meatailt (Alfa Aesar, 99.9% fìor-ghlan) gu math bog, tha an stuth air a ghearradh gu mionaideach air a bhrùthadh a-steach don mholltair.Meudan foil 25 mm × 25 mm, tighead 0.6 mm.Bidh milleadh coltach ri sgàineadh a’ tachairt air uachdar an targaid nuair a bhuaileas leusair e, agus mar sin thèid an targaid a ghluasad le àrd-ùrlar motair gus cuibhreann ùr de uachdar an targaid a thoirt seachad le gach peilear laser.Gus ath-thionndadh a sheachnadh mar thoradh air gas a tha air fhàgail, chaidh an cuideam san t-seòmar a chumail fon raon de 10-4 Pa.
Tha a’ chiad tomhas de phlasma laser beag, leis gu bheil meud an àite laser 100 μm agus taobh a-staigh 6 ns às deidh a ghineadh.Faodar an tomhas-lìonaidh a ghabhail mar fhìor phuing agus a leudachadh.Ma thèid an lorgaire a chuir aig astar xm bhon uachdar targaid, bidh an comharra a fhuaireadh a’ cumail ris a’ cheangal: sruth ion I, àm ruighinn ion t, agus leud cuisle τ.
Chaidh am plasma gineadh a sgrùdadh leis an dòigh TOF le FC agus anailisiche ian lùth (EIA) suidhichte aig astar 2.4 m agus 3.85 m bhon targaid laser.Tha cliath suppressor aig an FC air a chlaonadh le -5 kV gus casg a chuir air dealanan.Tha inneal-sgaoilidh electrostatach 90 ceum aig an EIA air a dhèanamh suas de dhà electrod siolandair meatailt coaxial leis an aon bholtachd ach mu choinneamh polarity, dearbhach air an taobh a-muigh agus àicheil air an taobh a-staigh.Tha am plasma leudachaidh air a stiùireadh a-steach don sreapadair air cùl an t-slot agus air a shlaodadh leis an raon dealain a ’dol tron ​​​​siolandair.Thathas a’ lorg ions a tha a’ sàsachadh a’ cheangail E/z = eKU a’ cleachdadh Iomadaiche Electron Àrd-sgoile (SEM) (Hamatsu R2362), far a bheil E, z, e, K, agus U nan lùth ion, staid cosgais, agus cosgais nam factaran geoimeatrach EIA .electrons, fa leth, agus an diofar a dh’fhaodadh a bhith eadar na dealanan.Le bhith ag atharrachadh a’ bholtaids thairis air an deflector, gheibh duine cuairteachadh lùth agus cosgais ions anns a’ phlasma.Tha an bholtadh sguabaidh U / 2 EIA anns an raon bho 0.2 V gu 800 V, a tha a rèir lùth ian anns an raon bho 4 eV gu 16 keV gach stàite cosgais.
Tha na sgaoilidhean de staid cosgais nan ianan a chaidh an sgrùdadh fo chumhachan irradachadh laser a tha air am mìneachadh anns an earrainn “Gineadh giùlan lithium làn-rùisgte” air an sealltainn ann am Figs.8.
Mion-sgrùdadh air sgaoileadh staid cosgais ions.Seo am pròifil ùine dùmhlachd sruth ion air a mhion-sgrùdadh le EIA agus air a sgèileadh aig 1 m bhon fhoil lithium a’ cleachdadh an co-aontar.(1) agus (2).Cleachd na cumhaichean irradachaidh laser a tha air am mìneachadh anns an roinn “Gineadh Beam Lithium gu tur exfoliated”.Le bhith ag aonachadh gach dùmhlachd gnàthach, chaidh a’ chuibhreann de ianan sa phlasma a thomhas, a chithear ann am Figear 3.
Faodaidh stòran ian laser beam ian ioma-mA dian a lìbhrigeadh le cosgais àrd.Ach, tha lìbhrigeadh beam gu math duilich mar thoradh air ath-bhualadh cosgais àite, agus mar sin cha deach a chleachdadh gu farsaing.Anns an sgeama thraidiseanta, bidh sailean ian air an toirt a-mach às a’ phlasma agus air an giùlan chun phrìomh luathadair air loidhne beam le grunn magnets fòcasach gus an giùlan ian a chumadh a rèir comas togail an luathadair.Ann an giùlan feachd cosgais fànais, bidh na sailean a ’dol eadar-dhealaichte gu neo-loidhneach, agus thathas a’ cumail sùil air call mòr giùlan, gu sònraichte anns an sgìre far a bheil astaran ìosal.Gus faighinn thairis air an duilgheadas seo ann an leasachadh luathaichean gualain meidigeach, thathas a’ moladh sgeama lìbhrigidh beam DPIS41 ùr.Tha sinn air an dòigh seo a chuir an sàs gus beam lithium-ion cumhachdach a luathachadh bho stòr neutron ùr.
Mar a chithear ann am fige.4, tha an àite anns a bheil am plasma air a chruthachadh agus air a leudachadh air a chuairteachadh le inneal meatailt.Tha an t-àite dùinte a’ leudachadh chun t-slighe a-steach don resonator RFQ, a’ toirt a-steach an tomhas-lìonaidh taobh a-staigh a’ choil solenoid.Chaidh bholtadh de 52 kV a chuir air a’ ghobhar.Anns an resonator RFQ, bidh ions air an tarraing le comas tro tholl trast-thomhas 6 mm le bhith a’ stèidheachadh an RFQ.Thathas a’ cuir às do na feachdan ath-tharraing neo-loidhneach air an loidhne beam leis gu bheil na h-ianan air an giùlan anns an stàit plasma.A bharrachd air an sin, mar a chaidh ainmeachadh gu h-àrd, chuir sinn raon solenoid an sàs ann an co-bhonn ri DPIS gus smachd a chumail air agus àrdachadh dùmhlachd ions anns an fhosgladh às-tharraing.
Tha an luathadair RFQ air a dhèanamh suas de sheòmar falamh siolandair mar a chithear ann am fige.9a.Taobh a-staigh e, tha ceithir slatan de chopair gun ocsaidean air an cur ceithir-cheàrnach gu co-chothromach timcheall axis an t-seam (Fig. 9b).Bidh 4 slatan agus seòmraichean a’ cruthachadh cuairteachadh RF athshondach.Bidh an raon RF brosnaichte a’ cruthachadh bholtadh a tha ag atharrachadh ùine thairis air an t-slat.Tha ionsan air an cuir a-steach gu fada timcheall an axis air an cumail gu taobhach leis an raon ceithir-cheàrnach.Aig an aon àm, tha mullach an t-slat air a mhodaladh gus raon dealain aiseach a chruthachadh.Bidh an raon axial a’ sgaradh an t-seam leantainneach air a stealladh a-steach do shreath de bhuillean beam ris an canar beam.Tha gach giùlan air a chumail taobh a-staigh ùine rothaireachd RF sònraichte (10 ns).Tha sailean faisg air làimh air an cuairteachadh a rèir na h-ùine tricead rèidio.Anns an RFQ linac, tha beam 2 µs bho stòr ian laser air a thionndadh gu sreath de 200 beam.Tha an giùlan an uairsin air a luathachadh chun lùth àireamhaichte.
Luathaiche sreathach RFQ.(a) (clì) Sealladh bhon taobh a-muigh den t-seòmar linac RFQ.(b) (deas) Dealan ceithir-slat anns an t-seòmar.
Is e prìomh pharaimearan dealbhaidh an RFQ linac bholtachd an t-slat, tricead athshondach, radius toll beam, agus atharrachadh electrode.Tagh an bholtadh air an t-slat ± 29 kV gus am bi an raon dealain aige fon ìre briseadh dealain.Mar as ìsle am tricead athshondach, is ann as motha am feachd fòcas taobhach agus mar as lugha an raon luathachaidh cuibheasach.Tha radii fosglaidh mòr ga dhèanamh comasach meud an beam àrdachadh agus, mar thoradh air sin, àrdachadh air an t-sruth beam mar thoradh air an lughdachadh cosgais àite nas lugha.Air an làimh eile, feumaidh radii fosglaidh nas motha barrachd cumhachd RF gus cumhachd a thoirt don RFQ linac.A bharrachd air an sin, tha e cuingealaichte le riatanasan càileachd na làraich.Stèidhichte air na cothromachadh sin, chaidh tricead athshondach (100 MHz) agus radius an fhosglaidh (4.5 mm) a thaghadh airson luathachadh giùlan àrd-làthaireach.Tha am modaladh air a thaghadh gus call beam a lughdachadh agus èifeachdas luathachaidh a mheudachadh.Chaidh an dealbhadh ùrachadh iomadh uair gus dealbhadh linac RFQ a thoirt gu buil a luathaicheas ions 7Li3 + aig 40 mA bho 22 keV / n gu 204 keV / n taobh a-staigh 2 m.B’ e an cumhachd RF a chaidh a thomhas rè an deuchainn 77 kW.
Faodaidh linacs RFQ ions a luathachadh le raon Q/A sònraichte.Mar sin, nuair a thathar a 'dèanamh anailis air beam a chaidh a bhiadhadh gu deireadh an luathadair sreathach, feumar aire a thoirt do isotopan agus stuthan eile.A bharrachd air an sin, faodaidh na h-ianan a tha a dhìth, air an luathachadh gu ìre, ach a thàinig sìos fo chumhachan luathachaidh ann am meadhan an luathadair, fhathast coinneachadh ri cuingealachadh fadalach agus faodar an giùlan chun deireadh.Canar neo-chunbhalachd ri ghathan nach eileas ag iarraidh a bharrachd air gràinean einnseanaichte 7Li3+.Anns na deuchainnean againn, b’ e neo-chunbhalachd 14N6 + agus 16O7 + an dragh as motha, leis gu bheil am foil meatailt lithium ag ath-fhreagairt le ocsaidean agus nitrogen san adhar.Tha co-mheas Q/A aig na h-ianan sin a ghabhas luathachadh le 7Li3+.Bidh sinn a’ cleachdadh magnets dipole gus giùlan de dhiofar chàileachd is càileachd a sgaradh airson mion-sgrùdadh beam às deidh an RFQ linac.
Tha an loidhne beam às deidh an RFQ linac air a dhealbhadh gus an giùlan 7Li3 + làn-luath a lìbhrigeadh don FC às deidh an magnet dipole.Thathas a’ cleachdadh dealanan bias -400 V gus dealanan àrd-sgoile a chumail fodha sa chupa gus sruth beam ian a thomhas gu ceart.Leis an optics seo, tha na slighean ian air an sgaradh gu dipoles agus air an cuimseachadh ann an diofar àiteachan a rèir an Q / A.Air sgàth grunn fhactaran leithid gluasad momentum agus ath-bhualadh cosgais fànais, tha leud sònraichte aig an beam aig an fhòcas.Chan urrainnear an gnè a sgaradh ach ma tha an astar eadar suidheachadh fòcas an dà ghnè ian nas àirde na leud an t-seam.Gus an rùn as àirde fhaighinn, tha slit còmhnard air a chuir a-steach faisg air meadhan an t-seam, far a bheil an giùlan gu ìre mhòr stèidhichte.Chaidh scrion spintillation (CsI(Tl) bho Saint-Gobain, 40 mm × 40 mm × 3 mm) a chuir a-steach eadar an slit agus am PC.Chaidh an scintillator a chleachdadh gus faighinn a-mach dè an slit as lugha a dh’ fheumadh na gràinean dealbhaichte a dhol troimhe airson an rùn as fheàrr agus gus meudan giùlan iomchaidh a nochdadh airson sailean ian trom gnàthach.Tha an ìomhaigh beam air an scintillator air a chlàradh le camara CCD tro uinneag falamh.Atharraich an uinneag ùine nochdaidh gus an leud cuisle beam gu lèir a chòmhdach.
Gheibhear seataichean dàta a chaidh a chleachdadh no a mhion-sgrùdadh san sgrùdadh làithreach bho na h-ùghdaran fa-leth ma thèid iarraidh reusanta.
Manke, I. et al.Ìomhaigh trì-thaobhach de raointean magnetach.Comann nàiseanta.1, 125. https://doi.org/10.1038/ncomms1125 (2010).
Anderson, IS et al.Comasan sgrùdadh a dhèanamh air stòran neodron teann aig luathadairean.fiosaig.Rep 654, 1-58.https://doi.org/10.1016/j.physrep.2016.07.007 (2016).
Urchuoli, A. et al.Microtomography coimpiutaireachd stèidhichte air neutron: Pliobates cataloniae agus Barberapithecus huerzeleri mar chùisean deuchainn.Tha.J. Fiosaig.antropology.166, 987–993.https://doi.org/10.1002/ajpa.23467 (2018).