304L 6.35*1mm Stainless steel coiled tubing ပေးသွင်းသူများ၊ pulsed direct neutrons ထုတ်ပေးရန်အတွက် ပြင်းထန်သော lithium beam ကို သရုပ်ပြခြင်း

Nature.com ကိုလာရောက်လည်ပတ်သည့်အတွက် ကျေးဇူးတင်ပါသည်။သင်သည် အကန့်အသတ်ရှိသော CSS ပံ့ပိုးမှုဖြင့် ဘရောက်ဆာဗားရှင်းကို အသုံးပြုနေပါသည်။အကောင်းဆုံးအတွေ့အကြုံအတွက်၊ အပ်ဒိတ်လုပ်ထားသောဘရောက်ဆာ (သို့မဟုတ် Internet Explorer တွင် လိုက်ဖက်ညီသောမုဒ်ကိုပိတ်ပါ) ကိုအသုံးပြုရန် ကျွန်ုပ်တို့အကြံပြုအပ်ပါသည်။ထို့အပြင်၊ ဆက်လက်ပံ့ပိုးမှုသေချာစေရန်၊ ပုံစံများနှင့် JavaScript မပါဘဲ ဝဘ်ဆိုက်ကို ပြသပါသည်။
ဆလိုက်တစ်ခုလျှင် ဆောင်းပါးသုံးပုဒ်ကို ပြသသည့် ဆလိုက်ဒါများ။ဆလိုက်များတစ်လျှောက် ရွှေ့ရန် နောက်ဘက်နှင့် နောက်ခလုတ်များကို အသုံးပြုပါ သို့မဟုတ် ဆလိုက်တစ်ခုစီကို ရွှေ့ရန် အဆုံးရှိ ဆလိုက်ထိန်းချုပ်မှုခလုတ်များကို အသုံးပြုပါ။

အဏုမြူဓာတ်ပေါင်းဖိုများကို လေ့လာခြင်း၏ အခြားရွေးချယ်စရာတစ်ခုအနေဖြင့်၊ လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်း အလင်းတန်းဒရိုက်ဘာကို အသုံးပြု၍ ကျစ်လစ်သော အရှိန်မြှင့်စက်ဖြင့် မောင်းနှင်သော နျူထရွန် ဂျင်နရေတာသည် မလိုလားအပ်သော ဓာတ်ရောင်ခြည်အနည်းငယ်ကို ထုတ်ပေးနိုင်သောကြောင့် အလားအလာကောင်းတစ်ခုဖြစ်သည်။သို့သော်၊ ပြင်းထန်သော လီသီယမ်အိုင်းယွန်း၏ အလင်းတန်းကို ပို့ဆောင်ရန် ခက်ခဲပြီး ထိုကဲ့သို့သော စက်များကို လက်တွေ့အသုံးချရန် မဖြစ်နိုင်ဟု ယူဆပါသည်။အိုင်ယွန်စီးဆင်းမှု မလုံလောက်ခြင်း၏ အပြင်းထန်ဆုံးပြဿနာမှာ တိုက်ရိုက်ပလာစမာ အစားထိုးထည့်သွင်းခြင်းအစီအစဉ်ကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် ဖြေရှင်းနိုင်ခဲ့သည်။ဤအစီအစဥ်တွင်၊ လီသီယမ်သတ္တုပြား၏ လေဆာဖြင့် ဖယ်ရှားခြင်းမှ ထုတ်ပေးသော သိပ်သည်းဆမြင့်မားသော သွေးခုန်နှုန်းများသော ပလာစမာကို ကြိမ်နှုန်းမြင့် quadrupole accelerator (RFQ accelerator) ဖြင့် ထိထိရောက်ရောက် ထိုးသွင်းပြီး အရှိန်မြှင့်သည်။ကျွန်ုပ်တို့သည် 35 mA ၏ peak beam current ကို 1.43 MeV သို့ အရှိန်မြှင့်ထားပြီး၊ သမားရိုးကျ injector နှင့် accelerator စနစ်များ ပေးစွမ်းနိုင်သော ပြင်းအားထက် ပြင်းအား နှစ်ခုသာရှိသည်။
X-rays သို့မဟုတ် charged particles များနှင့်မတူဘဲ၊ နျူထရွန်များသည် ကြီးမားသော ထိုးဖောက်ဝင်ရောက်မှုအတိမ်အနက်ရှိပြီး နို့ဆီအရာနှင့်ထူးခြားသော အပြန်အလှန်တုံ့ပြန်မှုရှိပြီး 1,2,3,4,5,6,7 တို့၏ ဂုဏ်သတ္တိများကို လေ့လာရန်အတွက် ၎င်းတို့ကို အလွန်စွယ်စုံနိုင်သော probes များပြုလုပ်ပေးပါသည်။အထူးသဖြင့်၊ နျူထရွန်ကြဲဖြန့်ခြင်းနည်းပညာများကို နို့ဆီအရာများတွင် ပါဝင်ဖွဲ့စည်းပုံ၊ တည်ဆောက်ပုံနှင့် အတွင်းစိတ်ဖိစီးမှုများကို လေ့လာရန်အတွက် ယေဘူယျအားဖြင့် အသုံးပြုကြပြီး X-ray spectroscopy8 ကိုအသုံးပြု၍ ရှာဖွေရခက်ခဲသော သတ္တုစပ်များတွင် ခြေရာခံဒြပ်ပေါင်းများ၏ အသေးစိတ်အချက်အလက်များကို ပေးစွမ်းနိုင်ပါသည်။ဤနည်းလမ်းကို အခြေခံသိပ္ပံပညာတွင် အစွမ်းထက်သော ကိရိယာတစ်ခုဟု ယူဆကြပြီး သတ္တုနှင့် အခြားပစ္စည်းများ ထုတ်လုပ်သူများက အသုံးပြုကြသည်။မကြာသေးမီက၊ ရထားလမ်းနှင့် လေယာဉ်အစိတ်အပိုင်းများ 9,10,11,12 ကဲ့သို့သော စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ အစိတ်အပိုင်းများတွင် ကျန်ရှိသော ဖိစီးမှုများကို ထောက်လှမ်းရန် နျူထရွန်ကွဲပြားမှုကို အသုံးပြုခဲ့သည်။နျူထရွန်များကို ပရိုတွန်ကြွယ်ဝသောပစ္စည်းများဖြင့် အလွယ်တကူဖမ်းယူနိုင်သောကြောင့် ရေနံနှင့်ဓာတ်ငွေ့တွင်းများတွင်လည်း အသုံးပြုကြသည်။မြို့ပြအင်ဂျင်နီယာတွင်လည်း အလားတူနည်းလမ်းများကို အသုံးပြုပါသည်။မပျက်စီးနိုင်သော နျူထရွန်စမ်းသပ်ခြင်းသည် အဆောက်အဦများ၊ ဥမင်များနှင့် တံတားများတွင် လျှို့ဝှက်ထားသော ချို့ယွင်းချက်များကို ရှာဖွေရန် ထိရောက်သောကိရိယာတစ်ခုဖြစ်သည်။နျူထရွန် အလင်းတန်းများကို သိပ္ပံနည်းကျ သုတေသန နှင့် စက်မှုလုပ်ငန်း များတွင် တက်ကြွစွာ အသုံးပြုကြပြီး အများအပြားမှာ သမိုင်းကြောင်းအရ နျူကလီးယား ဓာတ်ပေါင်းဖိုများကို အသုံးပြု၍ တီထွင်ခဲ့ကြသည်။
သို့သော်လည်း နျူကလီးယားမပြန့်ပွားရေးဆိုင်ရာ ကမ္ဘာလုံးဆိုင်ရာ သဘောတူညီမှုဖြင့် သုတေသနရည်ရွယ်ချက်အတွက် ဓာတ်ပေါင်းဖိုငယ်များ တည်ဆောက်ခြင်းသည် ပို၍ခက်ခဲလာသည်။ထို့အပြင် မကြာသေးမီက ဖူကူရှီးမား မတော်တဆမှု ကြောင့် အဏုမြူဓာတ်ပေါင်းဖိုများ တည်ဆောက်ခြင်းသည် လူမှုရေးအရ လက်ခံနိုင်လောက်သည့် အခြေအနေ ဖြစ်စေခဲ့သည်။ဤလမ်းကြောင်းနှင့် ဆက်စပ်၍ အရှိန်မြှင့်စက်များရှိ နျူထရွန်ရင်းမြစ်များ ၀ယ်လိုအားသည် ကြီးထွားလာသည်။အဏုမြူဓာတ်ပေါင်းဖိုများအတွက် အစားထိုးတစ်ခုအနေဖြင့်၊ ကြီးမားသော အရှိန်မြှင့်-ကွဲထွက်နေသော နျူထရွန်ရင်းမြစ်များစွာသည် လည်ပတ်နေပြီဖြစ်သည်။သို့သော်၊ နျူထရွန်အလင်းတန်းများ၏ ဂုဏ်သတ္တိများကို ပိုမိုထိရောက်စွာအသုံးပြုရန်အတွက် စက်မှုနှင့် တက္ကသိုလ် သုတေသနအဖွဲ့အစည်းများနှင့် သက်ဆိုင်သည့် 16 စက်မှုနှင့် တက္ကသိုလ် သုတေသနအဖွဲ့အစည်းများနှင့် သက်ဆိုင်သည့် accelerators များတွင် ကျစ်လစ်သော ရင်းမြစ်များကို ချဲ့ထွင်အသုံးပြုရန် လိုအပ်ပါသည်။အရှိန်မြှင့်နယူထရွန်ရင်းမြစ်များသည် နျူကလီးယားဓာတ်ပေါင်းဖိုများအတွက် အစားထိုးအဖြစ် လုပ်ဆောင်ပေးသည့်အပြင် လုပ်ဆောင်နိုင်စွမ်းအသစ်များနှင့် လုပ်ဆောင်ချက်များကို ထပ်လောင်းပေးထားသည်။ဥပမာအားဖြင့်၊ linac-driven generator သည် drive beam ကို ကြိုးကိုင်ခြင်းဖြင့် နျူထရွန်စီးကြောင်းကို အလွယ်တကူ ဖန်တီးနိုင်သည်။ထုတ်လွှတ်လိုက်သည်နှင့် တစ်ပြိုင်နက် နျူထရွန်များသည် ထိန်းချုပ်ရန် ခက်ခဲပြီး နောက်ခံနျူထရွန်များမှ ဖန်တီးထားသော ဆူညံသံကြောင့် ဓာတ်ရောင်ခြည်တိုင်းတာမှု ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာရန် ခက်ခဲသည်။အရှိန်မြှင့်စက်ဖြင့် ထိန်းချုပ်ထားသော နူထရွန်များသည် ဤပြဿနာကို ရှောင်ရှားသည်။ပရိုတွန်အရှိန်မြှင့်နည်းပညာကိုအခြေခံ၍ ပရောဂျက်များစွာကို ကမ္ဘာတစ်ဝှမ်းတွင် ၁၇၊၁၈၊၁၉ တွင် အဆိုပြုခဲ့သည်။7Li(p,n)7Be နှင့် 9Be(p,n)9B တို့သည် endothermic တုံ့ပြန်မှုများဖြစ်သောကြောင့် ၎င်းတို့သည် endothermic တုံ့ပြန်မှုများဖြစ်သောကြောင့် ပရိုတွန်မှမောင်းနှင်သော ကျစ်လစ်သောနျူထရွန်ဂျင်နရေတာများတွင် အများဆုံးအသုံးပြုကြသည်။ပရိုတွန်အလင်းတန်းကို လှုံ့ဆော်ရန် ရွေးချယ်ထားသော စွမ်းအင်သည် အတိုင်းအတာတန်ဖိုးထက် အနည်းငယ်ကျော်လွန်ပါက ပိုလျှံနေသော ဓာတ်ရောင်ခြည်နှင့် ရေဒီယိုသတ္တိကြွစွန့်ပစ်ပစ္စည်းများကို လျှော့ချနိုင်သည်။သို့သော်လည်း ပစ်မှတ်နျူကလိယ၏ ထုထည်သည် ပရိုတွန်ထက် များစွာကြီးမားပြီး ထွက်ပေါ်လာသော နျူထရွန်များသည် နေရာတိုင်းတွင် ပြန့်ကျဲနေသည်။နျူထရွန် flux ၏ isotropic ထုတ်လွှတ်မှု နှင့် နီးစပ်သောကြောင့် လေ့လာမှု၏ အရာဝတ္တုဆီသို့ နျူထရွန်များ ထိရောက်စွာ ပို့ဆောင်ခြင်းကို တားဆီးသည်။ထို့အပြင်၊ အရာဝတ္ထု၏တည်နေရာတွင်လိုအပ်သောနယူထရွန်ပမာဏကိုရရှိရန်၊ ရွေ့လျားနေသောပရိုတွန်အရေအတွက်နှင့်၎င်းတို့၏စွမ်းအင်နှစ်ခုစလုံးကိုသိသိသာသာတိုးမြှင့်ရန်လိုအပ်သည်။ရလဒ်အနေဖြင့်၊ ဂမ်မာရောင်ခြည်များနှင့် နယူထရွန်များသည် ကြီးမားသောထောင့်များမှတစ်ဆင့် ပျံ့နှံ့သွားပြီး endothermic တုံ့ပြန်မှု၏အားသာချက်ကို ဖျက်ဆီးပစ်မည်ဖြစ်သည်။ပရိုတွန်အခြေခံ နျူထရွန် ဂျင်နရေတာ သည် ပုံမှန် အရှိန်မြှင့်စက် မောင်းနှင်သော ကျစ်ကျစ်လျစ်လျစ်သော ပရိုတွန်အခြေခံ နျူထရွန် ဂျင်နရေတာတွင် ခိုင်ခံ့သော ရောင်ခြည်ဖြာထွက်မှု ရှိပြီး စနစ်၏ အကြီးမားဆုံး အစိတ်အပိုင်း ဖြစ်သည်။ပရိုတွန်များကို မောင်းနှင်ရာတွင် စွမ်းအင်တိုးမြှင့်ရန် လိုအပ်သည်မှာ များသောအားဖြင့် accelerator facility ၏ အရွယ်အစားကို ထပ်တိုးရန် လိုအပ်သည်။
အရှိန်မြှင့်စက်များတွင် သမားရိုးကျကျစ်လစ်သိပ်သည်းသော နျူထရွန်ရင်းမြစ်များ၏ ယေဘူယျချို့ယွင်းချက်များကို ကျော်လွှားရန်၊ ပြောင်းပြန်လှန်-အမြောက်အဆင်းတုံ့ပြန်မှုအစီအစဉ် ၂၁ ကို အဆိုပြုခဲ့သည်။ဤအစီအစဉ်တွင် ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်ပလတ်စတစ်များ၊ ဟိုက်ဒရိုဂျင်ဓာတ်ငွေ့များ၊ ဟိုက်ဒရိုဂျင်ဓာတ်ငွေ့ သို့မဟုတ် ဟိုက်ဒရိုဂျင်ပလာစမာကဲ့သို့သော ဟိုက်ဒရိုဂျင်ကြွယ်ဝသောပစ္စည်းများကို ပစ်မှတ်ထားမည့်အစား ပိုလေးသောလီသီယမ်-အိုင်းယွန်းအလင်းတန်းကို လမ်းညွှန်အလင်းအဖြစ်အသုံးပြုသည်။Beryllium ion-driven beams ကဲ့သို့သော အခြားရွေးချယ်စရာများကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားထားပြီး၊ သို့သော် ဘေရီလီယမ်သည် ကိုင်တွယ်ရာတွင် အထူးဂရုစိုက်ရန် လိုအပ်သော အဆိပ်အတောက်ဖြစ်စေသော အရာတစ်ခုဖြစ်သည်။ထို့ကြောင့်၊ လီသီယမ်အလင်းတန်းသည် ပြောင်းပြန်လှန်-kinematic တုံ့ပြန်မှုအစီအစဉ်များအတွက် အသင့်တော်ဆုံးဖြစ်သည်။လစ်သီယမ်နျူကလိယ၏အရှိန်သည် ပရိုတွန်များထက် ကြီးသောကြောင့်၊ နူကလီးယားတိုက်မိမှု၏ဗဟိုသည် အဆက်မပြတ်ရွေ့လျားနေပြီး နျူထရွန်များကိုလည်း ရှေ့သို့ထုတ်လွှတ်သည်။ဤအင်္ဂါရပ်သည် မလိုလားအပ်သော gamma rays နှင့် high angle neutron emissions22 ကို ဖယ်ရှားပေးပါသည်။ပရိုတွန်အင်ဂျင်၏ သာမာန်ဖြစ်ရပ်နှင့် ပြောင်းပြန် ကိန်းဂဏန်းဆိုင်ရာ မြင်ကွင်းကို ပုံ ၁ တွင် ပြထားသည်။
ပရိုတွန် နှင့် လစ်သီယမ် အလင်းတန်းများအတွက် နျူထရွန်ထုတ်လုပ်မှုထောင့်ပုံဥပမာ ( Adobe Illustrator CS5၊ 15.1.0၊ https://www.adobe.com/products/illustrator.html )(က) ရွေ့လျားနေသော ပရိုတွန်များသည် လီသီယမ်ပစ်မှတ်၏ ပိုမိုလေးလံသော အက်တမ်များကို ထိမှန်သောကြောင့် တုံ့ပြန်မှုကြောင့် နျူထရွန်များကို မည်သည့် ဦးတည်ရာသို့မဆို ထုတ်လွှတ်နိုင်သည်။(ခ) အပြန်အလှန်အားဖြင့်၊ လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်း ဒရိုက်ဘာသည် ဟိုက်ဒရိုဂျင်ကြွယ်ဝသော ပစ်မှတ်ကို ဗုံးကြဲပါက၊ စနစ်၏ ဒြပ်ထုဗဟိုချက်၏ မြင့်မားသောအလျင်ကြောင့် ရှေ့ဦးတည်ချက်တွင် နယူထရွန်များကို ကျဉ်းမြောင်းသောပုံးဖြင့် ထုတ်ပေးသည်။
သို့သော်၊ ပရိုတွန်များနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက မြင့်မားသော အားသွင်းမှုနှင့်အတူ လိုအပ်သော လေးလံသော အိုင်းယွန်းများ၏ flux ကိုထုတ်ပေးရန် ခက်ခဲခြင်းကြောင့် ပြောင်းပြန် kinematic နျူထရွန် ဂျင်နရေတာ အနည်းငယ်မျှသာ ရှိသေးသည်။ဤအပင်များအားလုံးသည် အနုတ်လက္ခဏာဆောင်သော အိုင်းယွန်းအရင်းအမြစ်များကို tandem electrostatic accelerators များနှင့် ပေါင်းစပ်အသုံးပြုသည်။Beam acceleration26 ၏ ထိရောက်မှုကို တိုးမြှင့်ရန် အခြားသော အိုင်းယွန်းရင်းမြစ် အမျိုးအစားများကို အဆိုပြုထားသည်။မည်သို့ပင်ဆိုစေကာမူ ရရှိနိုင်သော lithium-ion beam current ကို 100 µA တွင် ကန့်သတ်ထားသည်။Li3+27 ၏ 1 mA ကို အသုံးပြုရန် အဆိုပြုထားသော်လည်း ဤ ion beam current ကို ဤနည်းလမ်းဖြင့် အတည်ပြုနိုင်ခြင်း မရှိသေးပါ။ပြင်းထန်မှုအရ၊ လီသီယမ်ရောင်ခြည် အရှိန်မြှင့်စက်များသည် အမြင့်ဆုံး ပရိုတွန် လျှပ်စီးကြောင်း 10 mA28 ထက် ကျော်လွန်သော ပရိုတွန်အလင်း အရှိန်မြှင့်စက်များနှင့် မယှဉ်နိုင်ပါ။
လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်း အလင်းတန်းကို အခြေခံ၍ လက်တွေ့ကျသော ကျစ်ကျစ်လစ်လစ် နျူထရွန် ဂျင်နရေတာအား အကောင်အထည်ဖော်ရန်၊ အိုင်းယွန်းများ လုံးဝမပါဘဲ မြင့်မားသော ပြင်းအားကို ထုတ်ပေးခြင်းသည် အားသာချက်ဖြစ်သည်။အိုင်းယွန်းများကို လျှပ်စစ်သံလိုက်စွမ်းအားများဖြင့် အရှိန်မြှင့်ကာ လမ်းညွှန်ပေးကာ မြင့်မားသောအားသွင်းမှုအဆင့်သည် ပိုမိုထိရောက်သောအရှိန်ကို ရရှိစေသည်။Li-ion beam driver များသည် 10 mA ထက်ပို၍ Li3+ peak လျှပ်စီးကြောင်း လိုအပ်သည်။
ဤလုပ်ငန်းတွင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် အဆင့်မြင့်ပရိုတွန်အရှိန်မြှင့်စက်များနှင့် နှိုင်းယှဉ်နိုင်သည့် အမြင့်ဆုံးလျှပ်စီးကြောင်း 35 mA အထိရှိသော Li3+ အလင်းတန်းများ၏ အရှိန်ကို သရုပ်ပြပါသည်။မူလ လစ်သီယမ် အိုင်းယွန်း အလင်းတန်းအား လေဆာရောင်ခြည်ဖြင့် ဖန်တီးထားပြီး C6+ ကို အရှိန်မြှင့်ရန်အတွက် Direct Plasma Implantation Scheme (DPIS) ဖြင့် ဖန်တီးထားသည်။စိတ်ကြိုက်ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသော ရေဒီယိုကြိမ်နှုန်း quadrupole linac (RFQ linac) ကို ကြိမ်လုံးလေးလုံးဖြင့် ပဲ့တင်ထပ်သော ဖွဲ့စည်းပုံကို အသုံးပြု၍ ဖန်တီးခဲ့သည်။Accelerating beam တွင် တွက်ချက်ထားသော high purity beam စွမ်းအင်ရှိကြောင်း ကျွန်ုပ်တို့ စစ်ဆေးအတည်ပြုထားပါသည်။Li3+ အလင်းတန်းကို ရေဒီယိုကြိမ်နှုန်း (RF) အရှိန်မြှင့်ကိရိယာဖြင့် ထိထိရောက်ရောက် ဖမ်းယူနိုင်ပြီး၊ ပစ်မှတ်မှ ပြင်းထန်သော နျူထရွန်အတက်အကျကို ထုတ်ပေးရန်အတွက် လိုအပ်သော စွမ်းအင်ကို ဖြည့်ဆည်းရန်အတွက် နောက်ဆက်တွဲ linac (accelerator) အပိုင်းကို အသုံးပြုပါသည်။
စွမ်းဆောင်ရည်မြင့်မားသော အိုင်းယွန်းများ၏ အရှိန်အဟုန်သည် ကောင်းမွန်စွာတည်ဆောက်ထားသော နည်းပညာတစ်ခုဖြစ်သည်။မြင့်မားထိရောက်သော ကျစ်လစ်သော နျူထရွန် ဂျင်နရေတာအသစ်ကို အကောင်အထည်ဖော်ရန် ကျန်တာဝန်မှာ လုံး၀ဖယ်ထုတ်ထားသော လီသီယမ်အိုင်းယွန်းအမြောက်အမြားကို ထုတ်ပေးပြီး အရှိန်မြှင့်စက်ရှိ RF စက်ဝန်းနှင့် ထပ်တူပြုထားသည့် အိုင်းယွန်းပဲမျိုးစုံအစုအဝေးတစ်ခုအဖြစ် အစုလိုက်အပြုံလိုက်ဖွဲ့စည်းရန်ဖြစ်သည်။ဤရည်မှန်းချက်အောင်မြင်ရန် ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသော စမ်းသပ်မှုရလဒ်များကို အောက်ပါ အပိုင်းသုံးပိုင်းခွဲတွင် ဖော်ပြထားပါသည်။ (၁) လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်း အလင်းတန်း လုံးဝမရှိသော မျိုးဆက်၊ (၂) အထူးဒီဇိုင်းထုတ်ထားသော RFQ linac ကို အသုံးပြုထားသော အလင်းတန်းနှင့် (၃) ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှု အရှိန်မြှင့်ခြင်း beam ၏အကြောင်းအရာများကိုစစ်ဆေးရန်။Brookhaven အမျိုးသားဓာတ်ခွဲခန်း (BNL) တွင် ပုံ 2 တွင်ပြသထားသည့် စမ်းသပ်တပ်ဆင်မှုကို ကျွန်ုပ်တို့တည်ဆောက်ခဲ့သည်။
လီသီယမ်ရောင်ခြည်များကို အရှိန်မြှင့်၍ ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာရန်အတွက် စမ်းသပ်တပ်ဆင်မှု၏ ခြုံငုံသုံးသပ်ချက် (Inkscape၊ 1.0.2၊ https://inkscape.org/)။ညာမှဘယ်မှ၊ လေဆာ-ablative ပလာစမာကို လေဆာပစ်မှတ်အပြန်အလှန်အခန်းတွင်ထုတ်ပေးပြီး RFQ linac သို့ပေးပို့သည်။RFQ အရှိန်မြှင့်စက်ထဲသို့ ဝင်ရောက်သောအခါ၊ အိုင်းယွန်းများကို ပလာစမာမှ ခွဲထုတ်ပြီး ထုတ်ယူသည့် လျှပ်ကူးပစ္စည်းနှင့် RFQ လျှပ်ကူးပစ္စည်းကြားရှိ 52 kV ဗို့အားကွာခြားချက်ဖြင့် ဖန်တီးထားသော ရုတ်တရက်လျှပ်စစ်စက်ကွင်းမှတဆင့် RFQ အရှိန်မြှင့်စက်သို့ ထိုးသွင်းသည်။ထုတ်ယူထားသော အိုင်းယွန်းများကို 22 keV/n မှ 204 keV/n သို့ 2 မီတာရှည်သော RFQ လျှပ်ကူးပစ္စည်းကို အသုံးပြု၍ အရှိန်မြှင့်သည်။RFQ liac ၏ output တွင် တပ်ဆင်ထားသော လက်ရှိ transformer (CT) သည် ion beam current ၏ မပျက်စီးနိုင်သော တိုင်းတာမှုကို ပေးပါသည်။အလင်းတန်းကို လေးပုံတစ်ပုံ သံလိုက်သုံးခုဖြင့် အာရုံစိုက်ထားပြီး Li3+ beam ကို detector ထဲသို့ ပိုင်းခြားပြီး ညွှန်ပေးသည့် dipole magnet သို့ ညွှန်ကြားသည်။အပေါက်၏နောက်တွင်၊ ရုတ်သိမ်းနိုင်သော ပလပ်စတစ်မီးရှူးစက်နှင့် -400 V အထိဘက်လိုက်မှုရှိသော Faraday cup (FC) ကို အရှိန်မြှင့်အလင်းတန်းကိုရှာဖွေရန် အသုံးပြုသည်။
အပြည့်အဝ ionized lithium အိုင်းယွန်း (Li3+) ကို ထုတ်လုပ်ရန် ၎င်း၏ တတိယမြောက် အိုင်းယွန်းစွမ်းအင် (122.4 eV) ထက် အပူချိန်ရှိသော ပလာစမာကို ဖန်တီးရန် လိုအပ်ပါသည်။ကျွန်ုပ်တို့သည် အပူချိန်မြင့်သော ပလာစမာကို ထုတ်လုပ်ရန် လေဆာရောင်ခြည်ကို အသုံးပြုရန် ကြိုးစားခဲ့သည်။လီသီယမ်သတ္တုသည် ဓာတ်ပြုပြီး အထူးကိုင်တွယ်ရန် လိုအပ်သောကြောင့် ဤလေဆာအိုင်းယွန်းအရင်းအမြစ်အမျိုးအစားကို လီသီယမ်အိုင်းယွန်းအလင်းတန်းများထုတ်လုပ်ရန်အတွက် အသုံးများခြင်းမရှိပါ။လစ်သီယမ်သတ္တုပြားကို လေဟာနယ်လေဆာ တုံ့ပြန်မှုအခန်းတွင် တပ်ဆင်သည့်အခါ အစိုဓာတ်နှင့် လေထုညစ်ညမ်းမှုကို လျှော့ချရန် ပစ်မှတ်တင်ခြင်းစနစ်ကို တီထွင်ထားပါသည်။ပစ္စည်းများပြင်ဆင်မှုအားလုံးကို အာဂွန်ခြောက်သွေ့သော ပတ်ဝန်းကျင်တွင် ထိန်းချုပ်ထားသည်။လီသီယမ်သတ္တုပြားကို လေဆာပစ်မှတ်အခန်းတွင် တပ်ဆင်ပြီးနောက်၊ သတ္တုပြားအား သွေးခုန်နှုန်းတစ်ခုလျှင် 800 mJ ဖြင့် စွမ်းအင်ဖြင့် Nd:YAG လေဆာရောင်ခြည်ဖြင့် ဖြာထွက်ခဲ့သည်။ပစ်မှတ်အပေါ် အာရုံစူးစိုက်မှုတွင် လေဆာပါဝါသိပ်သည်းဆသည် 1012 W/cm2 ခန့်ရှိမည်ဟု ခန့်မှန်းရသည်။လေဟာနယ်ထဲမှာ ပစ်မှတ်ကို တွန်းထုတ်လိုက်တဲ့ လေဆာက ပလာစမာကို ဖန်တီးပါတယ်။6 ns လေဆာသွေးခုန်နှုန်းတစ်ခုလုံးတွင်၊ အဓိကအားဖြင့် ပြောင်းပြန် bremsstrahlung ဖြစ်စဉ်ကြောင့် ပလာစမာသည် ဆက်လက်ပူနေပါသည်။အပူပေးသည့်အဆင့်တွင် ပြင်ပအကွက်ကို ကန့်သတ်ထားခြင်း မရှိသောကြောင့်၊ ပလာစမာသည် သုံးဖက်မြင်ဖြင့် စတင်ကြီးထွားလာသည်။ပလာစမာသည် ပစ်မှတ်မျက်နှာပြင်အပေါ်တွင် ကျယ်ပြန့်လာသောအခါ၊ ပလာစမာ၏ဗဟိုသည် စွမ်းအင် 600 eV/n ဖြင့် ပစ်မှတ်မျက်နှာပြင်သို့ ထောင့်မှန်အလျင်ကို ရရှိသည်။အပူပေးပြီးနောက်၊ ပလာစမာသည် ပစ်မှတ်မှ axial ဦးတည်ရာသို့ ဆက်လက်ရွေ့လျားကာ isotropically ချဲ့ထွင်သည်။
ပုံ 2 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ ablation ပလာစမာသည် ပစ်မှတ်ကဲ့သို့တူညီသောအလားအလာရှိသောသတ္တုကွန်တိန်နာဖြင့်ဝန်းရံထားသောလေဟာနယ်ပမာဏတစ်ခုသို့ပျံ့နှံ့သွားသည်။ထို့ကြောင့်၊ ပလာစမာသည် အကွက်လွတ်ဒေသကိုဖြတ်၍ RFQ အရှိန်မြှင့်စက်ဆီသို့ ရွေ့လျားသွားသည်။လေဟာနယ်ခန်းနှင့် RFQ linac ကြားတွင် axial သံလိုက်စက်ကွင်းကို လေဟာနယ်အခန်းတစ်ဝိုက်တွင် ဆိုလီနွိုက်ကွိုင်အနာဖြင့် အသုံးချသည်။ဆိုလီနွိုက်၏ သံလိုက်စက်ကွင်းသည် RFQ အလင်းဝင်ပေါက်သို့ ပေးပို့စဉ်အတွင်း မြင့်မားသော ပလာစမာသိပ်သည်းဆကို ထိန်းသိမ်းထားနိုင်ရန် လွင့်မျောနေသော ပလာစမာ၏ အချင်းများ ချဲ့ထွင်မှုကို တားဆီးပေးသည်။အခြားတစ်ဖက်တွင်၊ ပလာစမာသည် ရှည်လျားသောပလာစမာတစ်ခုအဖြစ် လွင့်စဉ်အတွင်း axial ဦးတည်ချက်တွင် ဆက်လက်ချဲ့ထွင်နေသည်။မြင့်မားသောဗို့အားဘက်လိုက်မှုကို RFQ ဝင်ပေါက်ရှိ ထွက်ပေါက်ပေါက်ရှေ့ရှိ ပလာစမာပါရှိသော သတ္တုအိုးသို့ သက်ရောက်သည်။RFQ linac မှ သင့်လျော်သော အရှိန်မြှင့်ရန်အတွက် လိုအပ်သော 7Li3+ ဆေးထိုးနှုန်းကို ပေးဆောင်ရန် ဘက်လိုက်ဗို့အားကို ရွေးချယ်ထားသည်။
ထွက်ပေါ်လာသော ablation ပလာစမာတွင် 7Li3+ သာမက အခြားသော အားသွင်းပြည်နယ်များရှိ လစ်သီယမ်နှင့် ညစ်ညမ်းသောဒြပ်စင်များပါရှိပြီး RFQ linear accelerator သို့ တစ်ပြိုင်နက် ပို့ဆောင်ပေးပါသည်။RFQ linac ကို အသုံးပြု၍ အရှိန်မြှင့်စမ်းသပ်မှုများမတိုင်မီ၊ ပလာစမာရှိ အိုင်းယွန်းများ၏ ပါဝင်မှုနှင့် စွမ်းအင်ဖြန့်ဖြူးမှုကို လေ့လာရန် အော့ဖ်လိုင်းအချိန်-ပျံသန်းမှု (TOF) ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုကို ပြုလုပ်ခဲ့သည်။အသေးစိတ် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှု စနစ်ထည့်သွင်းမှုနှင့် စောင့်ကြည့်လေ့လာထားသော နိုင်ငံတော် တာဝန်ခံ ဖြန့်ဝေမှုများကို နည်းလမ်းများ ကဏ္ဍတွင် ရှင်းပြထားသည်။ပုံ 3 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း 7Li3+ အိုင်းယွန်းများသည် အမှုန်အားလုံး၏ 54% ခန့်၏အဓိကအမှုန်များဖြစ်ကြောင်းပြသခဲ့သည်။ ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာချက်အရ 7Li3+ ion သည် ion beam output point မှ 1.87 mA တွင် ခန့်မှန်းထားသည်။အရှိန်မြှင့်စမ်းသပ်မှုများအတွင်း 79 mT ဆိုလီနွိုက်စက်ကွင်းကို တိုးချဲ့ပလာစမာသို့ သက်ရောက်သည်။ရလဒ်အနေနှင့်၊ ပလာစမာမှထုတ်နုတ်ထားသော 7Li3+ လျှပ်စီးကြောင်းသည် ကိရိယာပေါ်တွင် သတိပြုမိသောအချက် 30 တိုးလာသည်။
ပျံသန်းချိန် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်းဖြင့် ရရှိသော လေဆာထုတ်လုပ်သော ပလာစမာရှိ အိုင်းယွန်းအပိုင်းအစများ။7Li1+ နှင့် 7Li2+ အိုင်းယွန်းများသည် အိုင်းယွန်းအလင်းတန်း၏ 5% နှင့် 25% အသီးသီးဖြစ်ကြပါသည်။6Li အမှုန်အမွှားများ၏ အပိုင်းအစများသည် စမ်းသပ်မှုအမှားအတွင်း လစ်သီယမ်သတ္တုပြားပစ်မှတ်ရှိ 6Li (7.6%) ၏ သဘာဝအကြောင်းအရာနှင့် သဘောတူညီပါသည်။အောက်ဆီဂျင်အနည်းငယ်ညစ်ညမ်းမှု (6.2%)၊ အဓိကအားဖြင့် O1+ (2.1%) နှင့် O2+ (1.5%)၊ လီသီယမ်သတ္တုပြားပစ်မှတ်၏မျက်နှာပြင်၏ဓာတ်တိုးမှုကြောင့်ဖြစ်နိုင်သည်။
ယခင်ကဖော်ပြခဲ့သည့်အတိုင်း၊ လစ်သီယမ်ပလာစမာသည် RFQ linac သို့မဝင်မီ နယ်ပယ်မဲ့ဒေသတစ်ခုတွင် ပျံ့လွင့်သွားပါသည်။RFQ linac ၏ထည့်သွင်းမှုသည် သတ္တုကွန်တိန်နာတွင် 6 မီလီမီတာ အချင်းအပေါက်ရှိပြီး ဘက်လိုက်ဗို့အားမှာ 52 kV ဖြစ်သည်။RFQ လျှပ်ကူးပစ္စည်းဗို့အား 100 MHz တွင် ±29 kV လျင်မြန်စွာပြောင်းလဲသွားသော်လည်း၊ RFQ အရှိန်မြှင့်လျှပ်ကူးပစ္စည်းများသည် ပျမ်းမျှ သုညဖြစ်နိုင်သောကြောင့် ဗို့အားသည် axial acceleration ကိုဖြစ်ပေါ်စေသည်။အလင်းဝင်ပေါက်နှင့် RFQ လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ အစွန်းကြား 10 မီလီမီတာ ကွာဟမှုအတွင်း အားကောင်းသော လျှပ်စစ်စက်ကွင်းကို ထုတ်ပေးသောကြောင့်၊ အလင်းဝင်ပေါက်ရှိ ပလာစမာမှ အပြုသဘောဆောင်သော ပလာစမာအိုင်းယွန်းများကိုသာ ထုတ်ယူသည်။သမားရိုးကျ အိုင်းယွန်း ပို့ဆောင်မှုစနစ်များတွင်၊ အိုင်းယွန်းများကို RFQ အရှိန်မြှင့်စက်ရှေ့ အကွာအဝေးတွင် လျှပ်စစ်စက်ကွင်းဖြင့် ပလာစမာမှ ခွဲထုတ်ပြီးနောက် အလင်းတန်းကို အာရုံစူးစိုက်သည့်အရာဖြင့် RFQ အလင်းဝင်ပေါက်သို့ အာရုံစိုက်သည်။သို့သော်၊ ပြင်းထန်သောနျူထရွန်အရင်းအမြစ်အတွက် လိုအပ်သောပြင်းထန်သောလေးလံသောအိုင်းယွန်းအလင်းတန်းများအတွက်၊ အာကာသတာဝန်ခံသက်ရောက်မှုကြောင့် non-linear ရွံရှာဖွယ်စွမ်းအားများသည် အိုင်းယွန်းသယ်ယူပို့ဆောင်ရေးစနစ်တွင် သိသာထင်ရှားသောအလင်းဆုံးရှုံးမှုများကိုဖြစ်ပေါ်စေနိုင်ပြီး အရှိန်မြှင့်နိုင်သည့်အမြင့်ဆုံးလျှပ်စီးကိုကန့်သတ်ထားသည်။ကျွန်ုပ်တို့၏ DPIS တွင်၊ ပြင်းထန်မှုမြင့်မားသော အိုင်းယွန်းများကို RFQ အလင်းဝင်ပေါက်၏ ထွက်ပေါက်အမှတ်သို့ တိုက်ရိုက်လွှင့်ထုတ်သည့်ပလာစမာအဖြစ် ပို့ဆောင်ပေးသောကြောင့် အာကာသအားသွင်းမှုကြောင့် အိုင်းယွန်းအလင်းတန်းများ ဆုံးရှုံးမှုမရှိပါ။ဤသရုပ်ပြမှုအတွင်း DPIS ကို လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းအလင်းတန်းတစ်ခုတွင် ပထမဆုံးအကြိမ် အသုံးချခဲ့သည်။
RFQ တည်ဆောက်ပုံသည် စွမ်းအင်နိမ့် မြင့်မားသော အိုင်းယွန်းအလင်းတန်းများကို အာရုံစူးစိုက်ပြီး အရှိန်မြှင့်ရန်အတွက် တီထွင်ထားခြင်းဖြစ်ပြီး ပထမအမှာစာ အရှိန်မြှင့်ခြင်းအတွက် စံဖြစ်လာသည်။22 keV/n မှ 204 keV/n သို့ 7Li3+ အိုင်းယွန်းများကို အရှိန်မြှင့်ရန် RFQ ကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ပလာစမာရှိ လစ်သီယမ်နှင့် အခြားအမှုန်အမွှားများကို ပလာစမာမှ ထုတ်ယူပြီး RFQ အလင်းဝင်ပေါက်ထဲသို့ ထိုးသွင်းသော်လည်း RFQ linac သည် 7Li3+ နှင့်နီးစပ်သော charge-to-mass ratio (Q/A) ဖြင့်သာ အိုင်းယွန်းများကို အရှိန်မြှင့်ပေးပါသည်။
သဖန်းသီးပေါ်မှာ။ပုံ 4 သည် ပုံတွင်ပြထားသည့်အတိုင်း သံလိုက်ကိုခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာပြီးနောက် RFQ linac နှင့် Faraday cup (FC) ၏ output တွင် လက်ရှိ transformer (CT) မှတွေ့ရှိထားသော waveforms များကိုပြသသည်။2. အချက်ပြမှုများကြား အချိန်ပြောင်းခြင်းကို detector ၏တည်နေရာတွင် ပျံသန်းချိန်ကွာခြားချက်အဖြစ် အဓိပ္ပာယ်ဖွင့်ဆိုနိုင်သည်။CT တွင်တိုင်းတာသော peak ion current သည် 43 mA ဖြစ်သည်။RT အနေအထားတွင်၊ စာရင်းသွင်းထားသော အလင်းတန်းတွင် တွက်ချက်ထားသော စွမ်းအင်သို့ အရှိန်မြှင့်ထားသော အိုင်းယွန်းများသာမက လုံလောက်စွာ အရှိန်မမြှင့်နိုင်သော 7Li3+ မှလွဲ၍ အခြားအိုင်းယွန်းများလည်း ပါဝင်နိုင်သည်။သို့သော်၊ QD နှင့် PC မှတွေ့ရှိသော အိုင်းယွန်းလက်ရှိပုံစံများ၏တူညီမှုသည် ion current တွင် အဓိကအားဖြင့် အရှိန်မြှင့်ထားသော 7Li3+ ပါ၀င်ကြောင်း ညွှန်ပြနေပြီး PC ရှိ လက်ရှိ၏အမြင့်ဆုံးတန်ဖိုးကျဆင်းခြင်းသည် QD နှင့် QD အကြား အိုင်းယွန်းလွှဲပြောင်းစဉ်အတွင်း beam ဆုံးရှုံးမှုကြောင့်ဖြစ်ရသည်။ ပီစီ။ဆုံးရှုံးမှုများကို စာအိတ်ပုံသဏ္ဍာန်အားဖြင့်လည်း အတည်ပြုပါသည်။7Li3+ beam current ကို တိကျစွာ တိုင်းတာရန်အတွက် နောက်အပိုင်းတွင် ဖော်ပြထားသည့်အတိုင်း dipole magnet ဖြင့် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာပါသည်။
detector တည်နေရာ CT (အနက်ရောင်မျဉ်းကွေး) နှင့် FC (အနီရောင်မျဉ်းကွေး) တွင်မှတ်တမ်းတင်ထားသော အရှိန်မြှင့်အလင်းတန်းများ၏ Oscillograms များ။ဤတိုင်းတာမှုများကို လေဆာပလာစမာထုတ်လုပ်စဉ်အတွင်း photodetector မှ လေဆာရောင်ခြည်ဖြာထွက်မှုကို ထောက်လှမ်းခြင်းဖြင့် အစပျိုးသည်။အနက်ရောင်မျဉ်းကွေးသည် RFQ linac အထွက်နှင့် ချိတ်ဆက်ထားသော CT တစ်ခုပေါ်တွင် တိုင်းတာထားသော လှိုင်းပုံစံကို ပြသသည်။RFQ linac နှင့် နီးကပ်မှုကြောင့်၊ detector သည် 100 MHz RF ဆူညံသံကို ကောက်ယူသည်၊ ထို့ကြောင့် detection signal တွင် တင်ထားသော 100 MHz resonant RF signal ကိုဖယ်ရှားရန်အတွက် 98 MHz low pass FFT filter ကို အသုံးပြုထားသည်။ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာသောသံလိုက်သည် 7Li3+ အိုင်းယွန်းအလင်းတန်းကို ညွှန်ပြပြီးနောက် အနီရောင်မျဉ်းကွေးသည် FC တွင် လှိုင်းပုံစံကိုပြသသည်။ဤသံလိုက်စက်ကွင်းတွင် 7Li3+၊ N6+ နှင့် O7+ မှလွဲ၍ သယ်ယူပို့ဆောင်နိုင်သည်။
RFQ linac ပြီးနောက် အိုင်းယွန်းအလင်းတန်းကို လေးပုံတစ်ပုံ အာရုံစူးစိုက်သော သံလိုက်သုံးမျိုးဖြင့် အာရုံစိုက်ထားပြီး အိုင်းယွန်းအလင်းတန်းရှိ အညစ်အကြေးများကို ခွဲထုတ်ရန်အတွက် dipole သံလိုက်များဖြင့် ပိုင်းခြားစိတ်ဖြာသည်။0.268 T ရှိသော သံလိုက်စက်ကွင်းသည် 7Li3+ အလင်းတန်းများကို FC သို့ ညွှန်ကြားသည်။ဤသံလိုက်စက်ကွင်း၏ ထောက်လှမ်းမှုလှိုင်းပုံစံကို ပုံ 4 တွင် အနီရောင်မျဉ်းကွေးအဖြစ် ပြထားသည်။ အမြင့်ဆုံးအလင်းတန်းသည် လက်ရှိ သမရိုးကျလျှပ်စစ်ဓာတ်အရှိန်မြှင့်စက်များတွင် ထုတ်လုပ်သည့် ပုံမှန် Li3+ အလင်းတန်းထက် အဆ 100 ပိုများသည်။beam pulse width သည် full width တွင် 2.0 µs ဖြစ်သည် ။Dipole သံလိုက်စက်ကွင်းပါရှိသော 7Li3+ အလင်းတန်းကို ထောက်လှမ်းခြင်းသည် အောင်မြင်စွာ စည်းခြင်းနှင့် အလင်း၏အရှိန်ကို ညွှန်ပြသည်။Dipole ၏ သံလိုက်စက်ကွင်းကို စကင်န်ဖတ်သောအခါ FC မှတွေ့ရှိသော အိုင်းယွန်းအလင်းလျှပ်စီးကြောင်းကို ပုံ 5 တွင်ပြသထားသည်။ သန့်ရှင်းသောတစ်ခုတည်းသောတောင်ထွတ်ကို အခြားတောင်ထွတ်များနှင့်ကောင်းစွာခွဲခြားထားသည်ကိုတွေ့ရှိရသည်။RFQ liac မှ ဒီဇိုင်းစွမ်းအင်သို့ အရှိန်မြှင့်လိုက်သော အိုင်းယွန်းများအားလုံးသည် တူညီသောအမြန်နှုန်းရှိသောကြောင့်၊ တူညီသော Q/A ပါသော အိုင်းယွန်းများကို dipole သံလိုက်စက်ကွင်းများဖြင့် ခွဲခြားရန် ခက်ခဲပါသည်။ထို့ကြောင့်၊ 7Li3+ ကို N6+ သို့မဟုတ် O7+ နှင့် ခွဲခြား၍မရပါ။သို့သော်လည်း အိမ်နီးချင်းနိုင်ငံများတွင် အညစ်အကြေးပမာဏကို ခန့်မှန်းနိုင်သည်။ဥပမာအားဖြင့်၊ N7+ နှင့် N5+ သည် အလွယ်တကူ ခွဲခြားနိုင်သော်လည်း N6+ သည် အညစ်အကြေး၏ တစ်စိတ်တစ်ပိုင်း ဖြစ်နိုင်ပြီး N7+ နှင့် N5+ ကဲ့သို့ တူညီသောပမာဏခန့် ရှိနေမည်ဟု မျှော်လင့်ပါသည်။ခန့်မှန်းခြေ လေထုညစ်ညမ်းမှုအဆင့်မှာ ၂ ရာခိုင်နှုန်းခန့်ဖြစ်သည်။
Dipole သံလိုက်စက်ကွင်းကို စကင်န်ဖတ်ခြင်းဖြင့် ရရှိသော Beam အစိတ်အပိုင်း spectra။0.268 T ၏ အထွတ်အထိပ်သည် 7Li3+ နှင့် N6+ တို့နှင့် သက်ဆိုင်သည်။peak width သည် အလျားလိုက်ရှိ beam ၏ အရွယ်အစားပေါ်တွင် မူတည်ပါသည်။ကျယ်ပြန့်သော တောင်ထွတ်များကြားတွင်၊ 7Li3+ သည် 6Li3+၊ O6+ နှင့် N5+ နှင့် ကောင်းစွာ ပိုင်းခြားသော်လည်း O7+ နှင့် N6+ မှ ညံ့ဖျင်းစွာ ခွဲခြားထားသည်။
FC ၏တည်နေရာတွင်၊ beam ပရိုဖိုင်ကို plug-in scintillator ဖြင့်အတည်ပြုပြီးပုံ 6 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်းအမြန်ဒစ်ဂျစ်တယ်ကင်မရာဖြင့်မှတ်တမ်းတင်ထားသည်။ 7Li3+ ၏လက်ရှိ 35 mA ပါသော pulsed beam ကိုတွက်ချက်ထားသော RFQ သို့အရှိန်မြှင့်ရန်ပြသထားသည် 1.4 MeV နှင့် ကိုက်ညီသော 204 keV/n ၏ စွမ်းအင် နှင့် FC detector သို့ ပို့လွှတ်သည်။
Beam ပရိုဖိုင်ကို FC အကြို အလင်းစက် ဖန်သားပြင်တွင် တွေ့ရသည် (Fiji၊ 2.3.0၊ https://imagej.net/software/fiji/)။ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာသော dipole magnet ၏ သံလိုက်စက်ကွင်းသည် Li3+ ion beam ၏ အရှိန်အဟုန်ကို ဒီဇိုင်းစွမ်းအင် RFQ သို့ ညွှန်ကြားရန် ချိန်ညှိထားသည်။စိမ်းလန်းသောဧရိယာရှိ အပြာစက်များသည် ချို့ယွင်းနေသော မီးခိုးငွေ့များ ကြောင့်ဖြစ်သည်။
အစိုင်အခဲ လီသီယမ်သတ္တုပြား၏ မျက်နှာပြင်ကို လေဆာဖြင့် ခွဲထုတ်ခြင်းဖြင့် 7Li3+ အိုင်းယွန်းမျိုးဆက်ကို DPIS သုံးပြီး မြင့်မားသော လက်ရှိ အိုင်းယွန်းအလင်းတန်းကို ဖမ်းယူကာ အရှိန်မြှင့်ပေးပါသည်။သံလိုက်အား ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာပြီးနောက် 1.4 MeV ၏ 7Li3+ ၏ အထွတ်အထိပ် လျှပ်စီးကြောင်းသည် 35 mA ဖြစ်သည်။၎င်းသည် inverse kinematics ဖြင့် နျူထရွန်ရင်းမြစ်ကို အကောင်အထည်ဖော်ခြင်း၏ အရေးကြီးဆုံးအစိတ်အပိုင်းကို လက်တွေ့ကျကျ အကောင်အထည်ဖော်ခဲ့ကြောင်း အတည်ပြုသည်။စာတမ်း၏ ဤအပိုင်းတွင်၊ စွမ်းအင်မြင့်မားသော အရှိန်မြှင့်စက်များနှင့် နျူထရွန်ပစ်မှတ်စခန်းများ အပါအဝင် ကျစ်လစ်သိပ်သည်းသော နျူထရွန်ရင်းမြစ်၏ ဒီဇိုင်းတစ်ခုလုံးကို ဆွေးနွေးမည်ဖြစ်သည်။ဒီဇိုင်းသည် ကျွန်ုပ်တို့၏ဓာတ်ခွဲခန်းရှိ ရှိပြီးသားစနစ်များဖြင့် ရရှိသောရလဒ်များအပေါ် အခြေခံထားသည်။လစ်သီယမ်သတ္တုပြားနှင့် RFQ linac အကြားအကွာအဝေးကို တိုစေခြင်းဖြင့် အိုင်းယွန်းအလင်း၏ အမြင့်ဆုံးလျှပ်စီးကြောင်းကို ထပ်မံတိုးလာနိုင်ကြောင်း သတိပြုသင့်သည်။ထမင်း။7 သည် အရှိန်မြှင့်စက်တွင် အဆိုပြုထားသော ကျစ်လစ်သော နျူထရွန်ရင်းမြစ်၏ သဘောတရားတစ်ခုလုံးကို သရုပ်ဖော်သည်။
အရှိန်မြှင့်စက်ရှိ အဆိုပြုထားသော ကျစ်လစ်သိပ်သည်းသော နျူထရွန်ရင်းမြစ်၏ စိတ်ကူးဒီဇိုင်း (Freecad၊ 0.19၊ https://www.freecadweb.org/)။ညာဘက်မှ ဘယ်ဘက်- လေဆာအိုင်းယွန်းရင်းမြစ်၊ ဆိုလီနွိုက်သံလိုက်၊ RFQ linac၊ အလတ်စားစွမ်းအင် အလင်းတန်းလွှဲပြောင်းမှု (MEBT)၊ IH linac နှင့် နျူထရွန်မျိုးဆက်အတွက် အပြန်အလှန်တုံ့ပြန်မှုအခန်း။ထုတ်လုပ်ထားသော နျူထရွန်ရောင်ခြည်တန်းများ၏ ကျဉ်းမြောင်းသော ညွှန်ကြားသဘောသဘာဝကြောင့် ရောင်ခြည်ကာကွယ်ရေးကို အဓိကအားဖြင့် ရှေ့ဦးတည်ချက်တွင် ပံ့ပိုးထားသည်။
RFQ linac ပြီးနောက်၊ Inter-digital H-structure (IH linac)30 linac ၏ နောက်ထပ်အရှိန်မြှင့်ရန် စီစဉ်ထားသည်။IH linacs များသည် အချို့သောအမြန်နှုန်းများထက် မြင့်မားသောလျှပ်စစ်စက်ကွင်း gradient များကိုပေးဆောင်ရန် π-mode drift tube တည်ဆောက်ပုံကို အသုံးပြုသည်။အယူအဆဆိုင်ရာလေ့လာမှုကို 1D longitudinal dynamics simulation နှင့် 3D shell simulation ကို အခြေခံ၍ ပြုလုပ်ခဲ့ခြင်းဖြစ်သည်။တွက်ချက်မှုများအရ ကျိုးကြောင်းဆီလျော်သော drift tube ဗို့အား (450 kV ထက်နည်းသော) နှင့် 100 MHz IH linac သည် 1.8 mA အကွာအဝေးတွင် 40 mA အလင်းတန်းကို 1.8 mA မှ အရှိန်မြှင့်နိုင်သည် ။အရှိန်မြှင့်စက်၏အဆုံးရှိ စွမ်းအင်ဖြန့်ဖြူးမှုကို ± 0.4 MeV တွင် ခန့်မှန်းထားပြီး၊ ၎င်းသည် နျူထရွန်အဖြစ်ပြောင်းလဲခြင်းပစ်မှတ်မှ ထုတ်လုပ်သော နျူထရွန်များ၏ စွမ်းအင်ရပ်ဝန်းကို သိသိသာသာမထိခိုက်စေပါ။ထို့အပြင်၊ အလယ်အလတ် ခွန်အားနှင့် အရွယ်အစား လေးပုံတစ်ပုံ သံလိုက်အတွက် ပုံမှန်လိုအပ်သည်ထက် အလင်းကို သေးငယ်သော အလင်းတန်းတစ်ခုအဖြစ် အာရုံစိုက်ရန် လုံလောက်သော အလင်းထုတ်လွှတ်မှု နည်းပါးပါသည်။RFQ linac နှင့် IH linac အကြား အလတ်စား စွမ်းအင်အလင်းတန်း (MEBT) ထုတ်လွှင့်မှုတွင်၊ beamforming resonator ကို beamforming တည်ဆောက်ပုံကို ထိန်းသိမ်းရန်အတွက် အသုံးပြုသည်။ဘေးဘက် အလင်းတန်း၏ အရွယ်အစားကို ထိန်းချုပ်ရန် လေးထောင့်ပုံ သံလိုက် သုံးခုကို အသုံးပြုသည်။ဤဒီဇိုင်းဗျူဟာကို accelerator 31,32,33 အများအပြားတွင် အသုံးပြုထားသည်။အိုင်းယွန်းရင်းမြစ်မှ ပစ်မှတ်အခန်းသို့ စနစ်တစ်ခုလုံး၏ စုစုပေါင်းအရှည်သည် 8 မီတာထက်နည်းသည်ဟု ခန့်မှန်းရပြီး ပုံမှန် semi-trailer ထရပ်ကားနှင့် အံဝင်ခွင်ကျဖြစ်နိုင်သည်။
နျူထရွန်ပြောင်းလဲခြင်းပစ်မှတ်ကို linear accelerator ပြီးနောက် တိုက်ရိုက်တပ်ဆင်ပါမည်။ကျွန်ုပ်တို့သည် inverse kinematic scenarios23 ကိုအသုံးပြု၍ ယခင်လေ့လာမှုများအပေါ်အခြေခံ၍ ပစ်မှတ်ဘူတာဒီဇိုင်းများကို ဆွေးနွေးပါသည်။အစီရင်ခံထားသော ပြောင်းလဲခြင်းပစ်မှတ်များတွင် အစိုင်အခဲပစ္စည်းများ (polypropylene (C3H6) နှင့် တိုက်တေနီယမ် ဟိုက်ဒရိုက် (TiH2)) နှင့် ဓာတ်ငွေ့ပစ်မှတ်စနစ်များ ပါဝင်သည်။ပန်းတိုင်တစ်ခုစီတိုင်းတွင် အားသာချက်များနှင့် အားနည်းချက်များရှိသည်။ခိုင်မာသောပစ်မှတ်များသည် တိကျသောအထူထိန်းချုပ်မှုကို ခွင့်ပြုသည်။ပစ်မှတ်ကို ပိုပါးလေလေ၊ နျူထရွန်ထုတ်လုပ်မှု၏ spatial arrangement သည် ပိုမိုတိကျလေဖြစ်သည်။သို့သော်လည်း ထိုပစ်မှတ်များသည် မလိုလားအပ်သော နျူကလီးယားတုံ့ပြန်မှုနှင့် ဓာတ်ရောင်ခြည်သင့်မှု အတိုင်းအတာတစ်ခုအထိ ရှိနေနိုင်သေးသည်။အခြားတစ်ဖက်တွင်၊ ဟိုက်ဒရိုဂျင်ပစ်မှတ်သည် နျူကလီးယားတုံ့ပြန်မှု၏ အဓိကထုတ်ကုန်ဖြစ်သည့် 7Be ထုတ်လုပ်မှုကို ဖယ်ရှားခြင်းဖြင့် ပိုမိုသန့်ရှင်းသောပတ်ဝန်းကျင်ကို ပေးစွမ်းနိုင်သည်။သို့သော်၊ ဟိုက်ဒရိုဂျင်သည် အားနည်းသော အတားအဆီးစွမ်းရည်ရှိပြီး လုံလောက်သော စွမ်းအင်ထုတ်လွှတ်ရန်အတွက် ကြီးမားသော ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာအကွာအဝေးတစ်ခု လိုအပ်သည်။၎င်းသည် TOF တိုင်းတာခြင်းအတွက် အနည်းငယ် အားနည်းချက်ဖြစ်သည်။ထို့အပြင်၊ ပါးလွှာသောဖလင်ကို ဟိုက်ဒရိုဂျင်ပစ်မှတ်ကို တံဆိပ်ခတ်ရန် အသုံးပြုပါက၊ ပါးလွှာသောဖလင်နှင့် လစ်သီယမ်အလင်းတန်းများမှ ထုတ်ပေးသော ဂမ်မာရောင်ခြည်များ၏ စွမ်းအင်ဆုံးရှုံးမှုကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားရန် လိုအပ်ပါသည်။
LICORNE သည် polypropylene ပစ်မှတ်များကို အသုံးပြုပြီး ပစ်မှတ်စနစ်ကို တန်တလမ်သတ္တုပြားဖြင့် အလုံပိတ် ဟိုက်ဒရိုဂျင်ဆဲလ်များအဖြစ် အဆင့်မြှင့်တင်ထားသည်။7Li34 အတွက် beam current 100 nA ဟု ယူဆပါက ပစ်မှတ်စနစ်နှစ်ခုလုံးသည် 107 n/s/sr အထိ ထုတ်လုပ်နိုင်သည်။ကျွန်ုပ်တို့တောင်းဆိုထားသော နျူထရွန်အထွက်နှုန်းကို ကျွန်ုပ်တို့၏အဆိုပြုထားသော နျူထရွန်ရင်းမြစ်သို့ ပြောင်းလဲအသုံးပြုပါက၊ လေဆာသွေးခုန်နှုန်းတစ်ခုစီအတွက် 7×10–8 C ရှိသော လီသီယမ်-မောင်းနှင်ထားသော အလင်းတန်းတစ်ခုကို ရရှိနိုင်သည်။ဆိုလိုသည်မှာ လေဆာကို တစ်စက္ကန့်လျှင် နှစ်ကြိမ်သာ ပစ်ခတ်ခြင်းသည် LICORNE ထက် တစ်စက္ကန့်အတွင်း အဆက်မပြတ် အလင်းတန်း ထုတ်ပေးနိုင်သည့် နူထရွန် 40% ပိုများသည်။လေဆာ၏ စိတ်လှုပ်ရှားမှု ကြိမ်နှုန်းကို တိုးမြှင့်ခြင်းဖြင့် စုစုပေါင်း flux ကို အလွယ်တကူ တိုးနိုင်သည်။စျေးကွက်တွင် 1 kHz လေဆာစနစ်ရှိနေသည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ယူဆပါက၊ ပျမ်းမျှနျူထရွန်အတက်အကျကို 7 × 109 n/s/sr ခန့်အထိ အလွယ်တကူ ချိန်ညှိနိုင်သည်။
ကျွန်ုပ်တို့သည် ပလတ်စတစ်ပစ်မှတ်များဖြင့် မြင့်မားသော ထပ်တလဲလဲနှုန်းစနစ်များကို အသုံးပြုသောအခါ၊ ဥပမာအားဖြင့်၊ ပိုလီပပီလင်းတွင် အရည်ပျော်မှတ် 145-175 ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်နှင့် 0.1-0.22 W/ နိမ့်သောအပူစီးကူးနိုင်မှု 0.1-0.22 W/ ဖြစ်သောကြောင့် ပစ်မှတ်များပေါ်တွင် အပူထုတ်လုပ်ခြင်းကို ထိန်းချုပ်ရန် လိုအပ်ပါသည်။ m/K14 MeV လီသီယမ်-အိုင်းယွန်း အလင်းတန်းတစ်ခုအတွက်၊ 7 µm အထူပိုလီပပီလင်းပစ်မှတ်သည် တုံ့ပြန်မှုအဆင့် (13.098 MeV) သို့ ရောင်ခြည်စွမ်းအင်ကို လျှော့ချရန် လုံလောက်ပါသည်။ပစ်မှတ်ပေါ်ရှိ လေဆာပစ်ခတ်မှုတစ်ခုမှ ထုတ်ပေးသော အိုင်းယွန်းများ၏ စုစုပေါင်းအကျိုးသက်ရောက်မှုကို ထည့်သွင်းစဉ်းစား၍ polypropylene မှတစ်ဆင့် လီသီယမ်အိုင်းယွန်းများ၏ စွမ်းအင်ထုတ်လွှတ်မှုသည် 64 mJ/pulse တွင် ခန့်မှန်းထားသည်။စွမ်းအင်အားလုံးကို အချင်း 10 မီလီမီတာရှိသော စက်ဝိုင်းတစ်ခုအတွင်း လွှဲပြောင်းသည်ဟု ယူဆပါက၊ သွေးခုန်နှုန်းတစ်ခုစီသည် ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် 18 K/pulse ၏ အပူချိန်မြင့်တက်မှုနှင့် ကိုက်ညီပါသည်။polypropylene ပစ်မှတ်များမှ စွမ်းအင်ထုတ်လွှတ်မှုသည် စွမ်းအင်ဆုံးရှုံးမှုအားလုံးကို အပူအဖြစ် သိမ်းဆည်းထားကြောင်း၊ ဓါတ်ရောင်ခြည် သို့မဟုတ် အခြားအပူဆုံးရှုံးမှုမရှိသော ရိုးရှင်းသောယူဆချက်အပေါ် အခြေခံထားသည်။တစ်စက္ကန့်လျှင် ပဲမျိုးစုံအရေအတွက် တိုးလာခြင်းကြောင့် အပူတည်ဆောက်မှုကို ဖယ်ရှားရန် လိုအပ်သောကြောင့်၊ တူညီသော point23 တွင် စွမ်းအင်ထုတ်လွှတ်မှုကို ရှောင်ရှားရန် strip ပစ်မှတ်များကို အသုံးပြုနိုင်ပါသည်။လေဆာထပ်နှုန်း 100 Hz ရှိသော ပစ်မှတ်တစ်ခုပေါ်တွင် 10 mm အလင်းတန်းတစ်ခုဟု ယူဆပါက၊ polypropylene တိပ်၏စကင်န်ဖတ်မြန်နှုန်းသည် 1 m/s ဖြစ်လိမ့်မည်။beam spot ထပ်နေမှုကို ခွင့်ပြုပါက ထပ်ခါတလဲလဲနှုန်း ပိုများနိုင်သည်။
ပစ်မှတ်ကို မထိခိုက်စေဘဲ ပိုမိုအားကောင်းသော drive beam များကို အသုံးပြုထားနိုင်သောကြောင့် ဟိုက်ဒရိုဂျင်ဘက်ထရီများဖြင့် ပစ်မှတ်များကို စူးစမ်းလေ့လာခဲ့သည်။ဓာတ်ငွေ့ခန်း၏အရှည်နှင့် အတွင်းရှိ ဟိုက်ဒရိုဂျင်ဖိအားကို ပြောင်းလဲခြင်းဖြင့် နျူထရွန်အလင်းတန်းကို အလွယ်တကူ ချိန်ညှိနိုင်သည်။ပစ်မှတ်၏ ဓာတ်ငွေ့ထွက်ရာဒေသကို လေဟာနယ်နှင့် ခွဲထုတ်ရန်အတွက် သေးငယ်သောသတ္တုသတ္တုပြားများကို အရှိန်မြှင့်စက်များတွင် အသုံးပြုလေ့ရှိသည်။ထို့ကြောင့် သတ္တုပါးပေါ်ရှိ စွမ်းအင်ဆုံးရှုံးမှုများအတွက် လျော်ကြေးပေးရန် အဖြစ်အပျက် လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းအလင်းတန်း၏ စွမ်းအင်ကို တိုးမြှင့်ရန် လိုအပ်ပါသည်။အစီရင်ခံစာ 35 တွင်ဖော်ပြထားသော ပစ်မှတ်စုဝေးမှုတွင် H2 ဓာတ်ငွေ့ဖိအား 1.5 atm ရှိသော အလူမီနီယမ်ကွန်တိန်နာ အရှည် 3.5 စင်တီမီတာ ပါဝင်သည်။16.75 MeV လီသီယမ်အိုင်းယွန်းအလင်းတန်းသည် လေအေးပေးထားသော 2.7 µm Ta foil မှတစ်ဆင့် ဘက်ထရီထဲသို့ ဝင်ရောက်သွားပြီး ဘက်ထရီ၏အဆုံးရှိ လီသီယမ်အိုင်းယွန်းအလင်းတန်း၏ စွမ်းအင်သည် တုံ့ပြန်မှုအဆင့်သို့ အရှိန်နှေးကွေးသွားပါသည်။လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများ၏ အလင်းတန်းစွမ်းအင်ကို 14.0 MeV မှ 16.75 MeV သို့ တိုးမြှင့်ရန်အတွက် IH linac ကို 30 စင်တီမီတာခန့် အရှည်ထားရမည်ဖြစ်သည်။
ဓာတ်ငွေ့ဆဲလ်ပစ်မှတ်များမှ နျူထရွန်ထုတ်လွှတ်မှုကိုလည်း လေ့လာခဲ့သည်။အထက်ဖော်ပြပါ LICORNE ဓာတ်ငွေ့ပစ်မှတ်များအတွက်၊ GEANT436 သရုပ်ဖော်မှုများသည် ပုံ 1 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း ပုံ 1 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း နျူထရွန်အတွင်းတွင် မြင့်မားသော ဦးတည်ချက်ရှိသော နျူထရွန်များကို ဖန်သားပြင်အတွင်း ထုတ်ပေးကြောင်းပြသသည်။အကိုးအကား 35 သည် ပင်မအလင်းတန်း၏ ပြန့်ပွားသည့် ဦးတည်ချက်နှင့် ဆက်စပ်၍ အများဆုံး cone အဖွင့် 19.5° ဖြင့် 0.7 မှ 3.0 MeV မှ စွမ်းအင်အကွာအဝေးကို ပြသည်။မြင့်မားသော ဦးတည်ချက်ရှိသော နျူထရွန်များသည် ထောင့်အများစုတွင် အကာအကွယ်ပစ္စည်းပမာဏကို သိသာထင်ရှားစွာ လျှော့ချနိုင်ပြီး ဖွဲ့စည်းပုံ၏အလေးချိန်ကို လျှော့ချနိုင်ပြီး တိုင်းတာရေးကိရိယာများ တပ်ဆင်ရာတွင် ပိုမိုပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်ဖြစ်စေနိုင်သည်။ဓာတ်ရောင်ခြည်ကာကွယ်ရေးအမြင်မှ၊ နျူထရွန်များအပြင်၊ ဤဓာတ်ငွေ့ပစ်မှတ်သည် centroid coordinate system38 တွင် 478 keV ဂမ်မာရောင်ခြည်များကို isotropically ထုတ်လွှတ်သည်။ဤ γ-rays များသည် 7Be ယိုယွင်းမှုနှင့် 7Li deexcitation တို့၏ ရလဒ်အနေဖြင့် ထွက်ပေါ်လာပြီး ပင်မ Li beam သည် input window Ta ကို ထိသောအခါ ဖြစ်ပေါ်သည်။သို့သော်၊ အထူ 35 Pb/Cu cylindrical collimator ကိုထည့်ခြင်းဖြင့်၊ နောက်ခံကို သိသိသာသာ လျှော့ချနိုင်သည်။
အစားထိုးပစ်မှတ်တစ်ခုအနေဖြင့်၊ ၎င်းသည် အစိုင်အခဲပစ်မှတ်များထက် နိမ့်သော်လည်း၊ ၎င်းသည် ခိုင်မာသောပစ်မှတ်များထက် နိမ့်သော်လည်း ၎င်းသည် မြင့်မားသော ဟိုက်ဒရိုဂျင်ဖိအားနှင့် နျူထရွန်မျိုးဆက်၏ သေးငယ်သော အာကာသဒေသကို ရရှိစေသည့် ပလာစမာပြတင်းပေါက် [39၊ 40] ကို အသုံးပြုနိုင်သည်။
ကျွန်ုပ်တို့သည် GEANT4 ကို အသုံးပြု၍ လီသီယမ်အိုင်းယွန်းအလင်းတန်း၏ မျှော်မှန်းစွမ်းအင်ဖြန့်ဖြူးမှုနှင့် အလင်းတန်းအရွယ်အစားအတွက် နျူထရွန်အဖြစ်ပြောင်းလဲခြင်းပစ်မှတ်ထားရွေးချယ်စရာများကို စုံစမ်းစစ်ဆေးနေပါသည်။ကျွန်ုပ်တို့၏ သရုပ်ဖော်မှုများသည် အထက်စာပေရှိ ဟိုက်ဒရိုဂျင်ပစ်မှတ်များအတွက် နျူထရွန်စွမ်းအင်နှင့် ထောင့်ချိုးဖြန့်ဝေမှုများကို တစ်သမတ်တည်းပြသထားသည်။မည်သည့်ပစ်မှတ်စနစ်တွင်မဆို ဟိုက်ဒရိုဂျင်ကြွယ်ဝသောပစ်မှတ်ပေါ်ရှိ အားပြင်းသော 7Li3+ အလင်းတန်းမှ မောင်းနှင်သော ပြောင်းပြန်အရွေ့အပြောင်းတုံ့ပြန်မှုဖြင့် အလွန်ဦးတည်ထားသော နယူထရွန်များကို ထုတ်လုပ်နိုင်သည်။ထို့ကြောင့် နယူထရွန်ရင်းမြစ်အသစ်များသည် ရှိနှင့်ပြီးသားနည်းပညာများကို ပေါင်းစပ်ခြင်းဖြင့် အကောင်အထည်ဖော်နိုင်သည်။
လေဆာရောင်ခြည်ဖြာထွက်မှုအခြေအနေများသည် အရှိန်မြှင့်သရုပ်ပြမှုမတိုင်မီ အိုင်းယွန်းရောင်ခြည်မျိုးဆက်စမ်းသပ်မှုများကို ပြန်လည်ထုတ်လုပ်သည်။လေဆာသည် ဒက်စ်တော့နာနိုစက္ကန့် Nd:YAG စနစ်တစ်ခုဖြစ်ပြီး လေဆာပါဝါသိပ်သည်းဆ 1012 W/cm2၊ အခြေခံလှိုင်းအလျား 1064 nm၊ အစက်အပြောက်စွမ်းအင် 800 mJ နှင့် သွေးခုန်နှုန်း 6 ns ဖြစ်သည်။ပစ်မှတ်ပေါ်ရှိ အချင်းသည် 100 µm ရှိသည်ဟု ခန့်မှန်းရသည်။လီသီယမ်သတ္တု (Alfa Aesar၊ 99.9% သန့်စင်သည်) သည် အလွန်နူးညံ့သောကြောင့်၊ တိကျစွာဖြတ်ထားသော ပစ္စည်းကို မှိုထဲသို့ ဖိထားသည်။သတ္တုပြားအတိုင်းအတာ 25 mm × 25 mm, အထူ 0.6 mm.လေဆာဖြင့် ထိသောအခါ ပစ်မှတ်၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် ချိုင့်ဝှမ်းကဲ့သို့ ပျက်စီးမှုများ ဖြစ်ပေါ်တတ်သောကြောင့် ပစ်မှတ်အား လေဆာရိုက်ချက်တစ်ခုစီဖြင့် ပစ်မှတ်၏ မျက်နှာပြင်၏ လတ်ဆတ်သော အစိတ်အပိုင်းကို ပံ့ပိုးပေးရန်အတွက် ပစ်မှတ်အား မော်တာစနစ်ဖြင့် ရွှေ့ထားသည်။အကြွင်းအကျန်ဓာတ်ငွေ့ကြောင့် ပြန်လည်ပေါင်းစည်းခြင်းကို ရှောင်ရှားရန် အခန်းအတွင်းရှိ ဖိအားကို 10-4 Pa အကွာအဝေးအောက်တွင် ထားရှိခဲ့သည်။
လေဆာပလာစမာ၏ ကနဦးထုထည်သည် သေးငယ်သောကြောင့် လေဆာစက်၏အရွယ်အစားမှာ 100 μm ဖြစ်ပြီး ၎င်း၏မျိုးဆက်ပြီးနောက် 6 ns အတွင်းဖြစ်သည်။အသံအတိုးအကျယ်ကို အတိအကျအမှတ်အဖြစ်ယူ၍ ချဲ့နိုင်သည်။ထောက်လှမ်းကိရိယာကို ပစ်မှတ်မျက်နှာပြင်မှ xm အကွာအဝေးတွင် ထားရှိပါက လက်ခံရရှိသည့်အချက်ပြမှုသည် ဆက်နွယ်မှုကို နာခံသည်- ion current I၊ ion arrival time t နှင့် pulse width τ။
ထုတ်လုပ်ထားသော ပလာစမာကို FC ဖြင့် TOF နည်းလမ်းနှင့် လေဆာပစ်မှတ်မှ 2.4 မီတာနှင့် 3.85 မီတာအကွာအဝေးတွင်ရှိသော စွမ်းအင်အိုင်းယွန်းခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှု (EIA) ဖြင့် လေ့လာခဲ့သည်။FC တွင် အီလက်ထရွန်များကို ဟန့်တားရန် -5 kV ဖြင့် ဘက်လိုက်သော ဖိနှိပ်ထားသော ဂရစ်တစ်ခုရှိသည်။EIA တွင် 90 ဒီဂရီ electrostatic deflector တွင် တူညီသောဗို့အားရှိသော်လည်း ဆန့်ကျင်ဘက်ဝင်ရိုးစွန်း၊ အပြင်ဘက်တွင် အပြုသဘောနှင့် အတွင်းဘက်တွင် အနုတ်ပါရှိသော coaxial metal cylindrical electrodes နှစ်ခုပါရှိသည်။ချဲ့ထွင်နေသော ပလာစမာကို အပေါက်နောက်ဘက်ရှိ ဖယ်လော့ခ်သို့ ဦးတည်ပြီး ဆလင်ဒါမှတဆင့် လျှပ်စစ်စက်ကွင်းဖြင့် လှည့်ပတ်သည်။E၊ z၊ e၊ K နှင့် U တို့သည် အိုင်းယွန်းစွမ်းအင်၊ တာဝန်ခံမှုနှင့် EIA ဂျီဩမေတြီအချက်များဖြစ်သည့် Secondary Electron Multiplier (SEM) (Hamamatsu R2362) ကို အသုံးပြု၍ ဆက်ဆံရေးကို ကျေနပ်စေသော အိုင်းယွန်းများကို ရှာဖွေတွေ့ရှိသည် .အီလက်ထရွန် အသီးသီးနှင့် လျှပ်ကူးပစ္စည်းကြား အလားအလာ ကွာခြားချက်။deflector တစ်လျှောက် ဗို့အားကို ပြောင်းလဲခြင်းဖြင့် ပလာစမာရှိ အိုင်းယွန်း၏ စွမ်းအင်နှင့် အားသွင်းဖြန့်ဖြူးမှုကို ရယူနိုင်သည်။Sweep Voltage U/2 EIA သည် 0.2 V မှ 800 V အကွာအဝေးတွင်ရှိပြီး 4 eV မှ 16 keV အကွာအဝေးရှိ အိုင်းယွန်းစွမ်းအင်နှင့် ကိုက်ညီပါသည်။
ကဏ္ဍတွင်ဖော်ပြထားသော လေဆာရောင်ခြည်ဖြာထွက်မှုအခြေအနေများအောက်တွင် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာထားသော အိုင်းယွန်းများ၏ တာဝန်ခံမှုအခြေအနေ ဖြန့်ဖြူးမှုကို ပုံများတွင် ပြထားသည်။၈။
အိုင်းယွန်းများ၏တာဝန်ခံပြည်နယ်ဖြန့်ဖြူး၏ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာ။ဤသည်မှာ EIA ဖြင့် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာထားသော အိုင်းယွန်းလက်ရှိသိပ်သည်းဆအချိန်ပရိုဖိုင်ဖြစ်ပြီး ညီမျှခြင်းအားအသုံးပြု၍ လီသီယမ်သတ္တုပြားမှ 1 မီတာအကွာတွင် တိုင်းတာသည်။(၁) နှင့် (၂)။"လုံးဝ Exfoliated Lithium Beam မျိုးဆက်" ကဏ္ဍတွင် ဖော်ပြထားသော လေဆာရောင်ခြည်ဖြာထွက်မှု အခြေအနေများကို အသုံးပြုပါ။လက်ရှိသိပ်သည်းဆတစ်ခုစီကို ပေါင်းစပ်ခြင်းဖြင့်၊ ပလာစမာရှိ အိုင်းယွန်းအချိုးအစားကို ပုံ 3 တွင်ပြသထားသည်။
လေဆာအိုင်းယွန်းရင်းမြစ်များသည် ပြင်းထန်သော multi-mA အိုင်းယွန်းအလင်းတန်းတစ်ခုအား မြင့်မားစွာအားသွင်းခြင်းဖြင့် ပေးပို့နိုင်သည်။သို့သော်၊ အာကာသအားအားပြန်ထုတ်ခြင်းကြောင့် အလင်းပို့ဆောင်မှုသည် အလွန်ခက်ခဲသောကြောင့် ၎င်းကို တွင်တွင်ကျယ်ကျယ် အသုံးမပြုခဲ့ပါ။သမားရိုးကျအစီအစဥ်တွင်၊ အိုင်းယွန်းအလင်းတန်းများကို ပလာစမာမှထုတ်ယူပြီး အရှိန်မြှင့်စက်၏ တက်လာနိုင်မှုအရ အိုင်းယွန်းအလင်းကိုပုံဖော်ရန်အတွက် အာရုံစူးစိုက်သံလိုက်များစွာပါသည့် အလင်းတန်းလိုင်းတစ်လျှောက်ရှိ ပင်မအရှိန်မြှင့်စက်သို့ ပို့ဆောင်သည်။အာကာသဓာတ်အားသွင်းလှိုင်းများတွင်၊ အလင်းတန်းများသည် မျဉ်းမညီဘဲ ကွဲပြားကြပြီး အထူးသဖြင့် အလျင်နှုန်းနိမ့်သောဒေသတွင် ပြင်းထန်သော အလင်းတန်းဆုံးရှုံးမှုများကို တွေ့ရှိရသည်။ဆေးဘက်ဆိုင်ရာကာဗွန်အရှိန်မြှင့်စက်များ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်ရေးတွင် ဤပြဿနာကို ကျော်လွှားရန်အတွက် DPIS41 အလင်းတန်းပေးပို့မှုအစီအစဉ်အသစ်ကို အဆိုပြုထားသည်။နျူထရွန်အရင်းအမြစ်အသစ်မှ အားကောင်းသော လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းအလင်းတန်းကို အရှိန်မြှင့်ရန် ဤနည်းပညာကို ကျွန်ုပ်တို့အသုံးပြုခဲ့သည်။
ပုံတွင်ပြထားသည့်အတိုင်း။4၊ ပလာစမာကို ထုတ်ပေးပြီး ချဲ့ထွင်သည့်နေရာအား သတ္တုပုံးဖြင့် ဝန်းရံထားသည်။အလုံပိတ်နေရာသည် ဆိုလီနွိုက်ကွိုင်အတွင်းရှိ ထုထည်အပါအဝင် RFQ resonator သို့ ဝင်ပေါက်အထိ ကျယ်သည်။ကွန်တိန်နာသို့ ဗို့အား 52 kV သက်ရောက်ခဲ့သည်။RFQ resonator တွင်၊ RFQ ကို grounding လုပ်ခြင်းဖြင့် 6 mm အချင်းအပေါက်မှတဆင့် အိုင်းယွန်းများကို အလားအလာဖြင့် ဆွဲထုတ်ပါသည်။ပလာစမာအခြေအနေတွင် အိုင်းယွန်းများကို သယ်ယူလာသောကြောင့် အလင်းလိုင်းပေါ်ရှိ စက်ဆုပ်ဖွယ်မဟုတ်သော တွန်းအားများကို ဖယ်ရှားပစ်သည်။ထို့အပြင်၊ အထက်တွင်ဖော်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် ထုတ်ယူသည့်အလင်းဝင်ပေါက်ရှိ အိုင်းယွန်းများ၏သိပ်သည်းဆကို ထိန်းချုပ်ရန်နှင့် တိုးမြှင့်ရန်အတွက် DPIS နှင့် ပေါင်းစပ်ထားသော ဆိုလီနွိုက်အကွက်ကို အသုံးပြုထားသည်။
RFQ အရှိန်မြှင့်စက်တွင် ပုံတွင်ပြထားသည့်အတိုင်း ဆလင်ဒါလေဟာနယ်အခန်းတစ်ခုပါရှိသည်။9a၎င်းအတွင်းတွင် အောက်ဆီဂျင်ကင်းစင်သော ကြေးနီချောင်းလေးချောင်းကို အလင်းဝင်ရိုးတစ်ဝိုက်တွင် လေးပုံတစ်ပုံ အချိုးညီစွာ ချထားသည် (ပုံ။ 9b)။ချောင်း ၄ ချောင်းနှင့် အခန်းများသည် ပဲ့တင်ထပ်သော RF ပတ်လမ်းကို ဖွဲ့စည်းသည်။induced RF field သည် rod တစ်လျှောက် အချိန်ပြောင်းလဲနိုင်သော ဗို့အားကို ဖန်တီးပေးသည်။ဝင်ရိုးတစ်ဝိုက်တွင် အလျားလိုက် စိုက်ထားသော အိုင်းယွန်းများကို လေးထောင့်ပုံအကွက်ဖြင့် ဘေးတိုက်တွင် ဆုပ်ကိုင်ထားသည်။တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ တံဖျားကို axial လျှပ်စစ်စက်ကွင်းတစ်ခုဖန်တီးရန် ပြုပြင်ပြောင်းလဲထားသည်။axial field သည် ထိုးသွင်းထားသော စဉ်ဆက်မပြတ် အလင်းတန်းကို beam ဟုခေါ်သော အလင်းတန်းတစ်ခုအဖြစ် ခွဲထားသည်။အလင်းတန်းတစ်ခုစီသည် သတ်မှတ်ထားသော RF လည်ပတ်ချိန် (10 ns) အတွင်း ပါ၀င်သည်။ရေဒီယိုကြိမ်နှုန်းအလိုက် ကပ်လျက်အလင်းတန်းများကို ကွာဟသည်။RFQ linac တွင်၊ လေဆာအိုင်းယွန်းရင်းမြစ်မှ 2 µs အလင်းတန်းတစ်ခုကို အလင်းတန်း 200 ၏ အစီအစဥ်အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲသည်။ထို့နောက် အလင်းတန်းသည် တွက်ချက်ထားသော စွမ်းအင်သို့ အရှိန်မြှင့်သည်။
Linear Accelerator RFQ(က) (ဘယ်) RFQ linac အခန်း၏ ပြင်ပမြင်ကွင်း။(ခ) အခန်းအတွင်း (ညာဘက်) လေးချောင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း။
RFQ linac ၏ အဓိက ဒီဇိုင်းဘောင်များသည် rod voltage, resonant frequency, beam hole radius, and electrode modulation တို့ဖြစ်သည်။၎င်း၏လျှပ်စစ်စက်ကွင်းသည် လျှပ်စစ်ပြိုကွဲမှုအဆင့်ထက် ကျော်လွန်နေစေရန် တံမှ ± 29 kV ဗို့အားကို ရွေးချယ်ပါ။ပဲ့တင်ထပ်သောကြိမ်နှုန်းနိမ့်လေ၊ ဘေးတိုက်အာရုံစူးစိုက်မှုအားကောင်းလေလေ၊ ပျမ်းမျှအရှိန်မြှင့်စက်ကွင်းငယ်လေဖြစ်သည်။ကြီးမားသော aperture radii သည် beam အရွယ်အစားကို တိုးစေနိုင်ပြီး ထို့ကြောင့် သေးငယ်သော space charge repulsion ကြောင့် beam current ကို တိုးစေသည်။အခြားတစ်ဖက်တွင်၊ ပိုမိုကြီးမားသော aperture radii သည် RFQ linac အား ပါဝါရရှိရန် RF ပါဝါပိုမိုလိုအပ်သည်။ထို့အပြင်၊ ၎င်းကို site ၏အရည်အသွေးလိုအပ်ချက်များဖြင့်ကန့်သတ်ထားသည်။ဤချိန်ခွင်လျှာများကိုအခြေခံ၍ ပဲ့တင်ထပ်သောကြိမ်နှုန်း (100 MHz) နှင့် အလင်းဝင်ပေါက်အချင်း (4.5 မီလီမီတာ) ကို မြင့်မားသောလက်ရှိအလင်းတန်းအရှိန်မြှင့်ရန်အတွက် ရွေးချယ်ခဲ့သည်။အလင်းတန်းဆုံးရှုံးမှုကို လျှော့ချရန်နှင့် အရှိန်အဟုန်ထိရောက်မှုကို မြှင့်တင်ရန် မော်ဂျူးကို ရွေးချယ်ထားသည်။2 mA အတွင်း 22 keV/n မှ 204 keV/n မှ 40 mA တွင် 7Li3+ အိုင်းယွန်းများကို အရှိန်မြှင့်နိုင်သည့် RFQ linac ဒီဇိုင်းကို ထုတ်လုပ်ရန် ဒီဇိုင်းကို အကြိမ်များစွာ ပိုမိုကောင်းမွန်အောင် ပြုလုပ်ထားသည်။စမ်းသပ်မှုအတွင်း တိုင်းတာသည့် RF ပါဝါသည် 77 kW ဖြစ်သည်။
RFQ linac များသည် သီးခြား Q/A အကွာအဝေးဖြင့် အိုင်းယွန်းများကို အရှိန်မြှင့်နိုင်သည်။ထို့ကြောင့်၊ linear accelerator ၏အဆုံးတွင် သွင်းထားသော beam ကို ပိုင်းခြားစိတ်ဖြာသောအခါ၊ isotopes နှင့် အခြားအရာများကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားရန် လိုအပ်ပါသည်။ထို့အပြင်၊ လိုချင်သော အိုင်းယွန်းများသည် တစ်စိတ်တစ်ပိုင်း အရှိန်မြှင့်သော်လည်း အရှိန်မြှင့်စက်၏ အလယ်တွင် အရှိန်အဟုန်ဖြင့် ဆင်းသက်ကာ တစ်ဖက်နှင့်တစ်ဖက် ချုပ်နှောင်ထားမှုကို ရင်ဆိုင်နိုင်ပြီး အဆုံးအထိ ပို့ဆောင်နိုင်သည်။အင်ဂျင်နီယာ 7Li3+ အမှုန်များမှလွဲ၍ မလိုလားအပ်သောရောင်ခြည်များကို အညစ်အကြေးဟုခေါ်သည်။ကျွန်ုပ်တို့၏စမ်းသပ်မှုများတွင်၊ 14N6+ နှင့် 16O7+ အညစ်အကြေးများသည် လီသီယမ်သတ္တုပြားသည် လေထဲတွင် အောက်ဆီဂျင်နှင့် နိုက်ထရိုဂျင်ဓာတ်နှင့် ဓာတ်ပြုသောကြောင့် အဆိုးရွားဆုံးစိုးရိမ်စရာဖြစ်သည်။ဤအိုင်းယွန်းများသည် 7Li3+ ဖြင့် အရှိန်မြှင့်နိုင်သော အမေးအဖြေ အချိုးတစ်ခု ရှိသည်။ကျွန်ုပ်တို့သည် RFQ linac ပြီးနောက် အလင်းခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုအတွက် မတူညီသောအရည်အသွေးနှင့် အရည်အသွေးရှိသော အလင်းတန်းများကို ခွဲခြားရန် dipole သံလိုက်များကို အသုံးပြုပါသည်။
RFQ linac ပြီးနောက် beam line ကို dipole magnet ပြီးနောက် FC သို့ အပြည့်အ၀ အရှိန်မြှင့်ထားသော 7Li3+ beam ကို ပေးပို့ရန် ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသည်။-400 V ဘက်လိုက်လျှပ်ကူးကို ခွက်အတွင်းရှိ ဒုတိယအီလက်ထရွန်များကို ဖိနှိပ်ရန်အတွက် အိုင်းယွန်းအလင်းတန်းကို တိကျစွာတိုင်းတာရန် အသုံးပြုသည်။ဤ optics ဖြင့်၊ အိုင်းယွန်းလမ်းကြောင်းများကို dipoles အဖြစ်ခွဲခြားပြီး Q/A ပေါ်မူတည်၍ မတူညီသောနေရာများတွင် အာရုံစိုက်သည်။အဟုန်ပျံ့ပျံ့ခြင်းနှင့် အာကာသအား တွန်းလှန်ခြင်းကဲ့သို့သော အမျိုးမျိုးသော အကြောင်းအချက်များကြောင့်၊ ဆုံချက်ရှိ အလင်းတန်းသည် တိကျသော အကျယ်အဝန်းရှိသည်။အိုင်းယွန်းမျိုးစိတ်နှစ်ခု၏ ဆုံမှတ်နေရာများကြား အကွာအဝေးသည် အလင်းတန်းအကျယ်ထက် ပိုကြီးနေမှသာ မျိုးစိတ်များကို ခွဲခြားနိုင်သည်။ဖြစ်နိုင်ချေ အမြင့်ဆုံး ကြည်လင်ပြတ်သားမှုကို ရရှိရန်၊ အလင်းတန်းကို လက်တွေ့ကျကျ စုစည်းထားသည့် အလင်းတန်းခါးအနီးတွင် အလျားလိုက် အလျားလိုက် အပေါက်တစ်ခုကို တပ်ဆင်ထားသည်။Saint-Gobain မှ စူးစူးရှရှ မျက်နှာပြင် (CsI(Tl)၊ 40 mm × 40 mm × 3 mm) ကို အလျားလိုက်နှင့် PC ကြားတွင် တပ်ဆင်ထားပါသည်။ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသော အမှုန်များ ဖြတ်သွားရမည့် အသေးငယ်ဆုံး အပေါက်ကို ဆုံးဖြတ်ရန်နှင့် မြင့်မားသော လေးလံသော အိုင်းယွန်း အလင်းတန်းများအတွက် လက်ခံနိုင်သော အလင်းတန်းအရွယ်အစားများကို သရုပ်ပြရန်အတွက် အသုံးပြုပါသည်။အလင်းစက်ပေါ်ရှိ အလင်းတန်းပုံရိပ်ကို လေဟာနယ်ပြတင်းပေါက်မှ CCD ကင်မရာဖြင့် မှတ်တမ်းတင်ထားသည်။beam pulse width တစ်ခုလုံးကိုဖုံးရန် exposure time window ကို ချိန်ညှိပါ။
လက်ရှိလေ့လာမှုတွင် အသုံးပြုထားသော သို့မဟုတ် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာထားသော ဒေတာအတွဲများကို သက်ဆိုင်ရာစာရေးဆရာများမှ ကျိုးကြောင်းဆီလျော်စွာ တောင်းဆိုမှုဖြင့် ရရှိနိုင်ပါသည်။
Manke, I. et al.သံလိုက်ဒိုမိန်းများ၏ သုံးဖက်မြင်ပုံ။အမျိုးသား ရင်းနှီးမြှုပ်နှံမှု။1, 125. https://doi.org/10.1038/ncomms1125 (2010).
Anderson, IS et al.အရှိန်မြှင့်စက်များတွင် ကျစ်လစ်သော နျူထရွန်ရင်းမြစ်များကို လေ့လာရန် ဖြစ်နိုင်ချေများသည်။ရူပေဗဒ။Rep. 654, 1-58။https://doi.org/10.1016/j.physrep.2016.07.007 (2016)။
Urchuoli, A. et al.နျူထရွန်အခြေခံ တွက်ချက်ထားသော အဏုဓါတ်မှန်- စမ်းသပ်မှုအဖြစ် Pliobates cataloniae နှင့် Barberapithecus huerzeleri။ဟုတ်ကဲ့။J. ရူပဗေဒ။မနုဿဗေဒ။၁၆၆၊ ၉၈၇-၉၉၃။https://doi.org/10.1002/ajpa.23467 (2018)။