304L 6.35 * 1mm ທໍ່ສະແຕນເລດ coiled ຜູ້ສະຫນອງ, ການສາທິດຂອງ beam lithium ສຸມສໍາລັບການສ້າງ pulsed neutrons ໂດຍກົງ

ຂໍ​ຂອບ​ໃຈ​ທ່ານ​ສໍາ​ລັບ​ການ​ຢ້ຽມ​ຢາມ Nature.com​.ທ່ານກໍາລັງໃຊ້ເວີຊັນຂອງຕົວທ່ອງເວັບທີ່ມີການສະຫນັບສະຫນູນ CSS ຈໍາກັດ.ເພື່ອປະສົບການທີ່ດີທີ່ສຸດ, ພວກເຮົາແນະນຳໃຫ້ທ່ານໃຊ້ບຣາວເຊີທີ່ອັບເດດແລ້ວ (ຫຼືປິດການນຳໃຊ້ໂໝດຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ໃນ Internet Explorer).ນອກຈາກນັ້ນ, ເພື່ອຮັບປະກັນການສະຫນັບສະຫນູນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ພວກເຮົາສະແດງເວັບໄຊທ໌ທີ່ບໍ່ມີຮູບແບບແລະ JavaScript.
ຕົວເລື່ອນສະແດງສາມບົດຄວາມຕໍ່ສະໄລ້.ໃຊ້ປຸ່ມດ້ານຫຼັງ ແລະປຸ່ມຕໍ່ໄປເພື່ອເລື່ອນຜ່ານສະໄລ້, ຫຼືປຸ່ມຄວບຄຸມສະໄລ້ຢູ່ທ້າຍເພື່ອເລື່ອນຜ່ານແຕ່ລະສະໄລ້.

ເປັນທາງເລືອກໃນການສຶກສາຂອງເຕົາປະຕິກອນນິວເຄລຍ, ເຄື່ອງກໍາເນີດນິວຕຣອນທີ່ມີຄວາມໄວທີ່ຫນາແຫນ້ນໂດຍໃຊ້ຕົວຂັບ beam lithium-ion ອາດຈະເປັນຜູ້ສະຫມັກທີ່ໂດດເດັ່ນເພາະວ່າມັນຜະລິດລັງສີທີ່ບໍ່ຕ້ອງການຫນ້ອຍ.ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ມັນເປັນການຍາກທີ່ຈະສົ່ງ beam ສຸມຂອງ lithium ions, ແລະການປະຕິບັດການປະຕິບັດຂອງອຸປະກອນດັ່ງກ່າວໄດ້ຖືກພິຈາລະນາເປັນໄປບໍ່ໄດ້.ບັນຫາທີ່ຮຸນແຮງທີ່ສຸດຂອງການໄຫຼຂອງ ion ທີ່ບໍ່ພຽງພໍໄດ້ຖືກແກ້ໄຂໂດຍການໃຊ້ໂຄງການປູກຝັງ plasma ໂດຍກົງ.ໃນໂຄງການນີ້, plasma pulsed ທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງທີ່ຜະລິດໂດຍ laser ablation ຂອງ foil ໂລຫະ lithium ໄດ້ຖືກສີດຢ່າງມີປະສິດທິພາບແລະເລັ່ງໂດຍເຄື່ອງເລັ່ງ quadrupole ຄວາມຖີ່ສູງ (RFQ accelerator).ພວກເຮົາໄດ້ບັນລຸກະແສໄຟຟ້າສູງສຸດຂອງ 35 mA ເລັ່ງເຖິງ 1.43 MeV, ເຊິ່ງເປັນສອງຄໍາສັ່ງຂອງຂະຫນາດທີ່ສູງກວ່າຫົວສີດທໍາມະດາແລະລະບົບເລັ່ງລັດສາມາດສະຫນອງໄດ້.
ບໍ່ເຫມືອນກັບ X-rays ຫຼືອະນຸພາກຄິດຄ່າທໍານຽມ, neutrons ມີຄວາມເລິກ penetration ຂະຫນາດໃຫຍ່ແລະປະຕິສໍາພັນທີ່ເປັນເອກະລັກກັບສານ condensed, ເຮັດໃຫ້ພວກເຂົາ probes ຫຼາກຫຼາຍຊະນິດທີ່ສຸດສໍາລັບການສຶກສາຄຸນສົມບັດຂອງວັດສະດຸ1,2,3,4,5,6,7.ໂດຍສະເພາະ, ເຕັກນິກການກະແຈກກະຈາຍ neutron ຖືກນໍາໃຊ້ໂດຍທົ່ວໄປເພື່ອສຶກສາອົງປະກອບ, ໂຄງສ້າງ, ແລະຄວາມກົດດັນພາຍໃນໃນສານຂົ້ນແລະສາມາດໃຫ້ຂໍ້ມູນລະອຽດກ່ຽວກັບທາດປະສົມຕາມຮອຍໃນໂລຫະປະສົມໂລຫະທີ່ຍາກທີ່ຈະກວດພົບໂດຍໃຊ້ X-ray spectroscopy8.ວິທີການນີ້ຖືວ່າເປັນເຄື່ອງມືທີ່ມີປະສິດທິພາບໃນວິທະຍາສາດພື້ນຖານແລະຖືກນໍາໃຊ້ໂດຍຜູ້ຜະລິດໂລຫະແລະວັດສະດຸອື່ນໆ.ຫວ່າງມໍ່ໆມານີ້, ການແຜ່ກະຈາຍຂອງນິວຕຣອນໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອກວດພົບຄວາມກົດດັນທີ່ຕົກຄ້າງຢູ່ໃນອົງປະກອບກົນຈັກເຊັ່ນ: ຊິ້ນສ່ວນທາງລົດໄຟແລະເຮືອບິນ9,10,11,12.ນິວຕຣອນຍັງຖືກໃຊ້ໃນຂຸມນ້ຳມັນ ແລະອາຍແກັສ ເພາະພວກມັນຖືກຈັບໄດ້ງ່າຍດ້ວຍວັດສະດຸທີ່ອຸດົມດ້ວຍໂປຣຕິນ13.ວິທີການທີ່ຄ້າຍຄືກັນຍັງຖືກນໍາໃຊ້ໃນວິສະວະກໍາໂຍທາ.ການທົດສອບ neutron ທີ່ບໍ່ທໍາລາຍແມ່ນເຄື່ອງມືທີ່ມີປະສິດທິພາບໃນການກວດສອບຄວາມຜິດທີ່ເຊື່ອງໄວ້ໃນອາຄານ, ອຸໂມງແລະຂົວ.ການນໍາໃຊ້ beams neutron ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງຫ້າວຫັນໃນການຄົ້ນຄວ້າວິທະຍາສາດແລະອຸດສາຫະກໍາ, ຈໍານວນຫຼາຍຂອງປະຫວັດສາດໄດ້ຖືກພັດທະນາໂດຍໃຊ້ເຄື່ອງປະຕິກອນນິວເຄຼຍ.
​ເຖິງ​ຢ່າງ​ໃດ​ກໍ​ຕາມ, ດ້ວຍ​ຄວາມ​ເຫັນ​ດີ​ເຫັນ​ພ້ອມ​ຂອງ​ທົ່ວ​ໂລກ​ກ່ຽວ​ກັບ​ການ​ບໍ່​ແຜ່​ຂະຫຍາຍ​ນິວ​ເຄຼຍ, ການ​ກໍ່ສ້າງ​ເຕົາ​ປະຕິ​ກອນ​ຂະໜາດ​ນ້ອຍ​ເພື່ອ​ຈຸດປະສົງ​ຄົ້ນ​ຄ້ວາ​ພວມ​ກາຍ​ເປັນ​ເລື່ອງ​ຫຍຸ້ງຍາກ.ຍິ່ງ​ໄປ​ກວ່າ​ນັ້ນ, ອຸບັດ​ຕິ​ເຫດ Fukushima ​ເມື່ອ​ບໍ່​ດົນ​ມາ​ນີ້ ​ໄດ້​ເຮັດ​ໃຫ້​ການ​ກໍ່ສ້າງ​ເຕົາ​ປະຕິ​ກອນ​ນິວ​ເຄຼຍ​ເກືອບ​ເປັນ​ທີ່​ຍອມຮັບ​ຂອງ​ສັງຄົມ.ໃນ​ການ​ເຊື່ອມ​ຕໍ່​ກັບ​ແນວ​ໂນ້ມ​ນີ້​, ຄວາມ​ຕ້ອງ​ການ​ສໍາ​ລັບ​ແຫຼ່ງ neutron ຢູ່​ໃນ​ການ​ເລັ່ງ​ແມ່ນ​ມີ​ການ​ຂະ​ຫຍາຍ​ຕົວ2.ເປັນທາງເລືອກຂອງເຕົາປະຕິກອນນິວເຄລຍ, ແຫຼ່ງນິວຕຣອນເລັ່ງລັດທີ່ແຕກແຍກຕົວເລັ່ງຂະຫນາດໃຫຍ່ຈໍານວນຫນຶ່ງແມ່ນກໍາລັງດໍາເນີນການແລ້ວ14,15.ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ສໍາລັບການນໍາໃຊ້ປະສິດທິພາບຫຼາຍຂອງຄຸນສົມບັດຂອງ beams neutron, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ຂະຫຍາຍການນໍາໃຊ້ແຫຼ່ງທີ່ຫນາແຫນ້ນຢູ່ໃນເຄື່ອງເລັ່ງ, 16 ທີ່ອາດຈະຂຶ້ນກັບສະຖາບັນຄົ້ນຄ້ວາອຸດສາຫະກໍາແລະວິທະຍາໄລ.ແຫຼ່ງນິວຕຣອນເລັ່ງໄດ້ເພີ່ມຄວາມສາມາດ ແລະໜ້າທີ່ໃໝ່ ນອກເຫນືອຈາກການຮັບໃຊ້ເປັນເຄື່ອງປະຕິກອນນິວເຄລຍ14.ຕົວຢ່າງ, ເຄື່ອງກໍາເນີດໄຟຟ້າທີ່ຂັບເຄື່ອນດ້ວຍ linac ສາມາດສ້າງກະແສຂອງນິວຕຣອນໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍໂດຍການຫມູນໃຊ້ສາຍຂັບ.ເມື່ອປ່ອຍອອກມາ, ນິວຕຣອນມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກໃນການຄວບຄຸມແລະການວັດແທກລັງສີແມ່ນຍາກທີ່ຈະວິເຄາະເນື່ອງຈາກສິ່ງລົບກວນທີ່ສ້າງຂຶ້ນໂດຍນິວຕຣອນພື້ນຖານ.ນິວຕຣອນທີ່ມີກໍາມະຈອນຄວບຄຸມໂດຍເຄື່ອງເລັ່ງເລັ່ງຫຼີກເວັ້ນບັນຫານີ້.ໂຄງການຈໍານວນຫນຶ່ງໂດຍອີງໃສ່ເທກໂນໂລຍີເຄື່ອງເລັ່ງ proton ໄດ້ຖືກສະເຫນີໃນທົ່ວໂລກ17,18,19.ປະຕິກິລິຍາ 7Li(p,n)7Be ແລະ 9Be(p,n)9B ຖືກໃຊ້ຫຼາຍທີ່ສຸດໃນເຄື່ອງປັ່ນໄຟນິວຕຣອນຂະໜາດນ້ອຍທີ່ຂັບເຄື່ອນດ້ວຍໂປຣຕອນ ເພາະວ່າພວກມັນເປັນປະຕິກິລິຍາທາງຄວາມຮ້ອນຂອງ endothermic20.ທາດລັງສີ ແລະ ສິ່ງເສດເຫຼືອຈາກລັງສີຫຼາຍເກີນໄປສາມາດຖືກຫຼຸດໜ້ອຍລົງໄດ້ ຖ້າພະລັງງານທີ່ເລືອກເພື່ອກະຕຸ້ນ beam proton ແມ່ນສູງກວ່າຄ່າຂອງເກນເລັກນ້ອຍ.ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ມະຫາຊົນຂອງແກນເປົ້າຫມາຍແມ່ນໃຫຍ່ກວ່າຂອງ protons, ແລະນິວຕຣອນຜົນໄດ້ຮັບກະແຈກກະຈາຍໄປໃນທຸກທິດທາງ.ດັ່ງກ່າວຢູ່ໃກ້ກັບການປ່ອຍອາຍພິດ isotropic ຂອງ flux ນິວຕຣອນປ້ອງກັນການຂົນສົ່ງນິວຕຣອນທີ່ມີປະສິດທິພາບໄປສູ່ຈຸດປະສົງຂອງການສຶກສາ.ນອກຈາກນັ້ນ, ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຮັບປະລິມານ neutrons ທີ່ກໍານົດໄວ້ໃນສະຖານທີ່ຂອງວັດຖຸ, ມັນເປັນສິ່ງຈໍາເປັນທີ່ຈະເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍທັງຈໍານວນຂອງ protons ເຄື່ອນຍ້າຍແລະພະລັງງານຂອງເຂົາເຈົ້າ.ດັ່ງນັ້ນ, ປະລິມານຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງຮັງສີ gamma ແລະ neutrons ຈະແຜ່ພັນຜ່ານມຸມຂະຫນາດໃຫຍ່, ທໍາລາຍປະໂຫຍດຂອງປະຕິກິລິຍາ endothermic.ເຄື່ອງກຳເນີດນິວຕຣອນຂະໜາດກະທັດຮັດທີ່ຂັບເຄື່ອນດ້ວຍເຄື່ອງເລັ່ງຄວາມໄວແບບທຳມະດາມີການປ້ອງກັນລັງສີທີ່ແຂງແຮງ ແລະເປັນສ່ວນທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດຂອງລະບົບ.ຄວາມຕ້ອງການທີ່ຈະເພີ່ມພະລັງງານຂອງການຂັບລົດ protons ປົກກະຕິແລ້ວຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການເພີ່ມຂຶ້ນເພີ່ມເຕີມໃນຂະຫນາດຂອງສະຖານທີ່ເລັ່ງ.
ເພື່ອເອົາຊະນະຂໍ້ບົກຜ່ອງທົ່ວໄປຂອງແຫຼ່ງນິວຕຣອນທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນແບບດັ້ງເດີມຢູ່ໃນເຄື່ອງເລັ່ງ, ໂຄງການປະຕິກິລິຍາ inversion-kinematic ໄດ້ຖືກສະເຫນີ21.ໃນໂຄງການນີ້, beam lithium-ion ທີ່ຫນັກກວ່າແມ່ນໃຊ້ເປັນ beam ນໍາທາງແທນທີ່ຈະເປັນ proton beam, ເປົ້າຫມາຍອຸປະກອນທີ່ອຸດົມສົມບູນ hydrogen ເຊັ່ນ: hydrocarbon plastics, hydrides, ອາຍແກັສ hydrogen, ຫຼື hydrogen plasma.ທາງເລືອກຕ່າງໆໄດ້ຖືກພິຈາລະນາ, ເຊັ່ນ beams ຂັບເຄື່ອນດ້ວຍ beryllium ion, ຢ່າງໃດກໍຕາມ, beryllium ເປັນສານພິດທີ່ຕ້ອງການການດູແລພິເສດໃນການຈັດການ.ດັ່ງນັ້ນ, lithium beam ແມ່ນເຫມາະສົມທີ່ສຸດສໍາລັບໂຄງການປະຕິກິລິຍາ inversion-kinematic.ເນື່ອງຈາກປັດຈຸບັນຂອງນິວເຄລຍ lithium ແມ່ນໃຫຍ່ກວ່າຂອງ protons, ສູນກາງຂອງມະຫາຊົນຂອງການປະທະກັນຂອງນິວເຄລຍກໍາລັງເຄື່ອນທີ່ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ແລະ neutrons ຍັງຖືກປ່ອຍອອກມາຂ້າງຫນ້າ.ຄຸນ​ນະ​ສົມ​ບັດ​ນີ້​ໄດ້​ຢ່າງ​ຫຼວງ​ຫຼາຍ​ລົບ​ຮັງ gamma ທີ່​ບໍ່​ຕ້ອງ​ການ​ແລະ​ການ​ປ່ອຍ​ອາຍ​ພິດ neutron ມຸມ​ສູງ22.ການປຽບທຽບກໍລະນີປົກກະຕິຂອງເຄື່ອງຈັກ proton ແລະສະຖານະການ kinematics inverse ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 1.
ພາບປະກອບຂອງມຸມການຜະລິດນິວຕຣອນສໍາລັບ proton ແລະ lithium beams (ແຕ້ມດ້ວຍ Adobe Illustrator CS5, 15.1.0, https://www.adobe.com/products/illustrator.html).(a) ນິວຕຣອນສາມາດຖືກຂັບໄລ່ອອກໄປໃນທິດທາງໃດກໍໄດ້ເປັນຜົນມາຈາກປະຕິກິລິຢາອັນເນື່ອງມາຈາກຄວາມຈິງທີ່ວ່າການເຄື່ອນທີ່ຂອງໂປຣຕອນໄປຕີປະລໍາມະນູທີ່ໜັກກວ່າຂອງເປົ້າໝາຍ lithium.(b) ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ຖ້າໄດເວີ lithium-ion ລະເບີດເປົ້າຫມາຍທີ່ອຸດົມດ້ວຍ hydrogen, neutrons ຈະຖືກສ້າງຂື້ນໃນຮູບຊົງແຄບໃນທິດທາງຂ້າງຫນ້າເນື່ອງຈາກຄວາມໄວຂອງສູນກາງຂອງມະຫາຊົນຂອງລະບົບ.
ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ມີພຽງແຕ່ເຄື່ອງກໍາເນີດນິວຕຣອນ kinematic inverse ຈໍານວນຫນ້ອຍເທົ່ານັ້ນທີ່ມີເນື່ອງຈາກຄວາມຫຍຸ້ງຍາກໃນການສ້າງ flux ທີ່ຕ້ອງການຂອງ ions ຫນັກທີ່ມີຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສູງເມື່ອທຽບກັບ protons.ພືດທັງຫມົດເຫຼົ່ານີ້ໃຊ້ແຫຼ່ງ ion sputter ລົບໃນການປະສົມປະສານກັບເຄື່ອງເລັ່ງ electrostatic tandem.ປະເພດອື່ນໆຂອງແຫຼ່ງ ion ໄດ້ຖືກສະເຫນີເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງ beam acceleration26.ໃນກໍລະນີໃດກໍ່ຕາມ, ກະແສໄຟຟ້າ lithium-ion ທີ່ມີຢູ່ແມ່ນຈໍາກັດຢູ່ທີ່ 100 µA.ມັນໄດ້ຖືກສະເຫນີໃຫ້ໃຊ້ 1 mA ຂອງ Li3 + 27, ແຕ່ປະຈຸບັນ ion beam ນີ້ບໍ່ໄດ້ຮັບການຢືນຢັນໂດຍວິທີການນີ້.ໃນແງ່ຂອງຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນ, ເຄື່ອງເລັ່ງຄວາມໄວຂອງ lithium ບໍ່ສາມາດແຂ່ງຂັນກັບເຄື່ອງເລັ່ງ proton beam ທີ່ປະຈຸບັນ proton ສູງສຸດເກີນ 10 mA28.
ເພື່ອປະຕິບັດເຄື່ອງກໍາເນີດນິວຕຣອນທີ່ຫນາແຫນ້ນໂດຍອີງໃສ່ beam lithium-ion, ມັນເປັນປະໂຫຍດທີ່ຈະສ້າງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນສູງທີ່ບໍ່ມີທາດ ions.ion ໄດ້ຖືກເລັ່ງແລະນໍາພາໂດຍກໍາລັງແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ, ແລະລະດັບການຮັບຜິດຊອບທີ່ສູງຂຶ້ນເຮັດໃຫ້ການເລັ່ງປະສິດທິພາບຫຼາຍ.Li-ion beam driver ຕ້ອງການກະແສໄຟຟ້າສູງສຸດຂອງ Li3+ ເກີນ 10 mA.
ໃນການເຮັດວຽກນີ້, ພວກເຮົາສະແດງໃຫ້ເຫັນການເລັ່ງຂອງ Li3+ beams ທີ່ມີກະແສໄຟຟ້າສູງສຸດເຖິງ 35 mA, ເຊິ່ງສາມາດປຽບທຽບກັບເຄື່ອງເລັ່ງ proton ທີ່ກ້າວຫນ້າ.ລໍາຕົ້ນ lithium ion ຖືກສ້າງຂື້ນໂດຍໃຊ້ laser ablation ແລະ Direct Plasma Implantation Scheme (DPIS) ໃນເບື້ອງຕົ້ນໄດ້ພັດທະນາເພື່ອເລັ່ງ C6+.A quadrupole linac ຄວາມຖີ່ວິທະຍຸທີ່ອອກແບບເອງ (RFQ linac) ໄດ້ຖືກ fabricated ໂດຍໃຊ້ໂຄງສ້າງສີ່ແກນ resonant.ພວກ​ເຮົາ​ໄດ້​ກວດ​ສອບ​ວ່າ beam ເລັ່ງ​ມີ​ພະ​ລັງ​ງານ beam ຄວາມ​ບໍ​ລິ​ສຸດ​ທີ່​ຄິດ​ໄລ່​ສູງ​.ເມື່ອ Li3+ beam ຖືກຈັບແລະເລັ່ງຢ່າງມີປະສິດຕິຜົນໂດຍເຄື່ອງເລັ່ງຄວາມຖີ່ວິທະຍຸ (RF), ສ່ວນ linac (accelerator) ຕໍ່ມາແມ່ນໃຊ້ເພື່ອໃຫ້ພະລັງງານທີ່ຈໍາເປັນເພື່ອສ້າງ flux neutron ທີ່ເຂັ້ມແຂງຈາກເປົ້າຫມາຍ.
ການເລັ່ງຂອງ ions ທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງແມ່ນເຕັກໂນໂລຢີທີ່ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນດີ.ວຽກງານທີ່ຍັງເຫຼືອຂອງ realizing ເປັນເຄື່ອງກໍາເນີດ neutron ຫນາແຫນ້ນປະສິດທິພາບສູງໃຫມ່ແມ່ນເພື່ອສ້າງຈໍານວນຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງ lithium ions ລອກເອົາອອກຫມົດແລະປະກອບເປັນໂຄງປະກອບການກຸ່ມປະກອບດ້ວຍຊຸດຂອງ ion pulses synchronized ກັບວົງຈອນ RF ໃນເຄື່ອງເລັ່ງ.ຜົນໄດ້ຮັບຂອງການທົດລອງທີ່ຖືກອອກແບບມາເພື່ອບັນລຸເປົ້າຫມາຍນີ້ແມ່ນໄດ້ຖືກອະທິບາຍໄວ້ໃນສາມພາກຍ່ອຍຕໍ່ໄປນີ້: (1) ການຜະລິດ beam ທີ່ບໍ່ມີ lithium-ion ຢ່າງສົມບູນ, (2) ການເລັ່ງ beam ໂດຍໃຊ້ RFQ linac ທີ່ອອກແບບພິເສດ, ແລະ (3) ການເລັ່ງການວິເຄາະ. ຂອງ beam ເພື່ອກວດກາເບິ່ງເນື້ອໃນຂອງມັນ.ທີ່ຫ້ອງທົດລອງແຫ່ງຊາດ Brookhaven (BNL), ພວກເຮົາໄດ້ສ້າງການຕິດຕັ້ງແບບທົດລອງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 2.
ພາບລວມຂອງການຕິດຕັ້ງແບບທົດລອງສໍາລັບການວິເຄາະເລັ່ງລັດຂອງ lithium beams (ສະແດງໂດຍ Inkscape, 1.0.2, https://inkscape.org/).ຈາກຂວາຫາຊ້າຍ, laser-ablative plasma ແມ່ນຜະລິດຢູ່ໃນຫ້ອງການໂຕ້ຕອບຂອງ laser-target ແລະສົ່ງໄປຫາ RFQ linac.ເມື່ອເຂົ້າໄປໃນເຄື່ອງເລັ່ງ RFQ, ion ໄດ້ຖືກແຍກອອກຈາກ plasma ແລະສີດເຂົ້າໄປໃນເຄື່ອງເລັ່ງ RFQ ຜ່ານພາກສະຫນາມໄຟຟ້າຢ່າງກະທັນຫັນທີ່ສ້າງຂຶ້ນໂດຍຄວາມແຕກຕ່າງຂອງແຮງດັນ 52 kV ລະຫວ່າງ electrode ສະກັດແລະ electrode RFQ ໃນພາກພື້ນ drift.ທາດໄອອອນທີ່ສະກັດອອກມາແມ່ນເລັ່ງຈາກ 22 keV/n ຫາ 204 keV/n ໂດຍໃຊ້ electrodes RFQ ຍາວ 2 ແມັດ.ຫມໍ້ແປງປະຈຸບັນ (CT) ທີ່ຕິດຕັ້ງຢູ່ທີ່ຜົນຜະລິດຂອງ RFQ liac ສະຫນອງການວັດແທກທີ່ບໍ່ມີການທໍາລາຍຂອງກະແສໄຟຟ້າ ion beam.beam ແມ່ນສຸມໃສ່ສາມແມ່ເຫຼັກ quadrupole ແລະມຸ້ງໄປຫາແມ່ເຫຼັກ dipole, ເຊິ່ງແຍກແລະນໍາ beam Li3+ ເຂົ້າໄປໃນເຄື່ອງກວດຈັບ.ຢູ່ທາງຫລັງຂອງຮອຍແຕກ, ເຄື່ອງສະແກນສຕິກທີ່ຖອດອອກໄດ້ ແລະ ຈອກ Faraday (FC) ທີ່ມີອະຄະຕິເຖິງ -400 V ແມ່ນໃຊ້ເພື່ອກວດຫາສາຍແສງເລັ່ງ.
ເພື່ອສ້າງ ionized lithium ion (Li3+), ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງສ້າງ plasma ທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງກວ່າພະລັງງານ ionization ທີສາມຂອງມັນ (122.4 eV).ພວກເຮົາໄດ້ພະຍາຍາມໃຊ້ laser ablation ເພື່ອຜະລິດ plasma ທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງ.ປະເພດຂອງແຫຼ່ງ laser ion ນີ້ບໍ່ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ທົ່ວໄປເພື່ອສ້າງ beams lithium ion ເນື່ອງຈາກວ່າໂລຫະ lithium ແມ່ນ reactive ແລະຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການຈັດການພິເສດ.ພວກເຮົາໄດ້ພັດທະນາລະບົບການໂຫຼດເປົ້າຫມາຍເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຊຸ່ມຊື່ນແລະການປົນເປື້ອນທາງອາກາດໃນເວລາທີ່ການຕິດຕັ້ງແຜ່ນ lithium ຢູ່ໃນຫ້ອງການໂຕ້ຕອບເລເຊີສູນຍາກາດ.ການກະກຽມວັດສະດຸທັງຫມົດໄດ້ຖືກປະຕິບັດໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຄວບຄຸມຂອງ argon ແຫ້ງ.ຫຼັງຈາກແຜ່ນ lithium ໄດ້ຖືກຕິດຕັ້ງຢູ່ໃນຫ້ອງເປົ້າຫມາຍ laser, foil ໄດ້ຖືກ irradiated ກັບກໍາມະຈອນເຕັ້ນ Nd:YAG laser ທີ່ພະລັງງານຂອງ 800 mJ ຕໍ່ກໍາມະຈອນ.ຢູ່ທີ່ຈຸດສຸມໃສ່ເປົ້າຫມາຍ, ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານ laser ແມ່ນປະມານ 1012 W / cm2.Plasma ຖືກສ້າງຂື້ນເມື່ອເລເຊີທີ່ມີ ກຳ ມະຈອນທໍາລາຍເປົ້າ ໝາຍ ໃນສູນຍາກາດ.ໃນລະຫວ່າງການທັງຫມົດ 6 ns laser pulse, plasma ຍັງສືບຕໍ່ຮ້ອນຂຶ້ນ, ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຍ້ອນຂະບວນການ bremsstrahlung ປີ້ນກັບກັນ.ເນື່ອງຈາກບໍ່ມີການຈໍາກັດພາກສະຫນາມພາຍນອກຖືກນໍາໃຊ້ໃນໄລຍະການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນ, plasma ເລີ່ມຂະຫຍາຍອອກເປັນສາມມິຕິ.ເມື່ອ plasma ເລີ່ມຂະຫຍາຍອອກໄປທົ່ວພື້ນຜິວເປົ້າຫມາຍ, ສູນກາງຂອງມະຫາຊົນຂອງ plasma ຈະໄດ້ຮັບຄວາມໄວທີ່ຕັ້ງຂວາງກັບຫນ້າດິນເປົ້າຫມາຍດ້ວຍພະລັງງານ 600 eV / n.ຫຼັງຈາກການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນ, plasma ຍັງສືບຕໍ່ຍ້າຍອອກໄປໃນທິດທາງແກນຈາກເປົ້າຫມາຍ, ຂະຫຍາຍ isotropically.
ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 2, plasma ablation ຂະຫຍາຍເຂົ້າໄປໃນປະລິມານສູນຍາກາດທີ່ອ້ອມຮອບດ້ວຍຖັງໂລຫະທີ່ມີທ່າແຮງດຽວກັນກັບເປົ້າຫມາຍ.ດັ່ງນັ້ນ, plasma ລອຍຜ່ານພາກພື້ນທີ່ບໍ່ມີພາກສະຫນາມໄປສູ່ເຄື່ອງເລັ່ງ RFQ.ສະຫນາມແມ່ເຫຼັກຕາມແກນແມ່ນຖືກນໍາໃຊ້ລະຫວ່າງຫ້ອງ irradiation ເລເຊີແລະ RFQ linac ໂດຍວິທີການ solenoid coil ບາດແຜປະມານຫ້ອງສູນຍາກາດ.ພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກຂອງ solenoid ສະກັດກັ້ນການຂະຫຍາຍຕົວ radial ຂອງ plasma drifting ເພື່ອຮັກສາຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ plasma ສູງໃນລະຫວ່າງການສົ່ງກັບ RFQ aperture.ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, plasma ຍັງສືບຕໍ່ຂະຫຍາຍຢູ່ໃນທິດທາງແກນໃນລະຫວ່າງການລອຍ, ປະກອບເປັນ plasma ຍາວ.ຄວາມລໍາອຽງແຮງດັນສູງຖືກນໍາໃຊ້ກັບເຮືອໂລຫະທີ່ບັນຈຸ plasma ຢູ່ທາງຫນ້າຂອງຜອດອອກຢູ່ທີ່ RFQ inlet.ແຮງດັນ bias ໄດ້ຖືກເລືອກເພື່ອໃຫ້ອັດຕາການສີດ 7Li3+ ທີ່ຕ້ອງການສໍາລັບການເລັ່ງທີ່ເຫມາະສົມໂດຍ RFQ linac.
plasma ablation ຜົນໄດ້ຮັບບໍ່ພຽງແຕ່ປະກອບດ້ວຍ 7Li3+, ແຕ່ຍັງ lithium ຢູ່ໃນລັດຮັບຜິດຊອບອື່ນໆແລະອົງປະກອບຂອງມົນລະພິດ, ເຊິ່ງໄດ້ຖືກຂົນສົ່ງໄປພ້ອມໆກັນກັບ RFQ linear accelerator.ກ່ອນທີ່ຈະເລັ່ງການທົດລອງໂດຍນໍາໃຊ້ RFQ liac, ການວິເຄາະເວລາ offline ຂອງການບິນ (TOF) ໄດ້ຖືກປະຕິບັດເພື່ອສຶກສາອົງປະກອບແລະການກະຈາຍພະລັງງານຂອງ ions ໃນ plasma.ການຕັ້ງຄ່າການວິເຄາະລາຍລະອຽດແລະການແຈກຢາຍຂອງລັດທີ່ສັງເກດເຫັນໄດ້ຖືກອະທິບາຍຢູ່ໃນພາກວິທີການ.ການວິເຄາະໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ 7Li3+ ion ເປັນອະນຸພາກຕົ້ນຕໍ, ກວມເອົາປະມານ 54% ຂອງອະນຸພາກທັງຫມົດ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 3. ອີງຕາມການວິເຄາະ, 7Li3+ ion ໃນປະຈຸບັນຢູ່ຈຸດຜົນຜະລິດ beam ion ຄາດຄະເນຢູ່ທີ່ 1.87 mA.ໃນລະຫວ່າງການທົດສອບເລັ່ງ, ພາກສະຫນາມ solenoid 79 mT ຖືກນໍາໃຊ້ກັບ plasma ຂະຫຍາຍ.ດັ່ງນັ້ນ, ປະຈຸບັນ 7Li3+ ທີ່ສະກັດຈາກ plasma ແລະສັງເກດເຫັນໃນເຄື່ອງກວດຈັບໄດ້ເພີ່ມຂຶ້ນໂດຍປັດໃຈ 30.
ຊິ້ນສ່ວນຂອງ ions ໃນ plasma ທີ່ຜະລິດດ້ວຍເລເຊີທີ່ໄດ້ຮັບໂດຍການວິເຄາະເວລາຂອງການບິນ.7Li1+ ແລະ 7Li2+ ion ປະກອບ 5% ແລະ 25% ຂອງ ion beam, ຕາມລໍາດັບ.ຊິ້ນສ່ວນທີ່ກວດພົບຂອງອະນຸພາກ 6Li ຕົກລົງກັບເນື້ອໃນທໍາມະຊາດຂອງ 6Li (7.6%) ໃນເປົ້າຫມາຍ lithium foil ພາຍໃນຄວາມຜິດພາດຂອງການທົດລອງ.ການປົນເປື້ອນຂອງອົກຊີເຈນເລັກນ້ອຍ (6.2%) ໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນ, ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນ O1+ (2.1%) ແລະ O2+ (1.5%), ເຊິ່ງອາດຈະເປັນຍ້ອນການຜຸພັງຂອງພື້ນຜິວຂອງ lithium foil ເປົ້າຫມາຍ.
ດັ່ງທີ່ໄດ້ກ່າວມາກ່ອນຫນ້ານີ້, plasma lithium ລອຍຢູ່ໃນພາກພື້ນທີ່ບໍ່ມີພື້ນທີ່ກ່ອນທີ່ຈະເຂົ້າໄປໃນ RFQ linac.ການປ້ອນຂໍ້ມູນຂອງ RFQ linac ມີຂຸມທີ່ມີເສັ້ນຜ່າກາງ 6 ມມຢູ່ໃນຖັງໂລຫະ, ແລະແຮງດັນໄຟຟ້າ bias ແມ່ນ 52 kV.ເຖິງແມ່ນວ່າແຮງດັນໄຟຟ້າຂອງ RFQ ປ່ຽນແປງຢ່າງໄວວາ ±29 kV ຢູ່ 100 MHz, ແຮງດັນເຮັດໃຫ້ການເລັ່ງຕາມແກນເນື່ອງຈາກວ່າ electrodes ເລັ່ງ RFQ ມີທ່າແຮງສະເລ່ຍຂອງສູນ.ເນື່ອງຈາກພາກສະຫນາມໄຟຟ້າທີ່ເຂັ້ມແຂງທີ່ສ້າງຂຶ້ນໃນຊ່ອງຫວ່າງ 10 ມມລະຫວ່າງຮູຮັບແສງແລະຂອບຂອງ electrode RFQ, ພຽງແຕ່ ions plasma ໃນທາງບວກໄດ້ຖືກສະກັດອອກຈາກ plasma ຢູ່ຮູຮັບແສງ.ໃນລະບົບການຈັດສົ່ງ ion ແບບດັ້ງເດີມ, ion ໄດ້ຖືກແຍກອອກຈາກ plasma ໂດຍພາກສະຫນາມໄຟຟ້າໃນໄລຍະຫ່າງຫຼາຍຢູ່ທາງຫນ້າຂອງ RFQ accelerator ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນໄດ້ສຸມໃສ່ການເຂົ້າໄປໃນຮູຮັບແສງ RFQ ໂດຍອົງປະກອບທີ່ສຸມໃສ່ beam.ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ສໍາລັບ beams ion ຫນັກແຫນ້ນທີ່ຕ້ອງການສໍາລັບແຫຼ່ງ neutron ສຸມ, ກໍາລັງ repulsive ທີ່ບໍ່ແມ່ນເສັ້ນເນື່ອງຈາກຜົນກະທົບຂອງຊ່ອງຫວ່າງສາມາດນໍາໄປສູ່ການສູນເສຍໃນປະຈຸບັນ beam ທີ່ສໍາຄັນໃນລະບົບການຂົນສົ່ງ ion, ຈໍາກັດກະແສໄຟຟ້າສູງສຸດທີ່ສາມາດເລັ່ງໄດ້.ໃນ DPIS ຂອງພວກເຮົາ, ion ທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນສູງຖືກຂົນສົ່ງເປັນ plasma drifting ໂດຍກົງໄປຫາຈຸດອອກຂອງຮູຮັບແສງ RFQ, ດັ່ງນັ້ນບໍ່ມີການສູນເສຍຂອງ ion beam ເນື່ອງຈາກຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນຊ່ອງ.ໃນລະຫວ່າງການສາທິດນີ້, DPIS ຖືກນໍາໃຊ້ກັບ beam lithium-ion ເປັນຄັ້ງທໍາອິດ.
ໂຄງສ້າງ RFQ ໄດ້ຖືກພັດທະນາສໍາລັບການສຸມໃສ່ແລະເລັ່ງພະລັງງານຕ່ໍາ beams ion ໃນປະຈຸບັນສູງແລະໄດ້ກາຍເປັນມາດຕະຖານສໍາລັບການເລັ່ງຄໍາສັ່ງທໍາອິດ.ພວກເຮົາໄດ້ໃຊ້ RFQ ເພື່ອເລັ່ງ 7Li3+ ion ຈາກພະລັງງານຂອງ implant ຂອງ 22 keV/n ເຖິງ 204 keV/n.ເຖິງແມ່ນວ່າ lithium ແລະອະນຸພາກອື່ນໆທີ່ມີຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາໃນ plasma ຍັງຖືກສະກັດອອກຈາກ plasma ແລະຖືກສີດເຂົ້າໄປໃນຮູຮັບແສງ RFQ, RFQ linac ພຽງແຕ່ເລັ່ງ ions ດ້ວຍອັດຕາສ່ວນການຮັບຜິດຊອບຕໍ່ມະຫາຊົນ (Q / A) ໃກ້ກັບ 7Li3+.
ໃນຮູບ.ຮູບທີ່ 4 ສະແດງໃຫ້ເຫັນຮູບແບບຄື້ນທີ່ກວດພົບໂດຍເຄື່ອງຫັນເປັນປະຈຸບັນ (CT) ຢູ່ທີ່ຜົນຜະລິດຂອງ RFQ linac ແລະ Faraday cup (FC) ຫຼັງຈາກການວິເຄາະແມ່ເຫຼັກ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ.2. ການປ່ຽນເວລາລະຫວ່າງສັນຍານສາມາດຕີຄວາມແຕກຕ່າງກັນໃນເວລາບິນຢູ່ສະຖານທີ່ຂອງເຄື່ອງກວດຈັບ.ປະຈຸບັນໄອອອນສູງສຸດທີ່ວັດແທກຢູ່ທີ່ CT ແມ່ນ 43 mA.ໃນຕໍາແຫນ່ງ RT, beam ທີ່ໄດ້ລົງທະບຽນສາມາດບັນຈຸບໍ່ພຽງແຕ່ ions ເລັ່ງພະລັງງານທີ່ຄິດໄລ່, ແຕ່ຍັງ ions ອື່ນ ໆ ກ່ວາ 7Li3+, ທີ່ບໍ່ໄດ້ເລັ່ງພຽງພໍ.ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ຄວາມຄ້າຍຄືກັນຂອງຮູບແບບໃນປະຈຸບັນ ion ທີ່ພົບເຫັນໂດຍວິທີການຂອງ QD ແລະ PC ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າປະຈຸບັນ ion ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນປະກອບດ້ວຍການເລັ່ງ 7Li3+, ແລະການຫຼຸດລົງຂອງມູນຄ່າສູງສຸດຂອງປະຈຸບັນໃນ PC ແມ່ນເກີດມາຈາກການສູນເສຍ beam ໃນລະຫວ່າງການໂອນ ion ລະຫວ່າງ QD ແລະ PC.ການສູນເສຍນີ້ຍັງໄດ້ຮັບການຢືນຢັນໂດຍການຈໍາລອງຊອງຈົດຫມາຍ.ເພື່ອວັດແທກກະແສໄຟຟ້າຂອງ 7Li3+ ຢ່າງຖືກຕ້ອງ, beam ໄດ້ຖືກວິເຄາະດ້ວຍແມ່ເຫຼັກ dipole ຕາມທີ່ອະທິບາຍໄວ້ໃນພາກຕໍ່ໄປ.
Oscillograms ຂອງ beam ເລັ່ງທີ່ບັນທຶກໄວ້ໃນຕໍາແຫນ່ງເຄື່ອງກວດຈັບ CT (ເສັ້ນໂຄ້ງສີດໍາ) ແລະ FC (ເສັ້ນໂຄ້ງສີແດງ).ການວັດແທກເຫຼົ່ານີ້ຖືກກະຕຸ້ນໂດຍການກວດພົບລັງສີເລເຊີໂດຍເຄື່ອງກວດຈັບພາບໃນລະຫວ່າງການຜະລິດ plasma ຂອງເລເຊີ.ເສັ້ນໂຄ້ງສີດໍາສະແດງໃຫ້ເຫັນຮູບແບບຄື້ນທີ່ວັດແທກຢູ່ໃນ CT ທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັບຜົນຜະລິດ RFQ linac.ເນື່ອງຈາກຄວາມໃກ້ຊິດຂອງມັນກັບ RFQ linac, ເຄື່ອງກວດຈັບເອົາສິ່ງລົບກວນ RF 100 MHz, ດັ່ງນັ້ນການກັ່ນຕອງ FFT ຕ່ໍາ 98 MHz ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເອົາສັນຍານ RF resonant 100 MHz ຊ້ອນຢູ່ເທິງສັນຍານກວດພົບ.ເສັ້ນໂຄ້ງສີແດງສະແດງໃຫ້ເຫັນຮູບແບບຄື້ນຢູ່ທີ່ FC ຫຼັງຈາກແມ່ເຫຼັກການວິເຄາະໄດ້ຊີ້ນໍາ 7Li3+ ion beam.ໃນສະຫນາມແມ່ເຫຼັກນີ້, ນອກຈາກ 7Li3+, N6+ ແລະ O7+ ສາມາດຂົນສົ່ງໄດ້.
The ion beam ຫຼັງຈາກ RFQ linac ແມ່ນສຸມໃສ່ຊຸດຂອງສາມ quadrupole ການສະກົດຈິດສຸມໃສ່ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນການວິເຄາະໂດຍແມ່ເຫຼັກ dipole ເພື່ອແຍກ impurities ໃນ beam ion ໄດ້.ສະໜາມແມ່ເຫຼັກຂອງ 0.268 T ຊີ້ທິດທາງ 7Li3+ beams ເຂົ້າໄປໃນ FC.ຮູບແບບການຊອກຄົ້ນຫາຂອງສະຫນາມແມ່ເຫຼັກນີ້ແມ່ນສະແດງເປັນເສັ້ນໂຄ້ງສີແດງໃນຮູບ 4. ກະແສໄຟຟ້າສູງສຸດເຖິງ 35 mA, ເຊິ່ງສູງກວ່າ 100 ເທົ່າຂອງ Li3+ beam ປົກກະຕິທີ່ຜະລິດຢູ່ໃນເຄື່ອງເລັ່ງໄຟຟ້າສະຖິດທຳມະດາທີ່ມີຢູ່.ຄວາມກວ້າງ beam pulse ແມ່ນ 2.0 µs ຢູ່ທີ່ຄວາມກວ້າງເຕັມທີ່ສູງສຸດເຄິ່ງຫນຶ່ງ.ການກວດຫາ beam 7Li3+ ທີ່ມີສະຫນາມແມ່ເຫຼັກ dipole ຊີ້ໃຫ້ເຫັນຜົນສໍາເລັດ bunching ແລະການເລັ່ງ beam.ກະແສໄຟຟ້າ ion beam ກວດພົບໂດຍ FC ເມື່ອສະແກນສະຫນາມແມ່ເຫຼັກຂອງ dipole ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 5. ສັງເກດເຫັນຈຸດສູງສຸດດຽວທີ່ສະອາດ, ແຍກອອກຈາກຈຸດສູງສຸດອື່ນໆ.ເນື່ອງຈາກ ions ທັງຫມົດເລັ່ງໃສ່ພະລັງງານການອອກແບບໂດຍ RFQ liac ມີຄວາມໄວດຽວກັນ, beams ion ທີ່ມີ Q / A ດຽວກັນແມ່ນຍາກທີ່ຈະແຍກອອກໂດຍພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກ dipole.ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຮົາບໍ່ສາມາດຈໍາແນກ 7Li3+ ຈາກ N6+ ຫຼື O7+ ໄດ້.ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ປະລິມານຂອງ impurities ສາມາດຄາດຄະເນໄດ້ຈາກລັດທີ່ຮັບຜິດຊອບໃກ້ຄຽງ.ຕົວຢ່າງ, N7+ ແລະ N5+ ສາມາດແຍກອອກໄດ້ງ່າຍ, ໃນຂະນະທີ່ N6+ ອາດຈະເປັນສ່ວນຫນຶ່ງຂອງຄວາມບໍ່ສະອາດແລະຄາດວ່າຈະມີຢູ່ໃນຈໍານວນດຽວກັນກັບ N7+ ແລະ N5+.ລະດັບມົນລະພິດທີ່ຄາດຄະເນແມ່ນປະມານ 2%.
ອົງປະກອບ Beam spectra ທີ່ໄດ້ຮັບໂດຍການສະແກນສະຫນາມແມ່ເຫຼັກ dipole.ສູງສຸດທີ່ 0.268 T ເທົ່າກັບ 7Li3+ ແລະ N6+.ຄວາມກວ້າງສູງສຸດແມ່ນຂຶ້ນກັບຂະຫນາດຂອງ beam ໃນ slit ໄດ້.ເຖິງວ່າຈະມີຈຸດສູງສຸດທີ່ກວ້າງຂວາງ, 7Li3+ ແຍກໄດ້ດີຈາກ 6Li3+, O6+, ແລະ N5+, ແຕ່ແຍກບໍ່ດີຈາກ O7+ ແລະ N6+.
ຢູ່ທີ່ສະຖານທີ່ຂອງ FC, beam profile ໄດ້ຖືກຢືນຢັນດ້ວຍ plug-in scintillator ແລະບັນທຶກດ້ວຍກ້ອງຖ່າຍຮູບດິຈິຕອນທີ່ໄວດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 6. 7Li3+ pulsed beam ທີ່ມີກະແສໄຟຟ້າຂອງ 35 mA ແມ່ນສະແດງໃຫ້ເຫັນການເລັ່ງກັບ RFQ ທີ່ຖືກຄິດໄລ່. ພະລັງງານຂອງ 204 keV/n, ເຊິ່ງກົງກັບ 1.4 MeV, ແລະຖືກສົ່ງໄປຫາເຄື່ອງກວດຈັບ FC.
ໂປຣໄຟລ໌ Beam ສັງເກດເຫັນຢູ່ໃນໜ້າຈໍເຄື່ອງສະແກນກ່ອນ FC (ສີໂດຍ Fiji, 2.3.0, https://imagej.net/software/fiji/).ພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກຂອງແມ່ເຫຼັກ dipole ການວິເຄາະໄດ້ຖືກປັບເພື່ອຊີ້ນໍາການເລັ່ງຂອງ Li3+ ion beam ກັບ RFQ ພະລັງງານການອອກແບບ.ຈຸດສີຟ້າຢູ່ໃນພື້ນທີ່ສີຂຽວແມ່ນເກີດມາຈາກວັດສະດຸ scintillator ຜິດປົກກະຕິ.
ພວກເຮົາໄດ້ບັນລຸການຜະລິດຂອງ 7Li3+ ion ໂດຍການ ablation laser ຂອງຫນ້າດິນຂອງ foil lithium ແຂງ, ແລະ beam ion ໃນປະຈຸບັນສູງໄດ້ຖືກຈັບແລະເລັ່ງດ້ວຍ RFQ liac ອອກແບບພິເສດໂດຍໃຊ້ DPIS.ຢູ່ທີ່ພະລັງງານ beam ຂອງ 1.4 MeV, ກະແສໄຟຟ້າສູງສຸດຂອງ 7Li3+ ໄດ້ບັນລຸໃນ FC ຫຼັງຈາກການວິເຄາະຂອງແມ່ເຫຼັກແມ່ນ 35 mA.ນີ້ຢືນຢັນວ່າສ່ວນທີ່ສໍາຄັນທີ່ສຸດຂອງການປະຕິບັດແຫຼ່ງນິວຕຣອນທີ່ມີ kinematics inverse ໄດ້ຖືກປະຕິບັດໃນການທົດລອງ.ໃນສ່ວນຂອງເອກະສານນີ້, ການອອກແບບທັງຫມົດຂອງແຫຼ່ງ neutron ຫນາແຫນ້ນຈະໄດ້ຮັບການປຶກສາຫາລື, ລວມທັງເຄື່ອງເລັ່ງພະລັງງານສູງແລະສະຖານີເປົ້າຫມາຍ neutron.ການອອກແບບແມ່ນອີງໃສ່ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ມີລະບົບທີ່ມີຢູ່ໃນຫ້ອງທົດລອງຂອງພວກເຮົາ.ຄວນສັງເກດວ່າກະແສໄຟຟ້າສູງສຸດຂອງ beam ion ສາມາດເພີ່ມຂຶ້ນຕື່ມອີກໂດຍການເຮັດໃຫ້ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງ lithium foil ແລະ RFQ linac ສັ້ນລົງ.ເຂົ້າ.7 ສະ​ແດງ​ໃຫ້​ເຫັນ​ແນວ​ຄວາມ​ຄິດ​ທັງ​ຫມົດ​ຂອງ​ແຫຼ່ງ neutron ຫນາ​ແຫນ້ນ​ທີ່​ສະ​ເຫນີ​ຢູ່​ໃນ​ເຄື່ອງ​ເລັ່ງ​.
ການອອກແບບແນວຄວາມຄິດຂອງແຫຼ່ງ neutron ຫນາແຫນ້ນທີ່ສະເຫນີຢູ່ໃນເຄື່ອງເລັ່ງ (ແຕ້ມໂດຍ Freecad, 0.19, https://www.freecadweb.org/).ຈາກຂວາຫາຊ້າຍ: ແຫຼ່ງ laser ion, solenoid magnet, RFQ linac, medium energy transfer beam (MEBT), IH linac, and interaction chamber for neutron generation.ການປົກປ້ອງລັງສີແມ່ນສະຫນອງໃຫ້ຕົ້ນຕໍໃນທິດທາງຂ້າງຫນ້າເນື່ອງຈາກລັກສະນະແຄບຂອງ beam neutron ທີ່ຜະລິດໄດ້.
ຫຼັງຈາກ RFQ linac, ການເລັ່ງຕື່ມອີກຂອງໂຄງສ້າງ H-digital Inter-digital (IH linac)30 linac ແມ່ນໄດ້ວາງແຜນໄວ້.IH lincs ໃຊ້ໂຄງສ້າງທໍ່ drift π-mode ເພື່ອສະຫນອງການ gradients ພາກສະຫນາມໄຟຟ້າສູງໃນໄລຍະຄວາມໄວທີ່ແນ່ນອນ.ການ​ສຶກ​ສາ​ແນວ​ຄວາມ​ຄິດ​ໄດ້​ປະ​ຕິ​ບັດ​ໂດຍ​ອີງ​ໃສ່​ການ​ຈໍາ​ລອງ​ນະ​ໂຍ​ບາຍ​ດ້ານ​ລວງ​ຍາວ 1D ແລະ​ການ​ຈໍາ​ລອງ​ແກະ 3D​.ການຄິດໄລ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ 100 MHz IH linac ທີ່ມີແຮງດັນທໍ່ drift ທີ່ສົມເຫດສົມຜົນ (ຫນ້ອຍກວ່າ 450 kV) ແລະການສະກົດຈິດສຸມໃສ່ທີ່ເຂັ້ມແຂງສາມາດເລັ່ງການ beam 40 mA ຈາກ 1.4 ຫາ 14 MeV ໃນໄລຍະຫ່າງຂອງ 1.8 m.ການແຜ່ກະຈາຍພະລັງງານໃນຕອນທ້າຍຂອງລະບົບຕ່ອງໂສ້ການເລັ່ງແມ່ນຄາດຄະເນຢູ່ທີ່ ± 0.4 MeV, ເຊິ່ງບໍ່ມີຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ສະເປກຂອງພະລັງງານຂອງນິວຕຣອນທີ່ຜະລິດໂດຍເປົ້າຫມາຍການແປງນິວຕຣອນ.ນອກຈາກນັ້ນ, ການປ່ອຍອາຍພິດ beam ແມ່ນຕໍ່າພຽງພໍທີ່ຈະສຸມໃສ່ beam ເຂົ້າໄປໃນຈຸດ beam ຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າປົກກະຕິທີ່ຕ້ອງການສໍາລັບແມ່ເຫຼັກທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງຂະຫນາດກາງແລະຂະຫນາດ quadrupole.ໃນລະບົບສາຍສົ່ງ beam ພະລັງງານຂະຫນາດກາງ (MEBT) ລະຫວ່າງ RFQ linac ແລະ IH linac, beamforming resonator ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຮັກສາໂຄງສ້າງ beamforming.ສາມແມ່ເຫຼັກ quadrupole ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຄວບຄຸມຂະຫນາດຂອງ beam ຂ້າງ.ຍຸດທະສາດການອອກແບບນີ້ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ໃນຫຼາຍ accelerators31,32,33.ຄວາມຍາວທັງຫມົດຂອງລະບົບທັງຫມົດຈາກແຫຼ່ງ ion ໄປຫາຫ້ອງເປົ້າຫມາຍແມ່ນຄາດວ່າຈະຫນ້ອຍກວ່າ 8 m, ເຊິ່ງສາມາດເຫມາະກັບລົດບັນທຸກເຄິ່ງ trailer ມາດຕະຖານ.
ເປົ້າຫມາຍການແປງນິວຕຣອນຈະຖືກຕິດຕັ້ງໂດຍກົງຫຼັງຈາກເຄື່ອງເລັ່ງເສັ້ນ.ພວກເຮົາສົນທະນາກ່ຽວກັບການອອກແບບສະຖານີເປົ້າຫມາຍໂດຍອີງໃສ່ການສຶກສາທີ່ຜ່ານມາໂດຍໃຊ້ inverse kinematic scenarios23.ເປົ້າໝາຍການປ່ຽນແປງທີ່ໄດ້ລາຍງານລວມມີວັດສະດຸແຂງ (ໂພລີໂພລີນ (C3H6) ແລະ titanium hydride (TiH2)) ແລະລະບົບເປົ້າໝາຍກ໊າຊ.ແຕ່ລະເປົ້າຫມາຍມີຂໍ້ດີແລະຂໍ້ເສຍ.ເປົ້າຫມາຍແຂງອະນຸຍາດໃຫ້ຄວບຄຸມຄວາມຫນາແຫນ້ນໄດ້ຊັດເຈນ.ເປົ້າໝາຍທີ່ບາງກວ່ານັ້ນ, ການຈັດລຽງຕາມພື້ນທີ່ຂອງການຜະລິດນິວຕຣອນຖືກຕ້ອງຍິ່ງຂຶ້ນ.​ເຖິງ​ຢ່າງ​ໃດ​ກໍ​ຕາມ, ​ເປົ້າ​ໝາຍ​ດັ່ງກ່າວ​ອາດ​ຍັງ​ມີ​ປະຕິກິລິຍາ​ນິວ​ເຄຼຍ​ແລະ​ລັງສີ​ທີ່​ບໍ່​ຕ້ອງການ​ໃນ​ລະດັບ​ໜຶ່ງ.ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ເປົ້າຫມາຍໄຮໂດເຈນສາມາດສະຫນອງສະພາບແວດລ້ອມທີ່ສະອາດໂດຍການກໍາຈັດການຜະລິດ 7Be, ຜະລິດຕະພັນຕົ້ນຕໍຂອງປະຕິກິລິຍານິວເຄຼຍ.ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ໄຮໂດເຈນມີຄວາມສາມາດກີດຂວາງທີ່ອ່ອນແອແລະຕ້ອງການໄລຍະທາງທາງດ້ານຮ່າງກາຍຂະຫນາດໃຫຍ່ສໍາລັບການປ່ອຍພະລັງງານທີ່ພຽງພໍ.ນີ້ແມ່ນຂໍ້ເສຍເລັກນ້ອຍສໍາລັບການວັດແທກ TOF.ນອກຈາກນັ້ນ, ຖ້າຮູບເງົາບາງໆຖືກໃຊ້ເພື່ອປະທັບຕາເປົ້າຫມາຍຂອງໄຮໂດເຈນ, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງຄໍານຶງເຖິງການສູນເສຍພະລັງງານຂອງຮັງສີ gamma ທີ່ຜະລິດໂດຍຮູບເງົາບາງໆແລະ beam lithium ທີ່ເກີດຂື້ນ.
LICORNE ໃຊ້ເປົ້າຫມາຍ polypropylene ແລະລະບົບເປົ້າຫມາຍໄດ້ຖືກຍົກລະດັບໄປສູ່ຈຸລັງ hydrogen ຜະນຶກເຂົ້າກັນດ້ວຍ tantalum foil.ສົມມຸດວ່າກະແສໄຟຟ້າຂອງ 100 nA ສໍາລັບ 7Li34, ທັງສອງລະບົບເປົ້າຫມາຍສາມາດຜະລິດໄດ້ເຖິງ 107 n / s / sr.ຖ້າພວກເຮົານຳໃຊ້ການປ່ຽນຜົນຕອບແທນຂອງນິວຕຣອນທີ່ອ້າງສິດນີ້ໃຫ້ກັບແຫຼ່ງນິວຕຣອນທີ່ສະເໜີຂອງພວກເຮົາ, ຫຼັງຈາກນັ້ນສາມາດໄດ້ຮັບແສງ lithium-driven beam ຂອງ 7 × 10-8 C ສໍາລັບແຕ່ລະ laser pulse.ນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າການຍິງ laser ພຽງແຕ່ສອງຄັ້ງຕໍ່ວິນາທີຜະລິດ 40% ນິວຕຣອນຫຼາຍກ່ວາ LICORNE ສາມາດຜະລິດໃນຫນຶ່ງວິນາທີທີ່ມີ beam ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ.flux ທັງຫມົດສາມາດໄດ້ຮັບການເພີ່ມຂຶ້ນໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍໂດຍການເພີ່ມຄວາມຖີ່ຂອງການຕື່ນເຕັ້ນຂອງເລເຊີ.ຖ້າພວກເຮົາສົມມຸດວ່າມີລະບົບເລເຊີ 1 kHz ຢູ່ໃນຕະຫຼາດ, ການ flux ນິວຕຣອນໂດຍສະເລ່ຍສາມາດຂະຫຍາຍໄດ້ເຖິງປະມານ 7 × 109 n / s / sr.
ໃນເວລາທີ່ພວກເຮົານໍາໃຊ້ລະບົບອັດຕາການຄ້າງຫ້ອງສູງກັບເປົ້າຫມາຍພາດສະຕິກ, ມັນເປັນສິ່ງຈໍາເປັນທີ່ຈະຄວບຄຸມການຜະລິດຄວາມຮ້ອນໃນເປົ້າຫມາຍດັ່ງກ່າວເນື່ອງຈາກວ່າ, ສໍາລັບການຍົກຕົວຢ່າງ, polypropylene ມີຈຸດລະລາຍຕ່ໍາຂອງ 145-175 ° C ແລະການນໍາຄວາມຮ້ອນຕ່ໍາຂອງ 0.1-0.22 W /. m/K.ສໍາລັບ beam lithium-ion 14 MeV, ເປົ້າຫມາຍ polypropylene ຫນາ 7 µm ແມ່ນພຽງພໍເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນພະລັງງານຂອງ beam ກັບເກນຕິກິຣິຍາ (13.098 MeV).ຄໍານຶງເຖິງຜົນກະທົບທັງຫມົດຂອງ ions ທີ່ຜະລິດໂດຍການສັກຢາເລເຊີຫນຶ່ງໃສ່ເປົ້າຫມາຍ, ການປ່ອຍພະລັງງານຂອງ lithium ion ຜ່ານ polypropylene ຄາດຄະເນຢູ່ທີ່ 64 mJ / pulse.ສົມມຸດວ່າພະລັງງານທັງຫມົດຖືກໂອນຢູ່ໃນວົງມົນທີ່ມີເສັ້ນຜ່າກາງ 10 ມມ, ແຕ່ລະກໍາມະຈອນກົງກັບອຸນຫະພູມທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນປະມານ 18 K / pulse.ການປ່ອຍພະລັງງານໃນເປົ້າຫມາຍ polypropylene ແມ່ນອີງໃສ່ການສົມມຸດຕິຖານທີ່ງ່າຍດາຍວ່າການສູນເສຍພະລັງງານທັງຫມົດຖືກເກັບຮັກສາໄວ້ເປັນຄວາມຮ້ອນ, ໂດຍບໍ່ມີການຮັງສີຫຼືການສູນເສຍຄວາມຮ້ອນອື່ນໆ.ນັບຕັ້ງແຕ່ການເພີ່ມຈໍານວນຂອງກໍາມະຈອນຕໍ່ວິນາທີຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການກໍາຈັດຂອງການສ້າງຄວາມຮ້ອນ, ພວກເຮົາສາມາດນໍາໃຊ້ເປົ້າຫມາຍເສັ້ນດ່າງເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການປ່ອຍພະລັງງານຢູ່ໃນຈຸດດຽວກັນ 23.ສົມມຸດວ່າຈຸດ beam 10 ມມຢູ່ໃນເປົ້າຫມາຍທີ່ມີອັດຕາການຊ້ໍາເລເຊີຂອງ 100 Hz, ຄວາມໄວການສະແກນຂອງເທບໂພລີໂພລີນຈະເປັນ 1 m / s.ອັດຕາການຄ້າງຫ້ອງທີ່ສູງຂຶ້ນແມ່ນເປັນໄປໄດ້ຖ້າການທັບຊ້ອນກັນຂອງ beam ໄດ້ຖືກອະນຸຍາດ.
ພວກ​ເຮົາ​ຍັງ​ໄດ້​ສືບ​ສວນ​ເປົ້າ​ໝາຍ​ທີ່​ມີ​ແບັດ​ເຕີ​ຣີ​ໄຮ​ໂດ​ຣ​ເຈນ, ເພາະ​ວ່າ​ລູກ​ສອນ​ໄຟ​ແຮງ​ກວ່າ​ສາ​ມາດ​ນຳ​ໃຊ້​ໄດ້​ໂດຍ​ບໍ່​ມີ​ການ​ທຳ​ລາຍ​ເປົ້າ​ໝາຍ.beam neutron ສາມາດປັບໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍໂດຍການປ່ຽນຄວາມຍາວຂອງຫ້ອງອາຍແກັສແລະຄວາມກົດດັນ hydrogen ພາຍໃນ.ແຜ່ນໂລຫະບາງໆມັກຈະຖືກໃຊ້ໃນເຄື່ອງເລັ່ງເພື່ອແຍກພື້ນທີ່ແກັສຂອງເປົ້າໝາຍອອກຈາກສູນຍາກາດ.ດັ່ງນັ້ນ, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງເພີ່ມພະລັງງານຂອງ beam lithium-ion ທີ່ເກີດຂື້ນເພື່ອຊົດເຊີຍການສູນເສຍພະລັງງານໃນ foil.ການປະກອບເປົ້າຫມາຍທີ່ໄດ້ອະທິບາຍໄວ້ໃນບົດລາຍງານ 35 ປະກອບດ້ວຍຖັງອາລູມິນຽມຍາວ 3.5 ຊຕມທີ່ມີຄວາມກົດດັນອາຍແກັສ H2 ຂອງ 1.5 atm.ລຳແສງ lithium ion 16.75 MeV ເຂົ້າໄປໃນແບດເຕີລີ່ຜ່ານທໍ່ Ta foil 2.7 µm ທີ່ເຮັດຄວາມເຢັນດ້ວຍອາກາດ, ແລະພະລັງງານຂອງ lithium ion beam ໃນຕອນທ້າຍຂອງແບດເຕີລີ່ແມ່ນຊ້າລົງໄປສູ່ລະດັບຕິກິຣິຍາ.ເພື່ອເພີ່ມພະລັງງານ beam ຂອງຫມໍ້ໄຟ lithium-ion ຈາກ 14.0 MeV ເປັນ 16.75 MeV, IH linac ຕ້ອງໄດ້ຮັບການຍືດຍາວປະມານ 30 ຊມ.
ການ​ປ່ອຍ​ອາຍ​ພິດ​ນິວ​ຕ​ຣອນ​ຈາກ​ເປົ້າ​ຫມາຍ​ຫ້ອງ​ອາຍ​ແກ​ັ​ສ​ຍັງ​ໄດ້​ສຶກ​ສາ​.ສໍາລັບເປົ້າຫມາຍກ໊າຊ LICORNE ທີ່ໄດ້ກ່າວມາຂ້າງເທິງ, ການຈໍາລອງ GEANT436 ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່ານິວຕຣອນທີ່ມີທິດທາງສູງແມ່ນຖືກສ້າງຂຶ້ນພາຍໃນໂກນ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 1 ໃນ [37].ເອກະສານອ້າງອີງ 35 ສະແດງໃຫ້ເຫັນລະດັບພະລັງງານຈາກ 0.7 ຫາ 3.0 MeV ດ້ວຍການເປີດໂກນສູງສຸດຂອງ 19.5° ທຽບກັບທິດທາງຂອງການຂະຫຍາຍພັນຂອງລໍາຕົ້ນ.ນິວຕຣອນທີ່ມີທິດທາງສູງສາມາດຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຂອງວັດສະດຸປ້ອງກັນໃນມຸມສ່ວນໃຫຍ່, ຫຼຸດຜ່ອນນ້ໍາຫນັກຂອງໂຄງສ້າງແລະສະຫນອງຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຫຼາຍກວ່າເກົ່າໃນການຕິດຕັ້ງອຸປະກອນການວັດແທກ.ຈາກທັດສະນະຂອງການປ້ອງກັນລັງສີ, ນອກເຫນືອໄປຈາກນິວຕຣອນ, ເປົ້າຫມາຍຂອງທາດອາຍຜິດນີ້ປ່ອຍຮັງສີ gamma 478 keV isotropically ໃນລະບົບປະສານງານ centroid38.ເຫຼົ່ານີ້ γ-rays ໄດ້ຖືກຜະລິດເປັນຜົນມາຈາກ 7Be decay ແລະ 7Li deexcitation, ເຊິ່ງເກີດຂຶ້ນໃນເວລາທີ່ Li beam ຕົ້ນຕໍ hits ປ່ອງຢ້ຽມວັດສະດຸປ້ອນ Ta.ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ໂດຍການເພີ່ມເຄື່ອງປະສົມກະບອກກະບອກໜາ 35 Pb/Cu, ພື້ນຫຼັງສາມາດຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.
ເປັນເປົ້າຫມາຍທາງເລືອກ, ຫນຶ່ງສາມາດນໍາໃຊ້ປ່ອງຢ້ຽມ plasma [39, 40], ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ມັນເປັນໄປໄດ້ທີ່ຈະບັນລຸຄວາມກົດດັນຂອງ hydrogen ຂ້ອນຂ້າງສູງແລະພື້ນທີ່ຂະຫນາດນ້ອຍຂອງການຜະລິດ neutron, ເຖິງແມ່ນວ່າມັນຕ່ໍາກວ່າເປົ້າຫມາຍແຂງ.
ພວກເຮົາກຳລັງກວດສອບຕົວເລືອກການກຳນົດເປົ້າໝາຍການແປງນິວຕຣອນສຳລັບການກະຈາຍພະລັງງານທີ່ຄາດໄວ້ ແລະຂະໜາດຂອງລຳແສງ lithium ion ໂດຍໃຊ້ GEANT4.ການຈຳລອງຂອງພວກເຮົາສະແດງໃຫ້ເຫັນການແຈກຢາຍພະລັງງານນິວຕຣອນທີ່ສອດຄ່ອງກັນ ແລະ ການແຈກຢາຍເປັນລ່ຽມສຳລັບເປົ້າໝາຍໄຮໂດເຈນໃນວັນນະຄະດີຂ້າງເທິງ.ໃນລະບົບເປົ້າຫມາຍໃດກໍ່ຕາມ, neutrons ທີ່ມີທິດທາງສູງສາມາດຜະລິດໄດ້ໂດຍປະຕິກິລິຍາ kinematic inverse ຂັບເຄື່ອນໂດຍ beam 7Li3+ ທີ່ເຂັ້ມແຂງໃນເປົ້າຫມາຍທີ່ອຸດົມສົມບູນ hydrogen.ດັ່ງນັ້ນ, ແຫຼ່ງນິວຕຣອນໃຫມ່ສາມາດປະຕິບັດໄດ້ໂດຍການລວມເອົາເຕັກໂນໂລຢີທີ່ມີຢູ່ແລ້ວ.
ເງື່ອນ ໄຂ ການ irradiation laser ໄດ້ reproduced ion beam ການ ທົດ ລອງ ກ່ອນ ທີ່ ຈະ ສາ ທິດ ການ ເລັ່ງ.ເລເຊີແມ່ນລະບົບ nanosecond Nd:YAG desktop ທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານ laser 1012 W/cm2, ຄວາມຍາວຂອງຄື້ນພື້ນຖານຂອງ 1064 nm, ພະລັງງານຈຸດຂອງ 800 mJ, ແລະໄລຍະເວລາກໍາມະຈອນຂອງ 6 ns.ເສັ້ນຜ່າສູນກາງຈຸດຢູ່ໃນເປົ້າໝາຍແມ່ນປະມານ 100 µm.ເນື່ອງຈາກວ່າໂລຫະ lithium (Alfa Aesar, 99.9% ບໍລິສຸດ) ແມ່ນຂ້ອນຂ້າງອ່ອນ, ວັດສະດຸຕັດທີ່ຊັດເຈນແມ່ນຖືກກົດເຂົ້າໄປໃນ mold.ຂະຫນາດ foil 25 mm × 25 mm, ຫນາ 0.6 mm.ຄວາມເສຍຫາຍທີ່ຄ້າຍຄື Crater ເກີດຂຶ້ນຢູ່ດ້ານຂອງເປົ້າຫມາຍໃນເວລາທີ່ laser ຕີມັນ, ສະນັ້ນເປົ້າຫມາຍດັ່ງກ່າວໄດ້ຖືກຍ້າຍໂດຍເວທີ motorized ເພື່ອສະຫນອງສ່ວນສົດຂອງຫນ້າດິນຂອງເປົ້າຫມາຍດ້ວຍການຍິງ laser ແຕ່ລະຄົນ.ເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການປະສົມຄືນໃຫມ່ເນື່ອງຈາກອາຍແກັສທີ່ຕົກຄ້າງ, ຄວາມກົດດັນໃນຫ້ອງໄດ້ຖືກເກັບຮັກສາໄວ້ຕ່ໍາກວ່າລະດັບຂອງ 10-4 Pa.
ປະລິມານເບື້ອງຕົ້ນຂອງ plasma laser ແມ່ນຂະຫນາດນ້ອຍ, ເນື່ອງຈາກວ່າຂະຫນາດຂອງຈຸດ laser ແມ່ນ 100 μmແລະພາຍໃນ 6 ns ຫຼັງຈາກການຜະລິດຂອງມັນ.ປະລິມານສາມາດຖືກປະຕິບັດເປັນຈຸດທີ່ແນ່ນອນແລະຂະຫຍາຍ.ຖ້າເຄື່ອງກວດຈັບຖືກວາງໄວ້ໃນໄລຍະຫ່າງ xm ຈາກຫນ້າດິນເປົ້າຫມາຍ, ຫຼັງຈາກນັ້ນສັນຍານທີ່ໄດ້ຮັບແມ່ນເຊື່ອຟັງຄວາມສໍາພັນ: ion ປະຈຸບັນ I, ion arrival time t, ແລະ pulse width τ.
plasma ທີ່ຜະລິດໄດ້ຖືກສຶກສາໂດຍວິທີການ TOF ກັບ FC ແລະເຄື່ອງວິເຄາະ ion ພະລັງງານ (EIA) ທີ່ຕັ້ງຢູ່ໃນໄລຍະຫ່າງຂອງ 2.4 m ແລະ 3.85 m ຈາກເປົ້າຫມາຍ laser.FC ມີຕາຂ່າຍໄຟຟ້າສະກັດກັ້ນຄວາມລໍາອຽງໂດຍ -5 kV ເພື່ອປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ເອເລັກໂຕຣນິກ.EIA ມີ deflector electrostatic 90 ອົງສາປະກອບດ້ວຍສອງ electrodes ທໍ່ໂລຫະ coaxial ທີ່ມີແຮງດັນດຽວກັນແຕ່ກົງກັນຂ້າມ polarity, ບວກຢູ່ດ້ານນອກແລະລົບຢູ່ພາຍໃນ.plasma ຂະຫຍາຍແມ່ນມຸ້ງໄປສູ່ deflector ຫລັງສະລັອດຕິງແລະ deflected ໂດຍພາກສະຫນາມໄຟຟ້າຜ່ານກະບອກ.ໄອອອນທີ່ພໍໃຈຄວາມສໍາພັນ E/z = eKU ຖືກກວດພົບໂດຍໃຊ້ຕົວຄູນອີເລັກໂທຣນິກຂັ້ນສອງ (SEM) (Hamamatsu R2362), ເຊິ່ງ E, z, e, K, ແລະ U ແມ່ນພະລັງງານ ion, ສະຖານະຂອງສາກໄຟ ແລະຄ່າສາກແມ່ນ EIA geometric factor. .ເອເລັກໂຕຣນິກ, ຕາມລໍາດັບ, ແລະຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ອາດມີລະຫວ່າງ electrodes.ໂດຍການປ່ຽນແປງແຮງດັນໃນທົ່ວ deflector, ຄົນເຮົາສາມາດໄດ້ຮັບພະລັງງານແລະການແຜ່ກະຈາຍຂອງ ions ໃນ plasma.ແຮງດັນກວາດ U/2 EIA ຢູ່ໃນລະດັບຈາກ 0.2 V ຫາ 800 V, ເຊິ່ງກົງກັບພະລັງງານ ion ໃນຂອບເຂດຈາກ 4 eV ຫາ 16 keV ຕໍ່ລັດສາກໄຟ.
ການແຜ່ກະຈາຍຂອງສະຖານະຮັບຜິດຊອບຂອງ ion ທີ່ໄດ້ວິເຄາະພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂຂອງການ irradiation laser ໄດ້ອະທິບາຍໃນພາກ "ການຜະລິດຂອງ beams lithium stripped ຢ່າງເຕັມສ່ວນ" ແມ່ນສະແດງໃຫ້ເຫັນໃນຮູບ.8.
ການວິເຄາະການແຜ່ກະຈາຍຂອງລັດຮັບຜິດຊອບຂອງ ions.ນີ້ແມ່ນຂໍ້ມູນເວລາຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ ion ໃນປັດຈຸບັນຖືກວິເຄາະດ້ວຍ EIA ແລະຂະຫນາດຢູ່ທີ່ 1 m ຈາກແຜ່ນ lithium ໂດຍໃຊ້ສົມຜົນ.(1) ແລະ (2).ໃຊ້ເງື່ອນໄຂການ irradiation ເລເຊີທີ່ອະທິບາຍໄວ້ໃນພາກ "ການຜະລິດຂອງ Lithium Beam ທີ່ exfoliated ຢ່າງສົມບູນ".ໂດຍການລວມຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງແຕ່ລະປະຈຸບັນ, ອັດຕາສ່ວນຂອງ ions ໃນ plasma ໄດ້ຖືກຄິດໄລ່, ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 3.
ແຫຼ່ງ laser ion ສາມາດສົ່ງ beam multi-mA ion ສຸມທີ່ມີຄ່າສູງ.ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ການຈັດສົ່ງ beam ແມ່ນມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກຫຼາຍເນື່ອງຈາກການ repulsion ຄ່າບໍລິການຊ່ອງ, ສະນັ້ນມັນບໍ່ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງ.ໃນແບບດັ້ງເດີມ, beams ion ໄດ້ຖືກສະກັດອອກຈາກ plasma ແລະຂົນສົ່ງໄປຫາເຄື່ອງເລັ່ງປະຖົມຕາມສາຍ beam ທີ່ມີແມ່ເຫຼັກສຸມໃສ່ຫຼາຍເພື່ອສ້າງຮູບຮ່າງຂອງ ion beam ຕາມຄວາມສາມາດ pickup ຂອງເຄື່ອງເລັ່ງ.ໃນ beams ຜົນບັງຄັບໃຊ້ໃນອາວະກາດ, beams diverge non-linearly, ແລະການສູນເສຍ beam ທີ່ຮ້າຍແຮງແມ່ນສັງເກດເຫັນ, ໂດຍສະເພາະໃນພາກພື້ນທີ່ມີຄວາມໄວຕ່ໍາ.ເພື່ອເອົາຊະນະບັນຫານີ້ໃນການພັດທະນາເຄື່ອງເລັ່ງກາກບອນທາງການແພດ, ໂຄງການການຈັດສົ່ງ beam DPIS41 ໃຫມ່ໄດ້ຖືກສະເຫນີ.ພວກ​ເຮົາ​ໄດ້​ນໍາ​ໃຊ້​ເຕັກ​ນິກ​ການ​ນີ້​ເພື່ອ​ເລັ່ງ​ການ beam lithium​-ion ທີ່​ມີ​ອໍາ​ນາດ​ຈາກ​ແຫຼ່ງ neutron ໃຫມ່​.
ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ.4, ຊ່ອງທີ່ plasma ຖືກສ້າງຂຶ້ນແລະຂະຫຍາຍໄດ້ຖືກລ້ອມຮອບດ້ວຍຖັງໂລຫະ.ພື້ນທີ່ປິດລ້ອມຂະຫຍາຍໄປສູ່ທາງເຂົ້າ RFQ resonator, ລວມທັງປະລິມານພາຍໃນ solenoid coil.ແຮງດັນຂອງ 52 kV ຖືກນໍາໃຊ້ກັບບັນຈຸ.ໃນ resonator RFQ, ions ໄດ້ຖືກດຶງໂດຍທ່າແຮງໂດຍຜ່ານຮູທີ່ມີເສັ້ນຜ່າກາງ 6 ມມໂດຍການລົງພື້ນດິນ RFQ.ກໍາລັງຂອງ repulsive ທີ່ບໍ່ແມ່ນເສັ້ນຢູ່ໃນເສັ້ນ beam ໄດ້ຖືກລົບລ້າງຍ້ອນວ່າ ions ໄດ້ຖືກຂົນສົ່ງຢູ່ໃນສະຖານະ plasma.ນອກຈາກນັ້ນ, ດັ່ງທີ່ໄດ້ກ່າວມາຂ້າງເທິງ, ພວກເຮົາໄດ້ນໍາໃຊ້ພາກສະຫນາມ solenoid ປະສົມປະສານກັບ DPIS ເພື່ອຄວບຄຸມແລະເພີ່ມຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ ions ໃນຮູຮັບແສງສະກັດ.
ເຄື່ອງເລັ່ງ RFQ ປະກອບດ້ວຍຫ້ອງສູນຍາກາດເປັນຮູບທໍ່ກົມດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ.9 ກ.ພາຍໃນມັນ, 4 ເຊືອກຂອງທອງແດງທີ່ບໍ່ມີອົກຊີເຈນຖືກວາງໄວ້ quadrupole-symmetrically ອ້ອມຮອບແກນ beam (ຮູບ 9b).4 rods ແລະຫ້ອງປະກອບເປັນວົງຈອນ RF resonant.ພາກສະຫນາມ RF induced ສ້າງແຮງດັນທີ່ມີການປ່ຽນແປງທີ່ໃຊ້ເວລາໃນທົ່ວ rod ໄດ້.ໄອອອນທີ່ຝັງຕາມລວງຍາວອ້ອມຮອບແກນແມ່ນຖືໄວ້ທາງຂ້າງໂດຍສະໜາມ quadrupole.ໃນເວລາດຽວກັນ, ປາຍຂອງ rod ແມ່ນ modulated ເພື່ອສ້າງພາກສະຫນາມໄຟຟ້າຕາມແກນ.ພາກສະ ໜາມ ແກນແຍກ beam ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງທີ່ຖືກສີດເຂົ້າໄປໃນຊຸດຂອງ beam pulses ທີ່ເອີ້ນວ່າ beam.ແຕ່ລະ beam ແມ່ນບັນຈຸພາຍໃນໄລຍະເວລາ RF ທີ່ແນ່ນອນ (10 ns).beams ທີ່ຢູ່ຕິດກັນແມ່ນໄລຍະຫ່າງຕາມໄລຍະເວລາຄວາມຖີ່ວິທະຍຸ.ໃນ RFQ linac, beam 2 µs ຈາກແຫຼ່ງ laser ion ຖືກປ່ຽນເປັນລໍາດັບຂອງ 200 beams.ຫຼັງຈາກນັ້ນ, beam ໄດ້ຖືກເລັ່ງໄປສູ່ພະລັງງານທີ່ຄິດໄລ່.
Linear accelerator RFQ.(a) (ຊ້າຍ) ມຸມເບິ່ງພາຍນອກຂອງຫ້ອງ RFQ linac.(b) (ຂວາ) ສີ່ rod electrode ໃນຫ້ອງ.
ຕົວກໍານົດການການອອກແບບຕົ້ນຕໍຂອງ RFQ linac ແມ່ນແຮງດັນຂອງ rod, ຄວາມຖີ່ resonant, radius ຂຸມ beam, ແລະ modulation electrode.ເລືອກແຮງດັນໄຟຟ້າໃນ rod ± 29 kV ເພື່ອໃຫ້ພາກສະຫນາມໄຟຟ້າຂອງມັນຢູ່ຕ່ໍາກວ່າຂອບເຂດການທໍາລາຍໄຟຟ້າ.ຄວາມຖີ່ຂອງ resonant ຕ່ໍາລົງ, ກໍາລັງສຸມໃສ່ການຂ້າງຄຽງຫຼາຍກວ່າເກົ່າແລະຂະຫນາດນ້ອຍຂອງພາກສະຫນາມເລັ່ງສະເລ່ຍ.radii aperture ຂະຫນາດໃຫຍ່ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນໄປໄດ້ທີ່ຈະເພີ່ມຂະຫນາດຂອງ beam ແລະ, ດັ່ງນັ້ນ, ເພີ່ມ beam ໃນປະຈຸບັນເນື່ອງຈາກການ repulsion ຮັບຜິດຊອບພື້ນທີ່ຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າ.ໃນອີກດ້ານຫນຶ່ງ, radii aperture ຂະຫນາດໃຫຍ່ຕ້ອງການພະລັງງານ RF ເພີ່ມເຕີມເພື່ອພະລັງງານ RFQ linac.ນອກຈາກນັ້ນ, ມັນຖືກຈໍາກັດໂດຍຄວາມຕ້ອງການດ້ານຄຸນນະພາບຂອງສະຖານທີ່.ອີງຕາມການດຸ່ນດ່ຽງເຫຼົ່ານີ້, ຄວາມຖີ່ resonant (100 MHz) ແລະ radius aperture (4.5 mm) ໄດ້ຖືກເລືອກສໍາລັບການເລັ່ງ beam ໃນປະຈຸບັນສູງ.Modulation ໄດ້ຖືກເລືອກເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍ beam ແລະເພີ່ມປະສິດທິພາບການເລັ່ງສູງສຸດ.ການອອກແບບໄດ້ຖືກປັບປຸງໃຫ້ດີທີ່ສຸດຫຼາຍຄັ້ງເພື່ອຜະລິດການອອກແບບ RFQ linac ທີ່ສາມາດເລັ່ງ 7Li3+ ions ທີ່ 40 mA ຈາກ 22 keV / n ຫາ 204 keV / n ພາຍໃນ 2 m.ພະລັງງານ RF ທີ່ວັດແທກໃນລະຫວ່າງການທົດລອງແມ່ນ 77 kW.
RFQ linac ສາມາດເລັ່ງ ions ດ້ວຍຊ່ວງ Q/A ສະເພາະ.ດັ່ງນັ້ນ, ໃນເວລາທີ່ການວິເຄາະ beam ທີ່ປ້ອນໄປຫາທ້າຍຂອງເຄື່ອງເລັ່ງເສັ້ນ, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ຄໍານຶງເຖິງ isotopes ແລະສານອື່ນໆ.ນອກຈາກນັ້ນ, ion ທີ່ຕ້ອງການ, ເລັ່ງບາງສ່ວນ, ແຕ່ descended ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂການເລັ່ງຢູ່ເຄິ່ງກາງຂອງເລັ່ງ, ຍັງສາມາດຕອບສະຫນອງການກັກກັນທາງຂ້າງແລະສາມາດຂົນສົ່ງໄປເຖິງທີ່ສຸດ.ຮັງສີທີ່ບໍ່ຕ້ອງການນອກຈາກອະນຸພາກ 7Li3+ ທີ່ຖືກອອກແບບແມ່ນເອີ້ນວ່າ impurities.ໃນການທົດລອງຂອງພວກເຮົາ, ຄວາມບໍ່ສະອາດ 14N6+ ແລະ 16O7+ ແມ່ນຄວາມກັງວົນທີ່ສຸດ, ນັບຕັ້ງແຕ່ແຜ່ນໂລຫະ lithium reacts ກັບອົກຊີເຈນແລະໄນໂຕຣເຈນໃນອາກາດ.ໄອອອນເຫຼົ່ານີ້ມີອັດຕາສ່ວນ Q/A ທີ່ສາມາດເລັ່ງໄດ້ດ້ວຍ 7Li3+.ພວກເຮົາໃຊ້ແມ່ເຫຼັກ dipole ເພື່ອແຍກ beams ທີ່ມີຄຸນນະພາບແລະຄຸນນະພາບທີ່ແຕກຕ່າງກັນສໍາລັບການວິເຄາະ beam ຫຼັງຈາກ RFQ linac.
ສາຍ beam ຫຼັງຈາກ RFQ linac ຖືກອອກແບບມາເພື່ອສົ່ງ beam 7Li3+ ເລັ່ງຢ່າງເຕັມທີ່ກັບ FC ຫຼັງຈາກແມ່ເຫຼັກ dipole.-400 V bias electrodes ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອສະກັດກັ້ນເອເລັກໂຕຣນິກທີສອງໃນຈອກເພື່ອວັດແທກກະແສໄຟຟ້າ ion beam ຢ່າງຖືກຕ້ອງ.ດ້ວຍ optics ນີ້, ເສັ້ນທາງ ion ຖືກແຍກອອກເປັນ dipoles ແລະສຸມໃສ່ສະຖານທີ່ທີ່ແຕກຕ່າງກັນໂດຍອີງຕາມ Q / A.ເນື່ອງຈາກປັດໃຈຕ່າງໆເຊັ່ນ: ການແຜ່ກະຈາຍຂອງ momentum ແລະ repulsion ຊ່ອງຫວ່າງ, beam ຢູ່ຈຸດສຸມມີຄວາມກວ້າງທີ່ແນ່ນອນ.ຊະນິດສາມາດແຍກອອກໄດ້ພຽງແຕ່ຖ້າໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງຕໍາແຫນ່ງໂຟກັສຂອງສອງຊະນິດ ion ແມ່ນໃຫຍ່ກວ່າຄວາມກວ້າງຂອງ beam.ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຮັບຄວາມລະອຽດສູງສຸດທີ່ເປັນໄປໄດ້, ແຜ່ນຕັດອອກຕາມລວງນອນແມ່ນຕິດຕັ້ງຢູ່ໃກ້ກັບແອວ beam, ບ່ອນທີ່ beam ມີຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນໃນການປະຕິບັດ.ໜ້າຈໍສະຕິກເກີ້ (CsI(Tl) ຈາກ Saint-Gobain, 40 ມມ × 40 ມມ × 3 ມມ) ຖືກຕິດຕັ້ງລະຫວ່າງຊ່ອງສຽບກັບເຄື່ອງຄອມພິວເຕີ.scintillator ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອກໍານົດ slit ຂະຫນາດນ້ອຍສຸດທີ່ particles ອອກແບບຕ້ອງຜ່ານໂດຍຜ່ານການແກ້ໄຂທີ່ດີທີ່ສຸດແລະເພື່ອສະແດງໃຫ້ເຫັນຂະຫນາດ beam ທີ່ຍອມຮັບໄດ້ສໍາລັບ beams ion ຫນັກໃນປະຈຸບັນສູງ.ຮູບພາບ beam ໃນ scintillator ແມ່ນບັນທຶກໄວ້ໂດຍກ້ອງຖ່າຍຮູບ CCD ຜ່ານປ່ອງຢ້ຽມສູນຍາກາດ.ປັບໜ້າຕ່າງເວລາຮັບແສງເພື່ອໃຫ້ກວມເອົາຄວາມກວ້າງຂອງກຳມະຈອນ beam ທັງໝົດ.
ຊຸດຂໍ້ມູນທີ່ໃຊ້ຫຼືວິເຄາະໃນການສຶກສາໃນປະຈຸບັນແມ່ນມີໃຫ້ຈາກຜູ້ຂຽນຕາມຄໍາຮ້ອງຂໍທີ່ສົມເຫດສົມຜົນ.
Manke, I. et al.ການຖ່າຍຮູບສາມມິຕິຂອງໂດເມນແມ່ເຫຼັກ.ສະພາ​ແຫ່ງ​ຊາດ.1, 125. https://doi.org/10.1038/ncomms1125 (2010).
Anderson, IS et al.ຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງການສຶກສາແຫຼ່ງ neutron ຫນາແຫນ້ນຢູ່ໃນເຄື່ອງເລັ່ງ.ຟີຊິກ.Rep. 654, 1-58.https://doi.org/10.1016/j.physrep.2016.07.007 (2016).
Urchuoli, A. et al.microtomography ທີ່ອີງໃສ່ neutron: Pliobates cataloniae ແລະ Barberapithecus huerzeleri ເປັນກໍລະນີທົດສອບ.ແມ່ນແລ້ວ.J. ຟີຊິກ.ມະນຸດວິທະຍາ.166, 987–993.https://doi.org/10.1002/ajpa.23467 (2018).