Диссертация (1149639), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Длительность постоянной части равна 11 мкс и 12 мкс.При этом строится зависимость частот модифицированного циклотронного движенияпри двух временах захвата, а значит и различных амплитудах аксиального движения взависимости от напряжения на внешних и внутренних коррекционных электродах (см.
рисунки 4.8 и 4.9).В случае, когда электрическое поле в ловушке является гармоническим в области движения иона, частоты движения при различных аксиальных амплитудах совпадут. В малойобласти изменения напряжений коррекционных электродов зависимость частот движенияионов в ловушке от этих напряжений можно считать линейными.
Таким образом, полученные на графиках точки пересечения линейных аппроксимаций зависимостей частот отнапряжений коррекционных электродов дадут правильные значения для настройки.Затем производится предварительная настройка магнетронного возбуждения.
Магнетронный радиус не должен приводить к потере ионов и, после сканирования амплитуды(см. рисунок 4.10), выбирается такое предварительное значение, при увеличении амплиту-78Рисунок 4.9: Зависимость модифицированных циклотронных частот для времен захвата11 и 12 мкс от напряжения на корректирующих кольцевых электродах на ловушкеTRIGA-TRAP.ды до которого число зарегистрированных ионов практически не убывает.
В данном случаеэто 1 В. Больше этой величины уже прослеживается падение числа ионов. Но это значениене окончательное.После предварительной настройки дипольного возбуждения на частоте магнетронногодвижения нужно настроить квадрупольное. Если до перенастройки потенциалов электрического поля проводились измерения истинной циклотронной частоты для других ионов,то можно использовать в первом приближении автоматически рассчитанную частоту .В любом случае, так как при уменьшении амплитуды в 2 раза и увеличении времениприложения также в 2 раза степень конверсии не меняется, то можно провести настройкупри меньшей длительности подачи возбуждения, что расширит пик резонанса и компенсирует возможные неточности, а затем пересчитать амплитуду к рабочей длительностиимпульса.
Программа управления MM6.1 производит подобные пересчеты автоматически.Амплитуда квадрупольного возбуждения должна соответствовать полной конверсии“магнетронного” движения в “циклотронное” при попадании в истинную циклотроннуючастоту. В случае полной конверсии движение иона будет только “циклотронным”, а егорадиальная энергия максимальной. Таким образом, при сканировании амплитуды квадрупольного возбуждения полной конверсии будет соответствовать минимум времени пролета(см.
рисунок 4.11). Последующее увеличение времени пролета соответствует обратной конверсии быстрого “циклотронного” движения в медленное “магнетронное”. Второй минимум в районе 4,5-5 В соответствует уже повторной конверсии “магнетронного” движенияв “циклотронное”.79Рисунок 4.10: Зависимость числа зарегистрированных ионов от амплитуды дипольноговозбуждения для иона монооксида диспрозия 163 Dy16 O+ на установке TRIGA-TRAP.В данном случае было взято значение, при котором достигалось наименьшее времяпролета в первом минимуме, равное 1,3 В и соответствующее 135 мкс.
Далее начинаетсяплавный подъем, соответствующий обратной конверсии.После этого можно произвести настройку напряжения электрода в секции дрейфа, отвечающего за торможение ионов в районе наибольшего градиента магнитного поля. Меньшаяскорость ионов в этом районе позволяет увеличить степень конверсии магнитного момента в аксиальное движение, но слишком высокое значение приводит к очень большомурассеянию и, таким образом, уменьшению числа ионов, достигающих детектора (см. рисунок 4.12).Без приложения квадрупольного возбуждения можно оценить потери при рассеяниисамых медленных ионов.
В данном случае был взято напряжение, равное 9 В. Быстрыеионы проходят область торможения с меньшими потерями. При этом ионы практически нетеряются, но уже заметно тормозятся в области градиента магнитного поля.Если гармоничность электрического потенциала желательно периодически проверять,хотя сами значения напряжений изменяются со временем крайне мало, то напряжение тормозящего электрода, в случае системы TRIGA-TRAP называемого drift3a, остается постоянным и в общем случае не требует периодической подстройки. Для уменьшения разбросапо времени пролета ионов после прецизионного источника напряжения в цепи питанияэлектрода был добавлен RC-фильтр.Затем необходимо точно настроить начальное магнетронное возбуждение.
С одной стороны оно должно быть достаточно большим, чтобы получить заметную разницу временпролета после конверсии, но, с другой стороны, не приводить к потерям ионов и не выходить за пределы области гармонического электрического потенциала.80Рисунок 4.11: Зависимость времени пролета из ловушки до детектора от частотыквадрупольного возбуждения при времени возбуждения 2 с при настройке гармоничностиизмерительной ловушки для углеродного кластера 12 C+21 на установке TRIGA-TRAPПредварительная настройка обеспечивает минимальные потери, но некоторое увеличение амплитуды при незначительном уменьшении количества зарегистрированных ионовдает заметное увеличение разности времен пролета ионов до детектора.Для этого производится сканирование магнетронной амплитуды для “быстрых” послеприложения квадрупольного возбуждения и “медленных” ионов (см. рисунок 4.13).В данном случае была выбрана амплитуда магнетронного возбуждения, равная 1,9 В.
Вэтом случае наблюдалась минимальная потеря ионов, а времяпролетный эффект, определяемый как . − .,Tof eff. = .ожидался порядкаTof eff. ∼= 14%.В общем случае этого достаточно для проведения измерений. С учетом определенныхзначений оптимальных амплитуд производится измерение истинной циклотронной частоты.В первую очередь она определяется в первом приближении с использованием непрерывного возбуждения.
Получаемый времяпролетный резонанс (см. рисунок 2.3) позволяетоднозначно определить частоту с точностью до Герца.Затем можно подобрать время конверсии. Увеличение его приводит к существенномусужению резонанса (см. уравнение 2.7), но вместе с тем увеличивает время цикла, а значитуменьшает статистику при фиксированном времени эксперимента. Также рассеяние движущихся с большой скоростью ионов на остаточном газе приводит к деградации резонанса.81Рисунок 4.12: Зависимость числа ионов и времени пролета из ловушки до детектора отнапряжения на тормозящем электроде области наибольшего градиента магнитного поля всекции дрейфа для углеродного кластера 12 C+15 на установке TRIGA-TRAP.82Рисунок 4.13: Зависимость числа ионов и времени пролета из ловушки до детектора отнапряжения магнетронного возбуждения для ионов, движущихся на магнетронной илимодифицированной циклотронной частотах для углеродного кластера 12 C+21 на установкеTRIGA-TRAP.83На установке TRIGA-TRAP настройка производится при времени квадрупольного возбуждения порядка 0,2 – 0,5 с, а точные измерения – при полном времени конверсии 2,0 с.Зная истинную циклотронную частоту с точностью до одного Герца можно перейти квозбуждению по схеме Рамзи (см.
рисунок 2.4). Более сложная форма резонанса (см. рисунок 2.5) позволяет точнее аппроксимировать ее для определения положения частоты центрального резонанса, но центральный минимум можно определить только предварительнозная его положение, то есть предварительно оценив его с использованием непрерывноговозбуждения.Рисунок 4.14: Зависимость числа зарегистрированных ионов от момента открытияловушки в диапазоне двух периодов радиального магнетронного движения дляуглеродного кластера 12 C+22 на установке TRIGA-TRAP.Секция дрейфа установки TRIGA-TRAP несколько не симметрична относительно осиловушки.
Это приводит к тому, что ионы, движущиеся из различных точек ловушки невсегда достигают детектора. Если в случае быстрого циклотронного движения за счет временного джитера системы управления фаза радиального движения иона при открытии ловушки практически случайна (аналогично рисунку 2.15в), то при медленном магнетронномнаблюдается зависимость числа ионов, достигших детектора от фазы радиального движения.Для определения этой зависимости производится сканирование момента выпуска ионаиз ловушки в течение двух периодов магнетронной частоты.
При этом наблюдается двамаксимума числа зарегистрированных ионов (см. рисунок 4.14).В данном случае был выбран момент, соответствующий задержке в 410 мкс после окончания квадрупольного возбуждения до открытия измерительной ловушки.Подобную проверку требовалось проводить после каждого изменения времени нахождения иона в ловушке.84В общем случае достаточно сложно оценить начальное магнетронное движение без использования позиционно-чувствительного детектора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
