Диссертация (1149639), страница 20
Текст из файла (страница 20)
рисунок 5.8).Мишень облучалась лазером с энергией в импульсе в данном эксперименте от 0,05 до0,5 мДж. Измерения масс проводились по оксидам холмия или диспрозия, так как с использованием одной точки мишени удавалось получать ионы чистого холмия или диспрозиятолько в течение около десяти минут при любой мощности лазера. Оксиды же 163 Ho16 Oи 163 Dy16 O удавалось получать в течение более чем одного часа без смены облучаемойобласти мишени.Мишень располагалась практически внутри мини-РЧК (см. рисунок 3.18). Внутри негопроизводилось предварительное охлаждение ионов.
Ионный источник и мини-РЧК описаны в разделах 3.3.1 и 3.3.2. Время охлаждения было выбрано равным 6 мс.Рисунок 5.9: Схема установки TRIGA-TRAP при проведении измерения масс 163 Ho и163Dy.Схема установки приведена на рисунках 5.9 и 3.4. Полностью описание установки приведено в разделе 3.1.При настройке мини-РЧК были выбраны значения постоянного смещения потенциала,равного DC = 15 В, амплитуды переменного напряжения RF = 120 В при частоте DC =1,099 МГц, что дает для ионов массой ion = 179 глубину потенциальной ямы=2 2 RF= 6,8 В.24ion RF02Аксиальный удерживающий потенциал, подаваемый на оконечные электроды, был выбран равным 40 В.
Поток буферного газа в мини-РЧК был выбран равным 10−5 л/с мбар.При этом давление внутри объема мини-РЧК при данном потоке по расчетам должно бытьпорядка 10−3 мбар, а в области поворотных электростатических квадруполей и далее кловушкам за счет дифференциальной откачки не хуже 10−6 мбар.Измерения проводились по методу времяпролетного ионного циклотронного резонанса(см. раздел 2.1) с использованием схемы возбуждения Рамзи (см.
рисунок 2.4).Настройка подготовительной ловушки детально описана в разделе 4.1. Из-за сложностей в откачке измерительной ловушки в подготовительной ловушке на установке TRIGATRAP используется минимальный поток буферного газа 10−5 л/с мбар.Настройка измерительной ловушки для измерений по времяпролетной методике описана в разделе 4.2.1.Время приложения квадрупольного возбуждения соответствовало двум секундам. Вначале прикладывался первый импульс конверсии длительностью 0,2 с (см.
рисунок ??).114Рисунок 5.10: Времяпролетный резонанс для оксида холмия. Применено возбуждение посхеме Рамзи с длительностью импульсов по 0,2 с. Полученное значение истиннойциклотронной частоты равно = 600 699, 982 (6) Гц. Данный резонанс построен посленабора 564 ионов.Затем ионы свободно двигались в течние 1,6 с и после этого подавался второй импульсдлительностью 0,2 с.При этом частота квадрупольного возбуждения изменялась в пределах ±1 Гц с шагом0,05 Гц.
Данные накапливались в течение 20 периодов измерения частоты конверсии. Врезультате за время около часа регистрировалось от 1000 до 2000 ионов. При ограничении только событиями, соответствующими регистрации не более 5 ионов за один раз (см.раздел 2.4.4), использовались данные только для 500 ионов.Полученная зависимость для одного из измерений в течение 20 циклов показана нарисунке 5.10. В среднем ошибка определения истинной циклотронной частоты составила10 мГц.При проведении измерений в течение первых нескольких дней проводились измерениячастот для 163 Ho16 O и 163 Dy16 O. После этого производились измерения ионов углеродногокластера 12 C+15 для получения абсолютной массы.Полученные данные были обработаны (детальное описание процесса обработки приведено в разделе 4.3) и вычислены средние значения по 32 измерениям отношений частотдля определения абсолютных масс холмия и диспрозия и 41 измерениям при определенииих разности масс.Также использовалась масс-зависимая поправка для учета систематических ошибок,вводимая по формуле (4.14).
Значение поправки было рассчитано по формуле (4.15). С12 +C15 и 12 C+учетом усреднения (см. рисунок 4.27) для углеродных кластеров 12 C+14 ,15 былополучено значение1Δ= −8.4 (3.1) · 10−10 .−1Δ163На рисунке 5.11 показаны отношения частот дляHo16 O и 163 Dy16 O и их среднеезначение.115Рисунок 5.11: Распределение измеренных отношений r истинных циклотронных частотдля 163 Ho16 O и 163 Dy16 O и их среднее взвешенное значение.Средние значения для каждой пары равны, соответственно, [12 C+15 ] [163 Ho16 O+ ]= 0, 994 020 278 3 (54) [12 C+15 ] [163 Dy16 O+ ]= 0, 994 020 264 7 (48) [163 Dy16 O+ ] [163 Ho16 O+ ]= 1, 000 000 015 2 (42).Таблица 5.2: Результаты измерения масс 163 Ho и 163 Dy [19] на установкеTRIGA-TRAP [10]. МЕ означает избыток массы.Литературные данные взяты из [9].Измеряемый163Ho16 O+163Dy16 O+163Ho16 O+Опорный12 +C1512 +C15163Dy16 O+Полученное значение ( Ho) = −66 379, 3 (9) кэВ (163 Dy) = −66 381, 7 (8) кэВEC = 2, 5 (7) кэВ163Литературное значение−66 377, 3 (1, 9) кэВ−66 379, 9 (1, 9) кэВ2 555 (16) эВРасчитанные на основании приведенных выше отношений окончательные значенияприведены в таблице 5.2.Таким образом, удалось проверить возможность прямого измерения разности масс163Ho и 163 Dy при помощи ловушки Пеннинга с использованием изготовленного источника 163 Ho и несколько уточнить значения их масс.5.3.3Точное измерения Q-величины для 163 Ho с помощью методикифазового отображения на установке SHIP-TRAPДля более точного определения разности масс были проведены прямые измерения разности масс на установке SHIP-TRAP с использованием нового метода фазового отображения [11].116Для получения ионов холмия использовался тот же самый препарат, который использовался для измерений на TRIGA-TRAP.Ионы получались при помощи нерезонансной лазерной ионизации при облучении мишени, состоящей из капли раствора холмия или природного диспрозия в азотной кислоте,но высушенной не на углеродной, а на подложке из титановой фольги (см.
раздел 3.3.1).Рисунок 5.12: Схема установки SHIP-TRAP при проведении измерения масс 163 Ho и163Dy.При этом удалось получить стабильный выход ионов холмия и диспрозия, и все измерения были проведены именно с ними, а не с их оксидами.Лазерный ионный источник более детально описан в разделе 3.3.1.При измерениях использовалась офф-лайн схема установки (см. рисунок 5.12). Детальное описание установки приведено в разделе 3.2.Измерения проводились по методике фазового отображения (см. раздел 2.3) с использованием последовательности, показанной на рисунке 2.20, при этом измерялся угол междупятнами, соответствующими модифицированному циклотронному и магнетронному движению. Таким образом, каждый раз измерялась их сумма, которая через полное числооборотов за время накопления фазы пересчитывалась в истинную циклотронную частоту по формуле (4.13).Настройка подготовительной ловушки детально описана в разделе 4.1.Для лучшего охлаждения ионов применялся двойной цикл охлаждения.
При этом после первой фазы ионы загружались через диафрагму из подготовительной ловушки в измерительную, но время открытия ловушек удваивалось, и ионы, пройдя в измерительнуюловушку, отражались и загружались обратно в подготовительную. Затем запускался второйцикл охлаждения, после чего ионы возвращались в измерительную ловушку и начиналсяпроцесс измерения.Настройка измерительной ловушки для измерений по методике фазового отображенияописана в разделе 4.2.2.При настройке демпфирования начального движения в течение 1 мс подавались импульсы дипольного возбуждения в противофазе к начальному магнетронному движениюна один из сегментов кольцевого электрода и сигнал к входной группе оконечных электродов для подавления начального аксиального движения.За счет активного демпфирования удалось достичь радиуса начального магнетронногодвижения не более 0,01 мм и не более 0,4 мм амплитуды аксиального движения.Для компенсации возможной систематической ошибки, вызванной начальным магнетронным движением из-за изменения его параметров в ходе экспериментов и, соответ117ственно, расстройки подавления, перед подачей импульса дипольного возбуждения длявывода на рабочий радиус модифицированного циклотронного движения, момент подачидипольного возбуждения на каждом шаге смещался в пределах периода магнетронногодвижения.
Таким образом производилось усреднение радиуса, на котором осуществлялосьнакопление фазы.В связи с тем, что при наличие начального магнетронного движения перед подачейвозбуждения на модифицированной циклотронной частоте и последующей его конверсиив магнетронное, начальное магнетронное движение может быть сконвертировано в циклотронное, что приведет к увеличению пятна отображения и систематической ошибке приопределении фазы движения.Для компенсации возможного смещения изображения, момент выпуска ионов из ловушки сканировался в пределах периода модифицированного циклотронного движения.Рисунок 5.13: Значения измеренных циклотронных частот 163 Ho и 163 Dy в течениепятичасового периода и их аппроксимация полиномами.После тонкой настройки напряжений коррекционных электродов, после анализа изображения “магнетронной линии” (см.
рисунок 4.3) был выбран рабочий радиус движенияионов при накоплении фазы = 0.5 mm.Время накопления фазы было выбрано равным 600 мс. При этом еще не происходилосильного увеличения размеров пятна изображения (см. рисунок 2.22), но уже был достаточный период накопления фазы для получения необходимой точности.В связи с неоптимальностью конструкции механической части привода дистанционногоуправления мощностью лазера и, возможно, отрицательным температурным коэффициентом эффективности выхода ионов из мишени, а также отсутствием приборов контролямощности импульса лазера, требовалось подбирать корректные настройки положения регулятора мощности для каждой точки мишени практически индивидуально.
Это приводилок тому, что выйти на оптимальную счетность удавалось только через минуту после началаизмерения и, соответственно, изменения положения мишени.118Поэтому для каждого измерения положения изображений производился набор статистики в течение 5-6 минут. При этом контролировался набор порядка 300-400 ионов длякаждой из фаз при условии регистрации не более 5 ионов за один раз.Измерения частоты разделялись на блоки по пять часов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
