Диссертация (1149639), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Тогда частота при методе времяпролетного ионногоциклотронного резонанса (см. раздел 2.1) изменяется мало. В то же время методы Фурьепреобразования и фазового отображения (см. разделы 2.2 и 2.2), основанные на измерении40магнетронной и модифицированной циклотронной частот раздельно, значительно болеечувствительны к неточности настройки поля и дрейфу источников напряжения.Аппаратура метода фазового отображения позволяет легко увидеть зависимость отклонения поля при удалении от оси ловушки, то есть радиуса движения ионов (см. рисунок2.23).Производится измерение модифицированной циклотронной частоты с одновременнымсканированием напряжения дипольного возбуждения.
Таким образом, при непрерывномнакоплении данных видно, как изображение конечной фазы магнетронного движения прималых амплитудах смещается по прямой от центра, а начиная с некоторого радиуса всезаметнее становится искривление линии.Так как время накопления фазы для всех точек одинаково, изменение углового положения части изображения означает, что при данном радиусе движения ионы имеют ужедругую частоту.Подбирая напряжения на корректирующих электродах можно добиться расширенияпрямого участка линии – увеличивается радиус движения, при котором отклонения поляот теоретически заданного допустимы.2.4.3Влияние несоосности электрического и магнитного полей и эллиптичности потенциалаВ случае, если ось ловушки, то есть ось аксиальной симметрии электрического потенциала, отклонена на малые углы и относительно оси магнитного поля, напряженностьмагнитного поля в системе координат, связанной с ловушкой принимает вид [27, 28]⎛⎞sin cos ⃗ = ⃗ → ⃗ = ⎝ sin sin ⎠ .(2.35)cos Дополнительно, вследствие неидеальности формы электродов, потенциал может иметьнекоторую эллиптичность и потенциал принимает вид[︂]︂1 21 212222 (, , ) = − ( + ) − ( − ) .(2.36)222С учетом отклонения осей и эллиптичности, сдвиг частоты по данным [28] равен(︂)︂9 2 1 2Δ(+ + − ), = ^− − ,(2.37)42где ^− частота магнетронного движения с учетом искажения потенциала.Полное влияние на отношение частот с учетом систематической ошибки от искажениягеометрии потенциала описывается выражением(︂)︂ (︂)︂9 2 1 2, ^−, Δ = − −1,(2.38)42, ^+, где ^+, – искаженная модифицированная циклотронная частота опорного иона.Для хорошо выровненной ловушки систематическая ошибка, связанная с расхождениемосей и эллиптичностью электрического потенциала Δ, получается менее 10−9 .Теорема инвариантности (1.13) при подобных искажениях не нарушается, так как происходит одновременное изменение частоты как модифицированного циклотронного, так имагнетронного движений.412.4.4Влияние межионного взаимодействияПри увеличении числа захваченных в ловушку ионов начинают проявляться эффектыих взаимодействия.
Взаимодействие ионов является кулоновским и описано в [15, 26].Появление заряженных ионов в ловушке начинает изменять электрический потенциал.Это приводит к изменению частот движения, причем изменение усиливается с увеличениемчисла захваченных ионов.Большое число одинаковых ионов приводит к относительно небольшому сдвигу циклотронной частоты, тогда как при захвате того же количества, но ионов различного типа,смещение частоты проявляется сильнее. Знак изменения частоты в этом случае зависит отсоотношения типов ионов.При возможности разрешить обе частоты раздельно, видно смещение частот каждойиз них. Если разность частот не позволяет ее увидеть, виден один пик, расположенныймежду теми местами, где должны были бы быть пики, соответствующие частотам дляионов каждого типа, если бы они измерялись раздельно.Рисунок 2.24: Зависимость истинной циклотронной частоты от числа зарегистрированныхионов в импульсе при измерении углеродного кластера 12 C+22 на установке TRIGA-TRAP.При увеличении числа ионов одного типа, измеренная циклотронная частота всегдаснижается.На рисунке 2.24 показана зависимость истинной циклотронной частоты, измереннойпри помощи метода времяпролетного ионного циклотронного резонанса от количестваионов в импульсе, зарегистрированном детектором.
Так как в качестве детектора использовалась микроканальная пластина, можно сказать, что при этом в ловушке было примернов 3 раза больше ионов.422.4.5Влияние начального магнетронного и аксиального движенийКак было показано в параграфах 2.4.1 и 2.4.2, сдвиг частот зависит от радиусов и частотдвижения ионов.Если требуется производить измерения с точностью, превышающей Δ ∼= 10−9 , недостаточно просто убедиться в том, что в области движения ионов отклонения полей малы.Для получения данной точности требуется равенство радиусов движения измеряемого иопорного ионов. В этом случае поправки на неидеальность поля будут одинаковы для обоих ионов и не будут вносить искажения в отношение измеренных циклотронных частот(см. формулы 2.29, 2.33 и 2.34).После загрузки иона в измерительную ловушку он имеет начальную аксиальную энергию и начальное магнетронное движение.
Для различных ионов начальные параметры движения отличаются.В случае измерения методом ионного циклотронного резонанса изначально производится магнетронное возбуждение, начальное движение приводит к изменению радиуса послевозбуждения, на котором происходит конверсия в быстрое циклотронное.При использовании метода фазового отображения вначале производится возбуждениена модифицированной циклотронной частоте.
Наличие ненулевого начального магнетронного движения приведет к тому, что после возбуждения движение иона будет происходитьв более широкой области ловушки. К тому же, после перехода модифицированного циклотронного движения в медленное магнетронное не произойдет полной конверсии. Остаточная часть начального магнетронного движения перейдет в быстрое циклотронное, чтоприведет к увеличению пятна изображения.
При очень большом начальном магнетронномдвижении характер изображения может приобрести вид, показанный на рисунке 2.15 г).Таким образом, для сверхточных измерений требуется уменьшение начального магнетронного движения. Этого можно добиться приложением после захвата иона в ловушкудипольного возбуждения, подобрав его амплитуду и фазу, противоположную начальномудвижению.Параметры начального магнетронного движения зависят в первую очередь от наклонаоси ловушки относительно магнитного поля и параметров охлаждения иона перед загрузкой. Требуемые настройки генератора подавления меняются во времени, но обычно в течение дня возможно подавление начального движения до радиуса, меньшего размера пятнаизображения без изменения настроек.Для метода времяпролетного ионного циклотронного резонанса аксиальное движениеоказывает малое влияние на положение резонанса, только несколько изменяет время пролета до детектора. Для более точного метода фазового отображения начальное аксиальноедвижение приводит к смещению изображения и требуется обязательное активное демпфирование начального аксиального движения, но, так как оно в первую очередь обусловленноразностью потенциалов между ловушками и параметрами захвата иона, то установки генератора демпфирования остаются постоянными достаточно долго и нет необходимости вих ежедневной коррекции, как в случае начального магнетронного движения.43Глава 3Описание установок, использованных вэкспериментах3.1Описание структурной схемы TRIGA-TRAPРисунок 3.1: Полная схема установки TRIGA-TRAP для работы в линию.
[22].44Установка ТРИГА-ТРАП - пока единственная установка с ловушкой Пеннинга, установленная на реакторе для исследования свойств осколков деления. Установлена в университете им. Иоганна Гутенберга в Майнце на исследовательском реакторе ТРИГА-Майнц.Для работы ловушки с реактором должна использоваться система с газовым носителемдля выноса продуктов деления ко вторичному ионному источнику, в данный момент источнику поверхностной ионизации.
Для получения продуктов деления в зоне отражателяреактора в каналах А или Б (см. рис. 3.1), несколько отличающихся потоком нейтронов, помещается камера с мишенью, представляющую собой фольгу делящегося материала, уранаили калифорния, которые облучаются потоком нейтронов (см. рис. 3.2). Для реактора ТРИГА поток нейтронов в районе расположения мишени составляет порядка 1013 1/(cm2 · ).Рисунок 3.2: Схема и изображение камеры мишени он-лайн источника TRIGA-SPEC дляустановки TRIGA-TRAP [35].На вход камеры подается несущий газ, обычно гелий, создающий в объеме позадимишени избыточное давление и несущий с собой некотрое колличество аэрозоля, обычнопаров солей KCl или NaCl.Осколки деления выходят из мишени за счет энергии отдачи, попадают в камеру итермализуются в ней за счет вязкого трения в несущем газе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
