Диссертация (1149639), страница 8
Текст из файла (страница 8)
После этого за счет сил поверхностного натяжения, осколки “садятся” на частицы аэрозоля и увлекаются вместе снесущим газом по тонкому капилляру в камеру ионного источника. В капиляре они непопадают на стенки за счет того, что при торможении пристеночного слоя газа получается градиент давлений, выталкивающий частицы аэрозоля вместе с осколками деления кцентру.Затем ионы проходят аэродинамическую линзу, где происходит концентрация тяжелыхчастиц аэрозоля в центре.В области линзы производится откачка несущего газа при помощи вакуумного насосарутс-типа Edwards EH2600C, имеющего производительность 1900 m3 /min, и давление газасоставляет порядка 3 × 10−2 mbar при потоке газа около 1 l/min.Частицы аэрозоля вместе с осевшими на них осколками деления проходят через диафрагму диаметром около одного миллиметра в область ионного источника.
Этот объемоткачивается при помощи турбомолекулярного насоса производительностью 300 l/s, и засчет отделения малой диафрагмой от области аэродинамической линзы достигается разряжение порядка 5 × 10−4 mbar [42].45В данный момент в системе TRIGA-SPEC используется источник поверхностной ионизации.
С его помощью можно с высокой эффективностью производить ионизацию ще-Рисунок 3.3: Фотография установки TRIGA-TRAP в помещении исследовательскогореактора TRIGA Mainz.Виден один из портов реактора, платформа управления, выгородка дипольного магнита ивторичного ионного источника, кожуха лазерной системы для офф-лайн ионногоисточника, ионно-оптическая система, сверхпроводящий магнит и криостат согласующеготрансформатора для детекции методом преобразования Фурье.Слева к системе подключена установка коллинеарной лазерной спектроскопииTRIGA-LASER, совместно использующая он-лайн источник и РЧК.46лочных и щелочно-земельных элементов, а также элементов с невысоким потенциаломионизации, например, индия, талия и др. За счет более простой конструкции, большейнадежности и удобства управления, с таким источником удобнее вести доводку системы.Проведенные некоторое время назад попытки использования плазменного ECR ионногоисточника показали необходимость серьезной переделки конструкции этого источника.После ионизации на поверхности нагретого вольфрамового цилиндра ионного источника ионы вытягиваются из его области электрическим полем.
Ионы проходят через барьероткачки в области, где при помощи турбомолекулярных насосов уже поддерживается вакуум около 10−7 − 10−8 mbar.После этого происходит ускорение ионов для предварительного выделения интересующего диапазона масс при помощи дипольного магнита и диафрагмы. Магнитное полеповоротного магнита за счет изменения тока в его обмотках регулируется в широких пределах, позволяя выделять достаточно узкий диапазон масс ионов.Рисунок 3.4: Схема “off-line“ установки TRIGA-TRAP, которая использовалась дляопределения Q-значения EC в 163Ho.Затем, после частичного электростатического торможения, ионы попадают в радиочастотный квадруполь (РЧК), где накапливаются и охлаждаются. Принципы работы РЧКописаны в разделе 1.2.2.После РЧК через электростатический поворотно-переключающий модуль ионы поступают на вход систем TRIGA-TRAP и TRIGA-laser.В настоящий момент на он-лайн ионном источнике все еще ведутся работы по доводкеи оптимизации, и измерения проводятся в офф-лайн конфигурации.
При этом используетсясхема 3.4.При офф-лайн измерениях в качестве источника ионов используется лазерный ионныйисточник (см. пункт 3.3.1). Так как основной РЧК используется совместно и для установкиTRIGA-TRAP, и для TRIGA-laser, то он не используется для автономной офф-лайн рабо47ты. Поэтому лазерный источник снабжен своим мини-РЧК для формирования временнойструктуры пучка.После мини-РЧК установлена диафрагма для дифференциальной откачки, чтобы наличие буферного газа в мини-РЧК минимально влияло на общее разряжение в системе.Откачка области мини-РЧК осуществляется при помощи турбомолекулярного насоса. Вэтой области поддерживается давление около 5 × 10−3 mbar.Ось лазерного источника расположена перпендикулярно оси основного пучка.
Лазерный луч вводится перпендикулярно мишени через вытягивающую оптическую системуи мини-РЧК. Так как расстояние от входного окна до мишени и малого выходного окнамини-РЧК относительно велико, то подстройка положения зеркал для изменения положения точки попадания лазерного луча на мишень практически невозможна.Рисунок 3.5: Модель квадрупольного дефлектора для подключения офф-лайн ионногоисточника и установленная на манипуляторе система контроля входящего пучка отон-лайн-источника установки TRIGA-TRAP.Полученные в результате импульса ионы собираются в мини-РЧК, охлаждаются вбуферном газе и синхронно вытягиваются в систему при открытии мини-РЧК. Затемионы вытягиваются электрическим полем и при помощи квадрупольного дефлектора(см.
рис. 3.5) поворачивают в направлении ловушки.Пучок ионов от РЧК за онлайн источником проходит квадрупольный дефлектор навылет без отклонения. При этом на дефлектор квадрупольный потенциал не подается. Напротив входа от лазерного источника в поворотный квадруполь расположен каналотрондля настройки мини-РЧК источника и вытягивающей ионной оптики между мини-РЧК иповоротной системой.48После поворота ионы движутся в сторону ловушки. В данный момент на расстояниипорядка 0,3 метра по ходу пучка установлена металлическая сетка, используемая в качествезатвора.За первым квадрупольным дефлектором, подключающим в систему пучок от лазерного офф-лайн источника расположен второй аналогичный дефлектор.
Он позволяет ввестив систему пучок от другого источника, например, удобного для проведения калибровкиловушек источника ионов 133 Cs+ , основанного на принципе поверхностной ионизации.Сейчас оба дефлектора жестко закреплены в соответствующих камерах, но в ближайшее время планируется добавить ко второму дефлектору станцию контроля пучка, основанную на микроканальной пластине (см.
рис. 3.5). Планируется оснастить эту МКП фосфорным анодом, за которым расположено небольшое зеркало, повернутое под углом 45градусов. Над зеркалом, около фланца манипулятора, смонтировано смотровое окно и видеокамера. Таким образом, появляется возможность при необходимости проводить визуальный контроль не только интенсивности, но и положения и размера пучка, что должнопомочь тонкой настройке ионно-оптического тракта, а также подбору оптимальных параметров полей обоих РЧК.Рисунок 3.6: Разрез модели затвора Бредбери-Нильсона для времяпролетной очисткипучка ионов и установленная на манипуляторе система контроля проходящего пучкаустановки TRIGA-TRAP.49На расстоянии порядка одного метра от мини-РЧК, перед входом в блок ловушек расположена микроканальная пластина для проверки настройки ионной оптики от блока поворотных квадруполей до входа в ловушки.
Оптическая система снабжена парой двухкоординатных электростатических дефлекторов для точной подстройки траектории пучка ионов.Также эта пластинка предназначена для получения времяпролетных спектров.Так как при использовании лазерного ионного источника вероятно одновременное получение ионов с достаточно широким распределением масс, а ионные ловушки лучшеработают при небольшом числе ионов на входе (см. пункт 2.4.3), целесообразно использовать времяпролетную масс-сепарацию ионов, так как пролетная база в один метр достаточна для сепарирования по массам и, тем самым, существенного снижения нагрузки наподготовительную ловушку.Для этого планируется смонтировать на одном манипуляторе с микроканальной пластинкой контроля пучка в дополнение к электростатическому дефлектору затвор БредбериНильсона (см.
рис. 3.6).Во всей системе транспортировки ионов к ловушке производится откачка с помощьютурбомолекулярных насосов различной производительности. В результате этого поддерживается вакуум не хуже 10−6 mbar.Рисунок 3.7: Разрез модели сборки ловушек для установки TRIGA-TRAP.1,6,7 – концевые электроды подготовительной ловушки, 3,5 – концевые и центральныекорректирующие электроды подготовительной ловушки, 4 – центральный электродподготовительной ловушки, 8 – диафрагма, 9 – концевые электроды измерительнойловушки, 10, 12 – концевые и центральные корректирующие электроды измерительнойловушки, 11 – центральный электрод измерительной ловушки, 13 - выход ионов кдетектору.Далее идет сверхпроводящий магнит производства Magnex-scintific с напряженностьюполя 7 Тесла. Магнит имеет 2 зоны однородности объемом в несколько см3 на расстоянии100 мм.
Некоторые данные о параметрах однородности, временной стабильности поля иметодах ее повышения см. пункт 2.4.1.Внутри теплой трубы магнита смонтирован криостат с двойными стенками для заполнения зазора между ними жидким азотом, внутри которого расположена сборка ловушек(см. рис. 3.7 и 3.8). Изоляция корпуса криостата осуществляется созданием между ним инаружным корпусом изоляционного вакуума. Откачка изоляционной области производитсятурбомолекулярным насосом на 300 l/s.Электроды ловушек изготовлены из сверхвысокочистой безкислородной меди дляуменьшения сопротивления и искажений магнитного поля. Электроды ловушек имеютгальваническое золотое покрытие.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
