304L 6.35*1mm Stainless steel coiled tubing suppliers, Pagpapakita ng matinding lithium beam para sa pagbuo ng pulsed direct neutrons

Salamat sa pagbisita sa Nature.com.Gumagamit ka ng bersyon ng browser na may limitadong suporta sa CSS.Para sa pinakamagandang karanasan, inirerekomenda namin na gumamit ka ng na-update na browser (o huwag paganahin ang Compatibility Mode sa Internet Explorer).Bilang karagdagan, upang matiyak ang patuloy na suporta, ipinapakita namin ang site na walang mga istilo at JavaScript.
Mga slider na nagpapakita ng tatlong artikulo sa bawat slide.Gamitin ang likod at susunod na mga pindutan upang lumipat sa mga slide, o ang mga pindutan ng slide controller sa dulo upang lumipat sa bawat slide.

STAINLESS STEEL COIL TUBE STANDARD SPECIFICATION

304L 6.35*1mm Stainless steel coiled tubing suppliers

Pamantayan ASTM A213 (Average Wall) at ASTM A269
Stainless Steel Coil Tubing sa Labas na Diameter 1/16" hanggang 3/4"
Hindi kinakalawang na asero Coil Tube Kapal .010″ Hanggang .083”
Mga Grade ng Stainless Steel Coil Tubes SS 201, SS 202, SS 304, SS 304L, SS 309, SS 310, SS 316, SS 316L, SS 317L, SS 321, SS 347, SS 904L
Sukat ng Rnage 5/16, 3/4, 3/8, 1-1/2, 1/8, 5/8, 1/4, 7/8, 1/2, 1, 3/16 pulgada
Katigasan Micro at Rockwell
Pagpaparaya D4/T4
Lakas Pagputok at Kunot

STAINLESS STEEL COIL TUBING EQUIVALENT GRADES

STANDARD WERKSTOFF NR. UNS JIS BS GOST AFNOR EN
SS 304 1.4301 S30400 SUS 304 304S31 08Х18Н10 Z7CN18–09 X5CrNi18-10
SS 304L 1.4306 / 1.4307 S30403 SUS 304L 3304S11 03Х18Н11 Z3CN18–10 X2CrNi18-9 / X2CrNi19-11
SS 310 1.4841 S31000 SUS 310 310S24 20Ch25N20S2 X15CrNi25-20
SS 316 1.4401 / 1.4436 S31600 SUS 316 316S31 / 316S33 Z7CND17-11-02 X5CrNiMo17-12-2 / X3CrNiMo17-13-3
SS 316L 1.4404 / 1.4435 S31603 SUS 316L 316S11 / 316S13 03Ch17N14M3 / 03Ch17N14M2 Z3CND17-11-02 / Z3CND18-14-03 X2CrNiMo17-12-2 / X2CrNiMo18-14-3
SS 317L 1.4438 S31703 SUS 317L X2CrNiMo18-15-4
SS 321 1.4541 S32100 SUS 321 X6CrNiTi18-10
SS 347 1.4550 S34700 SUS 347 08Ch18N12B X6CrNiNb18-10
SS 904L 1.4539 N08904 SUS 904L 904S13 STS 317J5L Z2 NCDU 25-20 X1NiCrMoCu25-20-5

SS COIL TUBE CHEMICAL COMPOSITION

Grade C Mn Si P S Cr Mo Ni N Ti Fe
SS 304 Coil Tube min. 18.0 8.0
max. 0.08 2.0 0.75 0.045 0.030 20.0 10.5 0.10
SS 304L Coil Tube min. 18.0 8.0
max. 0.030 2.0 0.75 0.045 0.030 20.0 12.0 0.10
SS 310 Coil Tube 0.015 max 2 max 0.015 max 0.020 max 0.015 max 24.00 26.00 0.10 max 19.00 21.00 54.7 min
SS 316 Coil Tube min. 16.0 2.03.0 10.0
max. 0.035 2.0 0.75 0.045 0.030 18.0 14.0
SS 316L Coil Tube min. 16.0 2.03.0 10.0
max. 0.035 2.0 0.75 0.045 0.030 18.0 14.0
SS 317L Coil Tube 0.035 max 2.0 max 1.0 max 0.045 max 0.030 max 18.00 20.00 3.00 4.00 11.00 15.00 57.89 min
SS 321 Coil Tube 0.08 max 2.0 max 1.0 max 0.045 max 0.030 max 17.00 19.00 9.00 12.00 0.10 max 5(C+N) 0.70 max
SS 347 Coil Tube 0.08 max 2.0 max 1.0 max 0.045 max 0.030 max 17.00 20.00 9.0013.00
SS 904L Coil Tube min. 19.0 4.00 23.00 0.10
max. 0.20 2.00 1.00 0.045 0.035 23.0 5.00 28.00 0.25

STAINLESS STEEL COIL MECHANICAL PROPERTIES

Grade Densidad Temperatura ng pagkatunaw Lakas ng makunat Lakas ng Yield (0.2% Offset) Pagpahaba
SS 304/ 304L Coil Tubing 8.0 g/cm3 1400 °C (2550 °F) Psi 75000 , MPa 515 Psi 30000 , MPa 205 35 %
SS 310 Coil Tubing 7.9 g/cm3 1402 °C (2555 °F) Psi 75000 , MPa 515 Psi 30000 , MPa 205 40%
SS 306 Coil Tubing 8.0 g/cm3 1400 °C (2550 °F) Psi 75000 , MPa 515 Psi 30000 , MPa 205 35 %
SS 316L Coil Tubing 8.0 g/cm3 1399 °C (2550 °F) Psi 75000 , MPa 515 Psi 30000 , MPa 205 35 %
SS 321 Coil Tubing 8.0 g/cm3 1457 °C (2650 °F) Psi 75000 , MPa 515 Psi 30000 , MPa 205 35 %
SS 347 Coil Tubing 8.0 g/cm3 1454 °C (2650 °F) Psi 75000 , MPa 515 Psi 30000 , MPa 205 35 %
SS 904L Coil Tubing 7.95 g/cm3 1350 °C (2460 °F) Psi 71000, MPa 490 Psi 32000, MPa 220 35 %

Bilang alternatibo sa pag-aaral ng mga nuclear reactor, ang isang compact accelerator-driven na neutron generator na gumagamit ng lithium-ion beam driver ay maaaring isang promising candidate dahil ito ay gumagawa ng kaunting hindi gustong radiation.Gayunpaman, mahirap maghatid ng matinding sinag ng mga lithium ions, at ang praktikal na aplikasyon ng mga naturang device ay itinuturing na imposible.Ang pinaka matinding problema ng hindi sapat na daloy ng ion ay nalutas sa pamamagitan ng paglalapat ng direktang pamamaraan ng pagtatanim ng plasma.Sa pamamaraang ito, ang isang high-density pulsed plasma na nabuo sa pamamagitan ng laser ablation ng isang lithium metal foil ay mahusay na na-injected at pinabilis ng isang high-frequency quadrupole accelerator (RFQ accelerator).Nakamit namin ang peak beam current na 35 mA na pinabilis sa 1.43 MeV, na dalawang order ng magnitude na mas mataas kaysa sa maibibigay ng conventional injector at accelerator system.
Hindi tulad ng mga X-ray o mga naka-charge na particle, ang mga neutron ay may malaking lalim ng pagtagos at kakaibang pakikipag-ugnayan sa condensed matter, na ginagawa itong lubhang maraming nalalaman na mga probe para sa pag-aaral ng mga katangian ng mga materyales1,2,3,4,5,6,7.Sa partikular, ang mga neutron scattering technique ay karaniwang ginagamit upang pag-aralan ang komposisyon, istraktura, at panloob na mga stress sa condensed matter at maaaring magbigay ng detalyadong impormasyon sa mga trace compound sa mga metal alloy na mahirap tuklasin gamit ang X-ray spectroscopy8.Ang pamamaraang ito ay itinuturing na isang makapangyarihang kasangkapan sa pangunahing agham at ginagamit ng mga tagagawa ng mga metal at iba pang materyales.Kamakailan lamang, ang neutron diffraction ay ginamit upang makita ang mga natitirang stress sa mga mekanikal na bahagi tulad ng mga bahagi ng riles at sasakyang panghimpapawid9,10,11,12.Ginagamit din ang mga neutron sa mga balon ng langis at gas dahil madali silang nakukuha ng mga materyales na mayaman sa proton13.Ang mga katulad na pamamaraan ay ginagamit din sa civil engineering.Ang non-destructive neutron testing ay isang epektibong tool para sa pag-detect ng mga nakatagong fault sa mga gusali, tunnel at tulay.Ang paggamit ng mga neutron beam ay aktibong ginagamit sa siyentipikong pananaliksik at industriya, na marami sa mga ito ay makasaysayang binuo gamit ang mga nuclear reactor.
Gayunpaman, sa pandaigdigang pinagkasunduan sa nuclear non-proliferation, ang pagbuo ng maliliit na reactor para sa mga layunin ng pananaliksik ay nagiging lalong mahirap.Bukod dito, ang kamakailang aksidente sa Fukushima ay ginawa ang pagtatayo ng mga nuclear reactor na halos katanggap-tanggap sa lipunan.Kaugnay ng trend na ito, ang pangangailangan para sa mga mapagkukunan ng neutron sa mga accelerator ay lumalaki2.Bilang alternatibo sa mga nuclear reactor, maraming malalaking accelerator-splitting neutron sources ang gumagana na14,15.Gayunpaman, para sa isang mas mahusay na paggamit ng mga katangian ng mga neutron beam, kinakailangan upang palawakin ang paggamit ng mga compact na mapagkukunan sa mga accelerators, 16 na maaaring kabilang sa mga institusyong pang-industriya at pananaliksik sa unibersidad.Ang mga mapagkukunan ng neutron ng accelerator ay nagdagdag ng mga bagong kakayahan at pag-andar bilang karagdagan sa pagsisilbing kapalit ng mga nuclear reactor14.Halimbawa, ang isang linac-driven na generator ay madaling makagawa ng stream ng mga neutron sa pamamagitan ng pagmamanipula sa drive beam.Kapag nailabas na, ang mga neutron ay mahirap kontrolin at ang mga sukat ng radiation ay mahirap suriin dahil sa ingay na nilikha ng mga neutron sa background.Ang mga pulsed neutron na kinokontrol ng isang accelerator ay maiiwasan ang problemang ito.Ilang proyektong batay sa teknolohiya ng proton accelerator ang iminungkahi sa buong mundo17,18,19.Ang mga reaksyong 7Li(p, n)7Be at 9Be(p, n)9B ay kadalasang ginagamit sa mga proton-driven na compact neutron generator dahil sila ay mga endothermic na reaksyon20.Ang labis na radiation at radioactive na basura ay maaaring mabawasan kung ang piniling enerhiya upang pukawin ang proton beam ay bahagyang mas mataas sa halaga ng threshold.Gayunpaman, ang masa ng target na nucleus ay mas malaki kaysa sa mga proton, at ang mga nagresultang neutron ay nakakalat sa lahat ng direksyon.Ang ganitong malapit sa isotropic na paglabas ng isang neutron flux ay pumipigil sa mahusay na transportasyon ng mga neutron sa object ng pag-aaral.Bilang karagdagan, upang makuha ang kinakailangang dosis ng mga neutron sa lokasyon ng bagay, kinakailangan upang makabuluhang taasan ang bilang ng mga gumagalaw na proton at ang kanilang enerhiya.Bilang resulta, ang malalaking dosis ng gamma ray at neutron ay magpapalaganap sa malalaking anggulo, na sisira sa bentahe ng mga endothermic na reaksyon.Ang isang tipikal na accelerator-driven compact proton-based neutron generator ay may malakas na radiation shielding at ito ang pinakamalaki na bahagi ng system.Ang pangangailangan na dagdagan ang enerhiya ng pagmamaneho ng mga proton ay karaniwang nangangailangan ng karagdagang pagtaas sa laki ng pasilidad ng accelerator.
Upang malampasan ang mga pangkalahatang pagkukulang ng maginoo na compact neutron na pinagmumulan sa mga accelerators, iminungkahi ang isang inversion-kinematic reaction scheme21.Sa scheme na ito, isang mas mabigat na lithium-ion beam ang ginagamit bilang guide beam sa halip na isang proton beam, na nagta-target ng mga materyal na mayaman sa hydrogen gaya ng mga hydrocarbon plastic, hydride, hydrogen gas, o hydrogen plasma.Ang mga alternatibo ay isinasaalang-alang, tulad ng beryllium ion-driven beams, gayunpaman, ang beryllium ay isang nakakalason na substance na nangangailangan ng espesyal na pangangalaga sa paghawak.Samakatuwid, ang lithium beam ay ang pinaka-angkop para sa inversion-kinematic reaction scheme.Dahil ang momentum ng lithium nuclei ay mas malaki kaysa sa mga proton, ang sentro ng masa ng mga banggaan ng nuklear ay patuloy na sumusulong, at ang mga neutron ay inilalabas din pasulong.Ang tampok na ito ay lubos na nag-aalis ng mga hindi gustong gamma ray at mataas na anggulo na mga paglabas ng neutron22.Ang isang paghahambing ng karaniwang kaso ng isang proton engine at ang inverse kinematics scenario ay ipinapakita sa Figure 1.
Ilustrasyon ng mga anggulo ng produksyon ng neutron para sa mga proton at lithium beam (iginuhit gamit ang Adobe Illustrator CS5, 15.1.0, https://www.adobe.com/products/illustrator.html).(a) Ang mga neutron ay maaaring ilabas sa anumang direksyon bilang resulta ng reaksyon dahil sa katotohanan na ang mga gumagalaw na proton ay tumama sa mas mabibigat na atomo ng target ng lithium.(b) Sa kabaligtaran, kung ang isang driver ng lithium-ion ay binomba ang isang target na mayaman sa hydrogen, ang mga neutron ay nabuo sa isang makitid na kono sa pasulong na direksyon dahil sa mataas na bilis ng sentro ng masa ng system.
Gayunpaman, kakaunti lamang ang inverse kinematic neutron generators na umiiral dahil sa kahirapan sa pagbuo ng kinakailangang flux ng mabibigat na ion na may mataas na singil kumpara sa mga proton.Ang lahat ng mga halaman na ito ay gumagamit ng mga negatibong sputter ion na pinagmumulan kasabay ng mga tandem electrostatic accelerators.Iminungkahi ang ibang mga uri ng mga pinagmumulan ng ion upang mapataas ang kahusayan ng pagpabilis ng sinag26.Sa anumang kaso, ang available na lithium-ion beam current ay limitado sa 100 µA.Iminungkahi na gumamit ng 1 mA ng Li3+27, ngunit ang kasalukuyang ion beam na ito ay hindi nakumpirma ng pamamaraang ito.Sa mga tuntunin ng intensity, ang lithium beam accelerators ay hindi maaaring makipagkumpitensya sa proton beam accelerators na ang peak proton current ay lumampas sa 10 mA28.
Upang ipatupad ang isang praktikal na compact neutron generator batay sa isang lithium-ion beam, kapaki-pakinabang na bumuo ng mataas na intensity na ganap na walang mga ion.Ang mga ion ay pinabilis at ginagabayan ng mga electromagnetic na pwersa, at ang mas mataas na antas ng singil ay nagreresulta sa mas mahusay na acceleration.Ang mga driver ng Li-ion beam ay nangangailangan ng Li3+ peak currents na lampas sa 10 mA.
Sa gawaing ito, ipinapakita namin ang acceleration ng Li3+ beam na may mga peak current hanggang 35 mA, na maihahambing sa mga advanced na proton accelerators.Ang orihinal na lithium ion beam ay nilikha gamit ang laser ablation at isang Direct Plasma Implantation Scheme (DPIS) na orihinal na binuo upang mapabilis ang C6+.Ang isang custom-designed na radio frequency quadrupole linac (RFQ linac) ay ginawa gamit ang isang four-rod resonant na istraktura.Na-verify namin na ang accelerating beam ay may kinakalkula na high purity beam energy.Kapag ang Li3+ beam ay epektibong nakuha at pinabilis ng radio frequency (RF) accelerator, ang kasunod na linac (accelerator) na seksyon ay ginagamit upang magbigay ng enerhiya na kailangan upang makabuo ng malakas na neutron flux mula sa target.
Ang acceleration ng mga high performance ions ay isang mahusay na itinatag na teknolohiya.Ang natitirang gawain ng pagsasakatuparan ng isang bagong napakahusay na compact neutron generator ay upang makabuo ng isang malaking bilang ng ganap na natanggal na mga lithium ions at bumuo ng isang cluster structure na binubuo ng isang serye ng mga ion pulse na naka-synchronize sa RF cycle sa accelerator.Ang mga resulta ng mga eksperimento na idinisenyo upang makamit ang layuning ito ay inilalarawan sa sumusunod na tatlong subsection: (1) pagbuo ng isang ganap na walang lithium-ion beam, (2) beam acceleration gamit ang isang espesyal na idinisenyong RFQ linac, at (3) acceleration ng pagsusuri ng sinag upang suriin ang nilalaman nito.Sa Brookhaven National Laboratory (BNL), binuo namin ang pang-eksperimentong setup na ipinapakita sa Figure 2.
Pangkalahatang-ideya ng pang-eksperimentong setup para sa pinabilis na pagsusuri ng mga lithium beam (isinalarawan ng Inkscape, 1.0.2, https://inkscape.org/).Mula kanan pakaliwa, ang laser-ablative plasma ay nabuo sa laser-target na interaction chamber at inihahatid sa RFQ linac.Sa pagpasok sa RFQ accelerator, ang mga ion ay nahihiwalay mula sa plasma at ini-inject sa RFQ accelerator sa pamamagitan ng biglaang electric field na nilikha ng 52 kV boltahe na pagkakaiba sa pagitan ng extraction electrode at ng RFQ electrode sa drift region.Ang mga na-extract na ion ay pinabilis mula 22 keV/n hanggang 204 keV/n gamit ang 2 metrong haba ng RFQ electrodes.Ang kasalukuyang transpormer (CT) na naka-install sa output ng RFQ linac ay nagbibigay ng hindi mapanirang pagsukat ng kasalukuyang ion beam.Ang beam ay nakatutok sa pamamagitan ng tatlong quadrupole magnet at nakadirekta sa isang dipole magnet, na naghihiwalay at nagdidirekta sa Li3+ beam papunta sa detector.Sa likod ng slit, isang retractable plastic scintillator at isang Faraday cup (FC) na may bias na hanggang -400 V ay ginagamit upang makita ang accelerating beam.
Upang makabuo ng ganap na ionized lithium ions (Li3+), kinakailangan na lumikha ng isang plasma na may temperatura na mas mataas sa ikatlong enerhiya ng ionization nito (122.4 eV).Sinubukan naming gumamit ng laser ablation upang makagawa ng mataas na temperatura na plasma.Ang ganitong uri ng laser ion source ay hindi karaniwang ginagamit upang makabuo ng mga lithium ion beam dahil ang lithium metal ay reaktibo at nangangailangan ng espesyal na paghawak.Bumuo kami ng target na sistema ng paglo-load upang mabawasan ang kahalumigmigan at kontaminasyon ng hangin kapag nag-i-install ng lithium foil sa vacuum laser interaction chamber.Ang lahat ng mga paghahanda ng mga materyales ay isinasagawa sa isang kinokontrol na kapaligiran ng dry argon.Matapos mai-install ang lithium foil sa laser target chamber, ang foil ay na-irradiated ng pulsed Nd:YAG laser radiation sa enerhiya na 800 mJ bawat pulso.Sa pagtutok sa target, ang laser power density ay tinatantya na mga 1012 W/cm2.Ang plasma ay nilikha kapag ang isang pulsed laser ay sumisira sa isang target sa isang vacuum.Sa buong 6 ns laser pulse, patuloy na umiinit ang plasma, higit sa lahat dahil sa reverse bremsstrahlung na proseso.Dahil walang nakakulong na panlabas na patlang na inilalapat sa yugto ng pag-init, ang plasma ay nagsisimulang lumawak sa tatlong dimensyon.Kapag nagsimulang lumawak ang plasma sa ibabaw ng target na ibabaw, ang sentro ng masa ng plasma ay nakakakuha ng bilis na patayo sa target na ibabaw na may enerhiya na 600 eV/n.Pagkatapos ng pag-init, ang plasma ay patuloy na gumagalaw sa direksyon ng axial mula sa target, na lumalawak sa isotropically.
Gaya ng ipinapakita sa Figure 2, ang ablation plasma ay lumalawak sa isang vacuum volume na napapalibutan ng isang metal na lalagyan na may parehong potensyal bilang target.Kaya, ang plasma ay nag-drift sa pamamagitan ng field-free na rehiyon patungo sa RFQ accelerator.Ang isang axial magnetic field ay inilalapat sa pagitan ng laser irradiation chamber at ng RFQ linac sa pamamagitan ng isang solenoid coil na sugat sa paligid ng vacuum chamber.Pinipigilan ng magnetic field ng solenoid ang radial expansion ng drifting plasma upang mapanatili ang mataas na plasma density sa panahon ng paghahatid sa RFQ aperture.Sa kabilang banda, ang plasma ay patuloy na lumalawak sa direksyon ng ehe sa panahon ng drift, na bumubuo ng isang pinahabang plasma.Ang isang mataas na boltahe na bias ay inilalapat sa metal na sisidlan na naglalaman ng plasma sa harap ng exit port sa RFQ inlet.Ang bias na boltahe ay pinili upang magbigay ng kinakailangang 7Li3+ injection rate para sa tamang acceleration ng RFQ linac.
Ang resultang ablation plasma ay naglalaman ng hindi lamang 7Li3+, kundi pati na rin ang lithium sa iba pang mga estado ng pagsingil at mga pollutant na elemento, na sabay-sabay na dinadala sa RFQ linear accelerator.Bago ang pinabilis na mga eksperimento gamit ang RFQ linac, isang offline na time-of-flight (TOF) na pagsusuri ang isinagawa upang pag-aralan ang komposisyon at pamamahagi ng enerhiya ng mga ion sa plasma.Ang detalyadong analytical setup at naobserbahang state-of-charge na mga distribusyon ay ipinaliwanag sa seksyong Mga Paraan.Ang pagsusuri ay nagpakita na ang 7Li3+ ions ay ang mga pangunahing particle, na nagkakahalaga ng halos 54% ng lahat ng particle, tulad ng ipinapakita sa Fig. 3. Ayon sa pagsusuri, ang 7Li3+ ion current sa ion beam output point ay tinatantya sa 1.87 mA.Sa panahon ng pinabilis na mga pagsubok, isang 79 mT solenoid field ang inilalapat sa lumalawak na plasma.Bilang resulta, ang kasalukuyang 7Li3+ na nakuha mula sa plasma at naobserbahan sa detektor ay tumaas ng isang kadahilanan na 30.
Ang mga fraction ng mga ions sa plasma na nabuo ng laser ay nakuha sa pamamagitan ng time-of-flight analysis.Ang 7Li1+ at 7Li2+ ion ay bumubuo ng 5% at 25% ng ion beam, ayon sa pagkakabanggit.Ang natukoy na bahagi ng 6Li particle ay sumasang-ayon sa natural na nilalaman ng 6Li (7.6%) sa target na lithium foil sa loob ng eksperimentong error.Ang isang bahagyang kontaminasyon ng oxygen (6.2%) ay naobserbahan, pangunahin ang O1+ (2.1%) at O2+ (1.5%), na maaaring dahil sa oksihenasyon ng ibabaw ng target ng lithium foil.
Tulad ng naunang nabanggit, ang lithium plasma drifts sa isang fieldless rehiyon bago pumasok sa RFQ linac.Ang input ng RFQ linac ay may 6 mm diameter na butas sa isang metal na lalagyan, at ang bias na boltahe ay 52 kV.Bagama't mabilis na nagbabago ang boltahe ng RFQ electrode ±29 kV sa 100 MHz, ang boltahe ay nagdudulot ng axial acceleration dahil ang RFQ accelerator electrodes ay may average na potensyal na zero.Dahil sa malakas na electric field na nabuo sa 10 mm na agwat sa pagitan ng aperture at ng gilid ng RFQ electrode, ang mga positibong plasma ions lamang ang kinukuha mula sa plasma sa aperture.Sa tradisyunal na mga sistema ng paghahatid ng ion, ang mga ion ay pinaghihiwalay mula sa plasma ng isang electric field sa isang malaking distansya sa harap ng RFQ accelerator at pagkatapos ay nakatutok sa RFQ aperture sa pamamagitan ng isang beam focusing element.Gayunpaman, para sa matinding heavy ion beam na kinakailangan para sa isang matinding neutron source, ang mga non-linear repulsive na pwersa dahil sa mga epekto ng space charge ay maaaring humantong sa makabuluhang pagkawala ng kasalukuyang beam sa ion transport system, na nililimitahan ang peak current na maaaring mapabilis.Sa aming DPIS, ang mga high-intensity ions ay dinadala bilang isang drifting plasma nang direkta sa exit point ng RFQ aperture, kaya walang pagkawala ng ion beam dahil sa space charge.Sa panahon ng pagpapakitang ito, ang DPIS ay inilapat sa isang lithium-ion beam sa unang pagkakataon.
Ang istraktura ng RFQ ay binuo para sa pagtutok at pagpapabilis ng mababang enerhiya na mataas na kasalukuyang ion beam at naging pamantayan para sa pagbilis ng unang pagkakasunud-sunod.Ginamit namin ang RFQ upang mapabilis ang 7Li3+ ions mula sa isang implant energy na 22 keV/n hanggang 204 keV/n.Bagama't ang lithium at iba pang mga particle na may mas mababang singil sa plasma ay kinukuha din mula sa plasma at ini-inject sa RFQ aperture, ang RFQ linac ay nagpapabilis lamang ng mga ion na may charge-to-mass ratio (Q/A) na malapit sa 7Li3+.
Sa fig.Ipinapakita ng Figure 4 ang mga waveform na nakita ng kasalukuyang transpormer (CT) sa output ng RFQ linac at ang Faraday cup (FC) pagkatapos suriin ang magnet, tulad ng ipinapakita sa fig.2. Ang paglilipat ng oras sa pagitan ng mga signal ay maaaring bigyang-kahulugan bilang pagkakaiba sa oras ng paglipad sa lokasyon ng detector.Ang peak ion current na sinusukat sa CT ay 43 mA.Sa posisyon ng RT, ang nakarehistrong beam ay maaaring maglaman ng hindi lamang mga ions na pinabilis sa kinakalkula na enerhiya, kundi pati na rin ang mga ions maliban sa 7Li3+, na hindi sapat na pinabilis.Gayunpaman, ang pagkakapareho ng mga kasalukuyang anyo ng ion na natagpuan sa pamamagitan ng QD at PC ay nagpapahiwatig na ang kasalukuyang ion ay pangunahing binubuo ng pinabilis na 7Li3+, at ang pagbaba sa peak na halaga ng kasalukuyang sa PC ay sanhi ng pagkawala ng beam sa panahon ng paglipat ng ion sa pagitan ng QD at PC.Pagkalugi Ito ay kinumpirma rin ng envelope simulation.Upang tumpak na sukatin ang 7Li3+ beam current, ang beam ay sinusuri gamit ang dipole magnet gaya ng inilarawan sa susunod na seksyon.
Ang mga oscillograms ng pinabilis na sinag na naitala sa mga posisyon ng detektor na CT (itim na kurba) at FC (pulang kurba).Ang mga sukat na ito ay na-trigger ng pagtuklas ng laser radiation ng isang photodetector sa panahon ng pagbuo ng laser plasma.Ipinapakita ng black curve ang waveform na sinusukat sa isang CT na konektado sa RFQ linac output.Dahil sa kalapitan nito sa RFQ linac, nakakakuha ang detector ng 100 MHz RF noise, kaya inilapat ang isang 98 MHz low pass FFT filter upang alisin ang 100 MHz resonant RF signal na nakapatong sa signal ng detection.Ipinapakita ng pulang curve ang waveform sa FC pagkatapos idirekta ng analytical magnet ang 7Li3+ ion beam.Sa magnetic field na ito, bukod sa 7Li3+, maaaring madala ang N6+ at O7+.
Ang ion beam pagkatapos ng RFQ linac ay nakatutok sa pamamagitan ng isang serye ng tatlong quadrupole focusing magnet at pagkatapos ay sinusuri ng dipole magnets upang ihiwalay ang mga impurities sa ion beam.Isang magnetic field na 0.268 T ang nagdidirekta sa 7Li3+ beam sa FC.Ang detection waveform ng magnetic field na ito ay ipinapakita bilang pulang curve sa Figure 4. Ang peak beam current ay umaabot sa 35 mA, na higit sa 100 beses na mas mataas kaysa sa isang tipikal na Li3+ beam na ginawa sa mga umiiral na conventional electrostatic accelerators.Ang lapad ng pulso ng beam ay 2.0 µs sa buong lapad sa kalahating maximum.Ang pag-detect ng isang 7Li3+ beam na may dipole magnetic field ay nagpapahiwatig ng matagumpay na bunching at beam acceleration.Ang kasalukuyang ion beam na nakita ng FC kapag ini-scan ang magnetic field ng dipole ay ipinapakita sa Fig. 5. Ang isang malinis na solong peak ay naobserbahan, na mahusay na nakahiwalay mula sa iba pang mga peak.Dahil ang lahat ng mga ion na pinabilis sa enerhiya ng disenyo ng RFQ linac ay may parehong bilis, ang mga ion beam na may parehong Q/A ay mahirap paghiwalayin ng mga dipole magnetic field.Samakatuwid, hindi natin makikilala ang 7Li3+ mula sa N6+ o O7+.Gayunpaman, ang dami ng mga impurities ay maaaring matantya mula sa mga katabing estado ng pagsingil.Halimbawa, ang N7+ at N5+ ay madaling mapaghihiwalay, habang ang N6+ ay maaaring bahagi ng karumihan at inaasahang nasa halos kaparehong halaga ng N7+ at N5+.Ang tinatayang antas ng polusyon ay humigit-kumulang 2%.
Beam component spectra na nakuha sa pamamagitan ng pag-scan sa isang dipole magnetic field.Ang peak sa 0.268 T ay tumutugma sa 7Li3+ at N6+.Ang lapad ng peak ay depende sa laki ng beam sa slit.Sa kabila ng malawak na mga taluktok, ang 7Li3+ ay mahusay na naghihiwalay mula sa 6Li3+, O6+, at N5+, ngunit hindi maganda ang paghihiwalay mula sa O7+ at N6+.
Sa lokasyon ng FC, ang profile ng beam ay nakumpirma gamit ang isang plug-in scintillator at naitala gamit ang isang mabilis na digital camera tulad ng ipinapakita sa Figure 6. Ang 7Li3+ pulsed beam na may kasalukuyang 35 mA ay ipinapakita na pinabilis sa isang kinakalkula na RFQ enerhiya na 204 keV/n, na tumutugma sa 1.4 MeV , at ipinadala sa detektor ng FC.
Ang profile ng beam ay naobserbahan sa isang pre-FC scintillator screen (kulay ng Fiji, 2.3.0, https://imagej.net/software/fiji/).Ang magnetic field ng analytical dipole magnet ay nakatutok upang idirekta ang acceleration ng Li3+ ion beam sa RFQ ng enerhiya ng disenyo.Ang mga asul na tuldok sa berdeng lugar ay sanhi ng may sira na materyal ng scintillator.
Nakamit namin ang henerasyon ng 7Li3+ ions sa pamamagitan ng laser ablation ng surface ng solid lithium foil, at ang isang mataas na kasalukuyang ion beam ay nakuha at pinabilis gamit ang isang espesyal na idinisenyong RFQ linac gamit ang DPIS.Sa isang beam energy na 1.4 MeV, ang peak current ng 7Li3+ ay naabot sa FC pagkatapos ng pagsusuri ng magnet ay 35 mA.Kinukumpirma nito na ang pinakamahalagang bahagi ng pagpapatupad ng isang mapagkukunan ng neutron na may kabaligtaran na kinematics ay ipinatupad nang eksperimento.Sa bahaging ito ng papel, tatalakayin ang buong disenyo ng isang compact neutron source, kabilang ang mga high energy accelerators at neutron target station.Ang disenyo ay batay sa mga resultang nakuha sa mga umiiral na sistema sa aming laboratoryo.Dapat pansinin na ang peak current ng ion beam ay maaaring higit pang tumaas sa pamamagitan ng pagpapaikli ng distansya sa pagitan ng lithium foil at ng RFQ linac.kanin.7 inilalarawan ang buong konsepto ng iminungkahing compact neutron source sa accelerator.
Konseptwal na disenyo ng iminungkahing compact neutron source sa accelerator (iginuhit ng Freecad, 0.19, https://www.freecadweb.org/).Mula kanan pakaliwa: laser ion source, solenoid magnet, RFQ linac, medium energy beam transfer (MEBT), IH linac, at interaction chamber para sa pagbuo ng neutron.Pangunahing ibinibigay ang proteksyon sa radyasyon sa pasulong na direksyon dahil sa makitid na direksyon ng likas na katangian ng mga ginawang neutron beam.
Pagkatapos ng RFQ linac, pinaplano ang karagdagang acceleration ng Inter-digital H-structure (IH linac)30 linac.Gumagamit ang mga IH linac ng π-mode drift tube na istraktura upang magbigay ng mataas na electric field gradient sa isang partikular na hanay ng mga bilis.Ang konseptwal na pag-aaral ay isinagawa batay sa 1D longitudinal dynamics simulation at 3D shell simulation.Ipinapakita ng mga kalkulasyon na ang isang 100 MHz IH linac na may makatwirang boltahe ng drift tube (mas mababa sa 450 kV) at isang malakas na magnet na nakatutok ay maaaring mapabilis ang isang 40 mA beam mula 1.4 hanggang 14 MeV sa layo na 1.8 m.Ang pamamahagi ng enerhiya sa dulo ng chain ng accelerator ay tinatantya sa ± 0.4 MeV, na hindi gaanong nakakaapekto sa spectrum ng enerhiya ng mga neutron na ginawa ng target ng conversion ng neutron.Bilang karagdagan, ang beam emissivity ay sapat na mababa upang ituon ang beam sa isang mas maliit na beam spot kaysa sa karaniwang kinakailangan para sa katamtamang lakas at laki ng quadrupole magnet.Sa medium energy beam (MEBT) transmission sa pagitan ng RFQ linac at IH linac, ang beamforming resonator ay ginagamit upang mapanatili ang beamforming structure.Tatlong quadrupole magnet ang ginagamit upang kontrolin ang laki ng side beam.Ang diskarte sa disenyo na ito ay ginamit sa maraming accelerators31,32,33.Ang kabuuang haba ng buong sistema mula sa pinagmumulan ng ion hanggang sa target na silid ay tinatayang mas mababa sa 8 m, na maaaring magkasya sa isang karaniwang semi-trailer na trak.
Direktang mai-install ang target na conversion ng neutron pagkatapos ng linear accelerator.Tinatalakay namin ang mga disenyo ng target na istasyon batay sa mga nakaraang pag-aaral gamit ang mga inverse kinematic na sitwasyon23.Kasama sa mga naiulat na target ng conversion ang mga solidong materyales (polypropylene (C3H6) at titanium hydride (TiH2)) at mga gaseous target system.Ang bawat layunin ay may mga pakinabang at disadvantages.Pinapayagan ng mga solid na target ang tumpak na kontrol sa kapal.Ang mas manipis ang target, mas tumpak ang spatial na pag-aayos ng produksyon ng neutron.Gayunpaman, ang mga naturang target ay maaari pa ring magkaroon ng ilang antas ng hindi gustong mga reaksyong nuklear at radiation.Sa kabilang banda, ang isang target na hydrogen ay maaaring magbigay ng isang mas malinis na kapaligiran sa pamamagitan ng pag-aalis ng produksyon ng 7Be, ang pangunahing produkto ng nuclear reaction.Gayunpaman, ang hydrogen ay may mahinang kakayahan sa hadlang at nangangailangan ng malaking pisikal na distansya para sa sapat na paglabas ng enerhiya.Ito ay bahagyang hindi kapaki-pakinabang para sa mga pagsukat ng TOF.Bilang karagdagan, kung ang isang manipis na pelikula ay ginagamit upang i-seal ang isang target na hydrogen, kinakailangang isaalang-alang ang pagkawala ng enerhiya ng mga gamma ray na nabuo ng manipis na pelikula at ang insidente ng lithium beam.
Gumagamit ang LICORNE ng mga polypropylene target at ang target na sistema ay na-upgrade sa mga hydrogen cell na selyadong may tantalum foil.Ipagpalagay na ang beam current na 100 nA para sa 7Li34, ang parehong target na sistema ay maaaring makagawa ng hanggang 107 n/s/sr.Kung ilalapat namin ang inaangkin na neutron yield conversion na ito sa aming iminungkahing neutron source, kung gayon ang isang lithium-driven beam na 7 × 10–8 C ay maaaring makuha para sa bawat laser pulse.Nangangahulugan ito na ang pagpapaputok ng laser ay dalawang beses lamang bawat segundo ay gumagawa ng 40% na mas maraming neutron kaysa sa LICORNE na maaaring gawin sa isang segundo na may tuluy-tuloy na sinag.Ang kabuuang pagkilos ng bagay ay madaling tumaas sa pamamagitan ng pagtaas ng dalas ng paggulo ng laser.Kung ipagpalagay natin na mayroong 1 kHz laser system sa merkado, ang average na neutron flux ay madaling mai-scale hanggang sa humigit-kumulang 7 × 109 n/s/sr.
Kapag gumagamit kami ng mga sistema ng mataas na rate ng pag-uulit na may mga target na plastik, kinakailangang kontrolin ang pagbuo ng init sa mga target dahil, halimbawa, ang polypropylene ay may mababang punto ng pagkatunaw na 145–175 °C at mababang thermal conductivity na 0.1–0.22 W/ m/K.Para sa isang 14 MeV lithium-ion beam, isang 7 µm makapal na polypropylene na target ay sapat upang bawasan ang enerhiya ng beam sa reaction threshold (13.098 MeV).Isinasaalang-alang ang kabuuang epekto ng mga ion na nabuo ng isang laser shot sa target, ang paglabas ng enerhiya ng mga lithium ions sa pamamagitan ng polypropylene ay tinatantya sa 64 mJ/pulse.Ipagpalagay na ang lahat ng enerhiya ay inilipat sa isang bilog na may diameter na 10 mm, ang bawat pulso ay tumutugma sa pagtaas ng temperatura na humigit-kumulang 18 K/pulse.Ang paglabas ng enerhiya sa mga target na polypropylene ay batay sa simpleng pag-aakalang lahat ng pagkawala ng enerhiya ay iniimbak bilang init, na walang radiation o iba pang pagkawala ng init.Dahil ang pagtaas ng bilang ng mga pulso sa bawat segundo ay nangangailangan ng pag-aalis ng heat buildup, maaari naming gamitin ang mga target na strip upang maiwasan ang paglabas ng enerhiya sa parehong punto23.Ipagpalagay na ang isang 10 mm beam spot sa isang target na may laser repetition rate na 100 Hz, ang bilis ng pag-scan ng polypropylene tape ay magiging 1 m/s.Posible ang mas mataas na rate ng pag-uulit kung pinapayagan ang beam spot overlap.
Inimbestigahan din namin ang mga target na may mga hydrogen na baterya, dahil ang mas malalakas na drive beam ay maaaring gamitin nang hindi nasisira ang target.Ang neutron beam ay madaling ma-tune sa pamamagitan ng pagpapalit ng haba ng gas chamber at ang hydrogen pressure sa loob.Ang mga manipis na metal foil ay kadalasang ginagamit sa mga accelerator upang paghiwalayin ang gaseous na rehiyon ng target mula sa vacuum.Samakatuwid, kinakailangan upang madagdagan ang enerhiya ng insidente ng lithium-ion beam upang mabayaran ang mga pagkalugi ng enerhiya sa foil.Ang target na pagpupulong na inilarawan sa ulat 35 ay binubuo ng isang aluminum container na 3.5 cm ang haba na may H2 gas pressure na 1.5 atm.Ang 16.75 MeV lithium ion beam ay pumapasok sa baterya sa pamamagitan ng air-cooled na 2.7 µm Ta foil, at ang enerhiya ng lithium ion beam sa dulo ng baterya ay nadedecelerate sa reaction threshold.Upang mapataas ang beam energy ng mga lithium-ion na baterya mula 14.0 MeV hanggang 16.75 MeV, ang IH linac ay kailangang pahabain ng humigit-kumulang 30 cm.
Ang paglabas ng mga neutron mula sa mga target ng gas cell ay pinag-aralan din.Para sa nabanggit na mga target ng LICORNE gas, ang GEANT436 simulation ay nagpapakita na ang mga high oriented neutron ay nabuo sa loob ng cone, tulad ng ipinapakita sa Figure 1 sa [37].Ipinapakita ng sanggunian 35 ang hanay ng enerhiya mula 0.7 hanggang 3.0 MeV na may pinakamataas na pagbubukas ng kono na 19.5° na may kaugnayan sa direksyon ng pagpapalaganap ng pangunahing sinag.Ang mga highly oriented na neutron ay maaaring makabuluhang bawasan ang dami ng shielding material sa karamihan ng mga anggulo, binabawasan ang bigat ng istraktura at nagbibigay ng higit na flexibility sa pag-install ng mga kagamitan sa pagsukat.Mula sa punto ng view ng proteksyon sa radiation, bilang karagdagan sa mga neutron, ang gaseous na target na ito ay naglalabas ng 478 keV gamma ray na isotropically sa centroid coordinate system38.Ang mga γ-ray na ito ay ginawa bilang resulta ng 7Be decay at 7Li deexcitation, na nangyayari kapag ang pangunahing Li beam ay tumama sa input window na Ta.Gayunpaman, sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang makapal na 35 Pb/Cu cylindrical collimator, ang background ay maaaring makabuluhang bawasan.
Bilang alternatibong target, ang isa ay maaaring gumamit ng plasma window [39, 40], na ginagawang posible na makamit ang isang medyo mataas na presyon ng hydrogen at isang maliit na spatial na rehiyon ng henerasyon ng neutron, bagama't ito ay mas mababa sa solid na mga target.
Sinisiyasat namin ang mga opsyon sa pag-target ng conversion ng neutron para sa inaasahang pamamahagi ng enerhiya at laki ng beam ng isang lithium ion beam gamit ang GEANT4.Ang aming mga simulation ay nagpapakita ng pare-parehong pamamahagi ng neutron energy at angular distributions para sa mga target na hydrogen sa literatura sa itaas.Sa anumang target na sistema, ang mga high-oriented na neutron ay maaaring gawin ng isang inverse kinematic reaction na hinimok ng isang malakas na 7Li3+ beam sa isang target na mayaman sa hydrogen.Samakatuwid, ang mga bagong mapagkukunan ng neutron ay maaaring ipatupad sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga umiiral nang teknolohiya.
Ang mga kondisyon ng pag-iilaw ng laser ay muling gumawa ng mga eksperimento sa pagbuo ng ion beam bago ang pinabilis na pagpapakita.Ang laser ay isang desktop nanosecond Nd:YAG system na may laser power density na 1012 W/cm2, isang pangunahing wavelength na 1064 nm, isang spot energy na 800 mJ, at isang pulse duration na 6 ns.Ang spot diameter sa target ay tinatantya sa 100 µm.Dahil ang lithium metal (Alfa Aesar, 99.9% na dalisay) ay medyo malambot, ang eksaktong pinutol na materyal ay pinindot sa amag.Mga sukat ng foil 25 mm × 25 mm, kapal 0.6 mm.Ang mala-crater na pinsala ay nangyayari sa ibabaw ng target kapag natamaan ito ng laser, kaya ang target ay ginagalaw ng isang motorized na platform upang magbigay ng sariwang bahagi ng surface ng target sa bawat laser shot.Upang maiwasan ang recombination dahil sa natitirang gas, ang presyon sa silid ay pinananatiling nasa ibaba ng hanay ng 10-4 Pa.
Ang paunang dami ng laser plasma ay maliit, dahil ang laki ng laser spot ay 100 μm at sa loob ng 6 ns pagkatapos ng henerasyon nito.Ang volume ay maaaring kunin bilang isang eksaktong punto at pinalawak.Kung ang detector ay inilagay sa layo na xm mula sa target na ibabaw, ang natanggap na signal ay sumusunod sa relasyon: ion current I, ion arrival time t, at pulse width τ.
Ang nabuong plasma ay pinag-aralan sa pamamagitan ng TOF method na may FC at isang energy ion analyzer (EIA) na matatagpuan sa layo na 2.4 m at 3.85 m mula sa laser target.Ang FC ay may suppressor grid na biased ng -5 kV upang maiwasan ang mga electron.Ang EIA ay may 90 degree electrostatic deflector na binubuo ng dalawang coaxial metal cylindrical electrodes na may parehong boltahe ngunit kabaligtaran ng polarity, positibo sa labas at negatibo sa loob.Ang lumalawak na plasma ay nakadirekta sa deflector sa likod ng slot at pinalihis ng electric field na dumadaan sa cylinder.Ang mga ion na nagbibigay-kasiyahan sa relasyong E/z = eKU ay natukoy gamit ang Secondary Electron Multiplier (SEM) (Hamamatsu R2362), kung saan ang E, z, e, K, at U ay ang enerhiya ng ion, estado ng singil, at singil ay mga geometric na kadahilanan ng EIA .mga electron, ayon sa pagkakabanggit, at ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga electrodes.Sa pamamagitan ng pagpapalit ng boltahe sa buong deflector, makukuha ng isa ang pamamahagi ng enerhiya at singil ng mga ion sa plasma.Ang sweep voltage U/2 EIA ay nasa hanay mula 0.2 V hanggang 800 V, na tumutugma sa isang enerhiya ng ion sa hanay mula 4 eV hanggang 16 keV bawat estado ng pagsingil.
Ang mga distribusyon ng estado ng singil ng mga ion na nasuri sa ilalim ng mga kondisyon ng pag-iilaw ng laser na inilarawan sa seksyong "Pagbuo ng ganap na natanggal na mga beam ng lithium" ay ipinapakita sa Fig.8.
Pagsusuri ng pamamahagi ng estado ng singil ng mga ions.Narito ang kasalukuyang density ng ion na profile ng oras na nasuri sa EIA at na-scale sa 1 m mula sa lithium foil gamit ang equation.(1) at (2).Gamitin ang mga kondisyon ng pag-iilaw ng laser na inilarawan sa seksyong "Pagbuo ng Ganap na Exfoliated Lithium Beam".Sa pamamagitan ng pagsasama ng bawat kasalukuyang density, ang proporsyon ng mga ion sa plasma ay kinakalkula, na ipinapakita sa Figure 3.
Ang mga pinagmumulan ng laser ion ay maaaring maghatid ng matinding multi-mA ion beam na may mataas na singil.Gayunpaman, ang paghahatid ng beam ay napakahirap dahil sa pagtanggi sa singil sa espasyo, kaya hindi ito malawak na ginamit.Sa tradisyunal na pamamaraan, ang mga ion beam ay kinukuha mula sa plasma at dinadala sa pangunahing accelerator kasama ang isang beam line na may ilang nakatutok na magnet upang hubugin ang ion beam ayon sa kakayahan ng pickup ng accelerator.Sa space charge force beams, ang mga beam ay hindi linearly diverge, at ang mga seryosong beam loss ay sinusunod, lalo na sa rehiyon ng mababang velocities.Upang malampasan ang problemang ito sa pagbuo ng mga medikal na carbon accelerators, isang bagong DPIS41 beam delivery scheme ang iminungkahi.Inilapat namin ang diskarteng ito upang mapabilis ang isang malakas na beam ng lithium-ion mula sa isang bagong mapagkukunan ng neutron.
Gaya ng ipinapakita sa fig.4, ang espasyo kung saan nabuo at pinalawak ang plasma ay napapalibutan ng isang lalagyang metal.Ang nakapaloob na espasyo ay umaabot sa pasukan sa RFQ resonator, kasama ang volume sa loob ng solenoid coil.Ang isang boltahe ng 52 kV ay inilapat sa lalagyan.Sa RFQ resonator, ang mga ion ay hinihila ng potensyal sa pamamagitan ng 6 mm diameter na butas sa pamamagitan ng pag-ground sa RFQ.Ang non-linear repulsive forces sa beam line ay inaalis habang ang mga ion ay dinadala sa estado ng plasma.Bilang karagdagan, tulad ng nabanggit sa itaas, naglapat kami ng solenoid field kasama ng DPIS upang kontrolin at pataasin ang density ng mga ion sa siwang ng pagkuha.
Ang RFQ accelerator ay binubuo ng isang cylindrical vacuum chamber tulad ng ipinapakita sa fig.9a.Sa loob nito, apat na baras ng tansong walang oxygen ang inilalagay na quadrupole-symmetrically sa paligid ng beam axis (Larawan 9b).Ang 4 na rods at chamber ay bumubuo ng isang resonant RF circuit.Ang induced RF field ay lumilikha ng isang boltahe na nag-iiba-iba sa oras sa buong baras.Ang mga ion na nakatanim nang pahaba sa paligid ng axis ay hawak sa gilid ng quadrupole field.Kasabay nito, ang dulo ng baras ay modulated upang lumikha ng isang axial electric field.Hinahati ng axial field ang tinuturok na tuloy-tuloy na sinag sa isang serye ng mga pulso ng sinag na tinatawag na sinag.Ang bawat beam ay nakapaloob sa loob ng isang tiyak na RF cycle time (10 ns).Ang mga katabing beam ay may pagitan ayon sa panahon ng dalas ng radyo.Sa RFQ linac, ang isang 2 µs beam mula sa isang laser ion source ay na-convert sa isang sequence ng 200 beam.Ang sinag ay pagkatapos ay pinabilis sa kinakalkula na enerhiya.
Linear accelerator RFQ.(a) (kaliwa) Panlabas na view ng RFQ linac chamber.(b) (kanan) Four-rod electrode sa silid.
Ang pangunahing mga parameter ng disenyo ng RFQ linac ay ang rod voltage, resonant frequency, beam hole radius, at electrode modulation.Piliin ang boltahe sa rod ± 29 kV upang ang electric field nito ay nasa ibaba ng electrical breakdown threshold.Kung mas mababa ang resonant frequency, mas malaki ang lateral focusing force at mas maliit ang average na acceleration field.Ginagawang posible ng malaking aperture radii na palakihin ang laki ng beam at, dahil dito, pataasin ang kasalukuyang beam dahil sa mas maliit na pag-repulsion ng singil sa espasyo.Sa kabilang banda, ang mas malaking aperture radii ay nangangailangan ng mas maraming RF power para mapagana ang RFQ linac.Bilang karagdagan, ito ay nililimitahan ng mga kinakailangan sa kalidad ng site.Batay sa mga balanseng ito, napili ang resonant frequency (100 MHz) at aperture radius (4.5 mm) para sa high-current beam acceleration.Ang modulasyon ay pinili upang mabawasan ang pagkawala ng sinag at i-maximize ang kahusayan sa acceleration.Maraming beses na na-optimize ang disenyo para makagawa ng RFQ linac na disenyo na kayang pabilisin ang 7Li3+ ions sa 40 mA mula 22 keV/n hanggang 204 keV/n sa loob ng 2 m.Ang RF power na sinukat sa panahon ng eksperimento ay 77 kW.
Maaaring pabilisin ng mga RFQ linac ang mga ion na may partikular na hanay ng Q/A.Samakatuwid, kapag pinag-aaralan ang isang sinag na pinapakain sa dulo ng isang linear accelerator, kinakailangang isaalang-alang ang isotopes at iba pang mga sangkap.Bilang karagdagan, ang nais na mga ions, bahagyang pinabilis, ngunit bumaba sa ilalim ng mga kondisyon ng acceleration sa gitna ng accelerator, ay maaari pa ring matugunan ang lateral confinement at maaaring dalhin hanggang sa dulo.Ang mga hindi gustong sinag maliban sa engineered na 7Li3+ na mga particle ay tinatawag na impurities.Sa aming mga eksperimento, ang mga impurities ng 14N6+ at 16O7+ ang pinakamahalagang alalahanin, dahil ang lithium metal foil ay tumutugon sa oxygen at nitrogen sa hangin.Ang mga ion na ito ay may Q/A ratio na maaaring pabilisin ng 7Li3+.Gumagamit kami ng dipole magnets upang paghiwalayin ang mga beam na may iba't ibang kalidad at kalidad para sa pagsusuri ng beam pagkatapos ng RFQ linac.
Ang beam line pagkatapos ng RFQ linac ay idinisenyo upang maihatid ang ganap na pinabilis na 7Li3+ beam sa FC pagkatapos ng dipole magnet.-400 V bias electrodes ay ginagamit upang sugpuin ang mga pangalawang electron sa tasa upang tumpak na sukatin ang kasalukuyang ion beam.Sa optika na ito, ang mga ion trajectory ay pinaghihiwalay sa mga dipoles at nakatutok sa iba't ibang lugar depende sa Q/A.Dahil sa iba't ibang salik tulad ng momentum diffusion at space charge repulsion, ang beam sa focus ay may tiyak na lapad.Ang species ay maaari lamang paghiwalayin kung ang distansya sa pagitan ng mga focal na posisyon ng dalawang ion species ay mas malaki kaysa sa beam width.Upang makuha ang pinakamataas na posibleng resolution, ang isang pahalang na hiwa ay naka-install malapit sa beam bewang, kung saan ang beam ay halos puro.Ang isang scintillation screen (CsI(Tl) mula sa Saint-Gobain, 40 mm × 40 mm × 3 mm) ay na-install sa pagitan ng slit at PC.Ginamit ang scintillator upang matukoy ang pinakamaliit na slit na kailangang dumaan ng mga idinisenyong particle para sa pinakamainam na resolusyon at upang ipakita ang mga katanggap-tanggap na laki ng beam para sa mataas na kasalukuyang heavy ion beam.Ang imahe ng beam sa scintillator ay naitala ng isang CCD camera sa pamamagitan ng isang vacuum window.Ayusin ang window ng oras ng pagkakalantad upang masakop ang buong lapad ng pulso ng beam.
Ang mga dataset na ginamit o sinuri sa kasalukuyang pag-aaral ay makukuha mula sa kani-kanilang mga may-akda sa makatwirang kahilingan.
Manke, I. et al.Three-dimensional na imaging ng mga magnetic domain.pambansang komunidad.1, 125. https://doi.org/10.1038/ncomms1125 (2010).
Anderson, IS et al.Mga posibilidad ng pag-aaral ng mga compact na mapagkukunan ng neutron sa mga accelerator.pisika.Rep. 654, 1-58.https://doi.org/10.1016/j.physrep.2016.07.007 (2016).
Urchuoli, A. et al.Neutron-based computed microtomography: Pliobates cataloniae at Barberapithecus huerzeleri bilang mga test case.Oo.J. Physics.antropolohiya.166, 987–993.https://doi.org/10.1002/ajpa.23467 (2018).

 


Oras ng post: Mar-08-2023