وتصف هذه الطريقة إنتاج شعاع أيون ثوريوم-229 نقي من النظائر بعد اضمحلال ألفا اليورانيوم-233. والميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنها تسمح لنا بدراسة أيونات الثوريوم-229 في حالة ذات طاقة نووية منخفضة ذات صلة بتطوير الأندية النووية. إثبات الإجراء سيكون إينيس أميرسدورففر، طالب من مختبرنا.
وقد تم تركيب مصدر اليورانيوم-233 في هذه المجموعة لإنشاء شعاع أيون ثوريوم-229 نقي من النظائر. غرفة الفراغ تم إخلاؤها وخبزها للتحضير للتجربة الإعداد هو وراء الالكترونيات المستخدمة لرصد ومراقبة النظام.
يتفاعل الباحثون مع الإلكترونيات في المقام الأول من خلال أجهزة الكمبيوتر التي تجمع أيضا وعرض البيانات. هذا التخطيطي cutaway يصور عناصر من الجهاز. النظر في الخطوات من توليد ايزومر الثوريوم-229 وخلية وقف الغاز العازلة للكشف عنها باستخدام كاميرا CCD.
A 290 كيلو Becquerel, منطقة كبيرة مصدر اليورانيوم-233 تنتج ألفا تسوس الثوريوم-229 نوات بما في ذلك 2٪ من الأيزومرات الدولة متحمس الأول. نوية الثوريوم السريعة الهروب من المصدر ويتم تهيّأها في الغلاف الجوي الهيليوم فائقة الصرفة العازلة الغاز وقف الخلية. بعد ذلك يواجهون نظام قمع كهربائي.
ترددها الراديوي والحقول الكهربائية الحالية المباشرة توجههم نحو فوهة الاستخراج. تأخذ نفاثة الغاز الأسرع من الصوت من الفوهة النواة إلى غرفة فراغ مع بنية رباعية الترددات الراديوية. هيكل يعمل كدليل أيون، وجه برودة الفضاء وربما فخ القطب.
غرفة الفراغ المقبل لديه فاصل كتلة quadrupole لعزل النظائر نقية الثوريوم-229 في الدول تهمة اختيارها. نظام القطب الثلاثي مع أقطاب ثلاثية الحلقات يركز الأيونات على الكاشف. التفاعل مع كاشف لوحة قناة صغيرة، يسبب الأيونات الفوقية مستقرة لتسوس وإطلاق الإلكترونات التي يتم ضربها والكشف عنها على شاشة الفوسفور مع كاميرا CCD.
هذا هو تخطيطي مقطعي عرضي لغرفة الفراغ والمعدات المرتبطة بها. تبدأ التجربة من خلال بدء تنقية الغاز الحفاز والانتظار 20 دقيقة حتى تصل إلى درجة حرارة التشغيل. بعد ذلك، تأكد من إغلاق صمام الالتفاف قبل فتح أسطوانة غاز الهيليوم.
افتح صمام الضغط المُخفِض حتى يتم قياس الضغط الذي يُقاس بحوالي 0.5 بار. ثم، فتح صمام من الضغط المخفض إلى أنابيب الغاز. افتح التحكم في تدفق الغاز عن طريق ضبط ضغط الخلية 32 ملليبار.
قم بشطف أنابيب الغاز لمدة 10 دقائق. ثم أغلق الصمام الذي يربط مزيل الضغط بمواد الغاز وانتظر بضع دقائق مع إزالة الهيليوم. للحصول على أعلى نقاء العازلة الغاز ملء كريوتراب مع النيتروجين السائل.
تعيين صمام البوابة بين خلية الغاز العازلة ومضخة توربو الجزيئية لتشغيل عن بعد، ثم إغلاق صمام البوابة عن بعد. افتح الصمام الذي يربط مُخفِّض الضغط بمواد أنابيب الغاز. عند هذه النقطة يتم تعبئة خلية وقف الغاز العازلة مع حوالي 30 ملليبار من غاز الهيليوم.
الضغط الرباعي تردد الراديو هو ما يقرب من 10 إلى ناقص أربعة ملليبار. ضغط غرفة رباعية الفصل الشامل حوالي 10 إلى ناقص 5 ملليبار. ضبط سرعة دوارة من مضخة توربو الجزيئية تعلق على غرفة فراغ RFQ لتعيين ضغط محيط من 10 إلى ناقص اثنين من millibar.
ويشمل هذا المخطط المحدثة تمثيلات للمعدات اللازمة لتطبيق الحقول الكهربائية التوجيهية. استخدام امدادات الجهد DC لتطبيق DC المحتملة لمصدر اليورانيوم. بعد ذلك، قم بإعداد نظام قطب القمع المجزأ.
مع التيار DC إمدادات الطاقة و 24 قناة DC إزاحة العرض، وتطبيق التدرج DC المحتملة من أربعة فولت لكل سنتيمتر و 3 فولت إزاحة. تطبيق DC المحتملة من حوالي اثنين فولت إلى فوهة الاستخراج. اتبع هذا عن طريق تطبيق إمكانات DC إلى 12 فولت استخراج الراديو تردد رباعية.
إنشاء التدرج مع قناة 24 إزاحة DC العرض. يمكن تطبيق الفولتية لكل من 12 قطعة من رباعية الروبول على حدة. تطبيق 1.8 فولت على الجزء الأقرب إلى فوهة الاستخراج.
خطوة الحكمة ، وانخفاض الفولتية في قطاعات لاحقة من قبل 0.2 فولت لتحقيق التدرج DC من 0.1 فولت لكل سنتيمتر. الآن ، واستخدام مولد وظيفة وخطي RF مكبر للصوت لتطبيق تردد حوالي 850 كيلوهيرتز ، 220 فولت ذروة إلى الذروة السعة إلى نظام قمع حلقة القطب. مع مولد تردد آخر واثنين من مكبرات الصوت RF، وتطبيق 880 كيلو هرتز، 120 إلى 250 فولت ذروة إلى الذروة السعة إلى استخراج تردد الراديو rfrupole و القطب تجميع الفردية.
عند تطبيق الجهد الترددات اللاسلكية على الأقطاب الحلقية القمع، إذا كان غاز عازلة الهيليوم ليست نقية بما فيه الكفاية، وسوف يحدث الشرر في خلية وقف الغاز العازلة. في هذه الحالة، يقطع الإجراء وتنفيذ خبز التدريجي ليوم واحد لإعادة الحصول على كفاءة الاستخراج الكامل. استخدام التيار الكهربائي DC إمدادات لتطبيق احتمال ناقص فولت واحد إلى القطب استخراج من كواد التردد الراديوي استخراج.
تعيين الجهد الإزاحة من فاصل كتلة quadrupole إلى ناقص اثنين فولت مع وحدات إزاحة DC. بدوره إلى مولد وظيفة ومكبر RF المرتبطة فاصل كتلة quadrupole لبدء تشغيله. بعد اختيار كتلة إلى تهمة نسبة و quadrupole قبول فاصل الشامل استخدام إمدادات الطاقة أربع قنوات لتطبيق إمكانات التركيز الثلاثي الهيكل القطب.
بعد إعداد الحقول التوجيهية العمل مع المعدات اللازمة لضبط فاصل كتلة quadrupole. تبدأ من خلال تطبيق الفولتية على لوحة مزدوجة للكشف عن لوحة قناة صغيرة، والتي لديها لوحة أمامية، لوحة خلفية وشاشة الفوسفور. استخدام وحدة الجهد العالي لتطبيق إمكانات جذابة من السلبية 1، 000 فولت إلى لوحة أمام جهاز الكشف عن لوحة قناة صغيرة مزدوجة لوحة.
مع وحدة الجهد العالي الثانية، وتطبيق إيجابية 900 فولت إلى المؤخر من لوحة ثانية من كاشف. استخدام وحدة ثالثة عالية الجهد لتطبيق إيجابية 3،000 فولت على شاشة الفوسفور وراء جهاز الكشف عن لوحة قناة صغيرة. قم بتشغيل كاميرا CCD والمسكن الخفيف الضيق خلف شاشة الفوسفور، ثم قم بتكوين معلمات التعرض لها.
مراقبة إخراج الكاميرا والجلد رباعية المدى كتلة فاصل نسبة الزائد كتلة من أقل من القيمة المتوقعة لثوريوم-229 زائد اثنين حتى يكون هناك إشارة. يتم استخراج حوالي 10،000 الثوريوم اثنين زائد أيونات في الثانية المقابلة لحوالي 3.5٪ الكفاءة الإجمالية. بعد العثور على مسح إشارة الثوريوم لميناء اليورانيوم-233 بالإضافة إلى إشارة عن طريق زيادة مرة أخرى في نسبة الكتلة على تهمة.
بمجرد اختفاء إشارة الثوريوم، يجب أن تصبح إشارة اليورانيوم واضحة. تعيين فاصل كتلة رباعية لاستخراج فقط الثوريوم-229 اثنين بالإضافة إلى أيون الأنواع. مع فاصل الكتلة ضبطها، والاستمرار في الكشف عن الاضمحلال isomeric.
قم بإيقاف تشغيل مستشعر ضغط الفاصل الشامل رباعي الروبول لتقليل الخلفية من الهيليوم المتأين والضوء. ضبط معلمات الفاصل لاستخراج أيون الثوريوم المختار. ثم، والحد من إمكانات السطح من لوحة الجبهة من كاشف لوحة قناة صغيرة إلى ناقص 30 فولت.
تطبيق إمكانية متسارعة على اللوحة الثانية من جهاز الكشف عن لوحة القناة الصغيرة، عادة 1، 900 فولت. تطبيق إمكانية متسارعة على شاشة الفوسفور وراء كاشف، عادة 4،000 فولت. بدء تسلسل الحصول على صور CCD.
يبلغ معدل العد إلى حوالي ثلاثة عمليات حساب في الثانية. تخزين البيانات لتقييم الصور والمعالجة اللاحقة. هذا المسح الشامل هو في وحدات من الكتلة الذرية على الشحنة الكهربائية ويمثل عدد تقاس على مدى خمس ثوان.
هناك ثلاث مجموعات من الأنواع الأيونية المستخرجة في الولايات المشحونة بشكلٍ غير معلّم ومضاعف وثلاثي. لاحظ العدد النسبي للثوريوم المتأين ثلاثي مقارنة باليورانيوم المتأين ثلاثي. وهذه الإشارات للكشف عن لوحات القنوات الصغيرة للولايات المشحونة ثلاثية من الثوريوم واليورانيوم تعكس التجارب مع ثلاثة مصادر منفصلة لليورانيوم.
وقد أنتج مصدران من اليورانيوم -233 من نقاط القوة المختلفة إشارات واضحة للثوريوم وليس لليورانيوم. ولم تسفر التجارب التي أجريت باستخدام مصدر اليورانيوم -234 عن أي إشارات تقدم أدلة على أن الإشارات المتولدة عن مصدر اليورانيوم -233 هي من عمليات إزالة الإثارة النووية وليس من عمليات القذائف الذرية. وتتوافق صور كاشفات لوحات القنوات الصغيرة ل الثوريوم واليورانيوم المشحونين بشكل مضاعف مع هذا التفسير.
لهذه البيانات، تختلف لوحة جذابة من كاشف قناة صغيرة من الإلكترونات الجهد لصالح من تأثير الأيونية، وصولا الى فولت صفر. وهناك معدل كبير للعد للثوريوم المشحون بشكل مضاعف حتى عتبة الصفر الفولت، على عكس معدل العد لليورانيوم المشحون بشكل مضاعف. هذا يعطي دليل بعيد الإشارة من اضمحلال من الisomer نوويّة.
مهدت هذه التقنية الطريق لقياس العمر والطاقة إثارة من ثوري-مايز-إمر وكذلك لقياس هيكلها hyperfine. وفي نهاية المطاف قد يؤدي ذلك إلى تطوير ساعة نووية بصرية بصرية فائقة الدقة.
