^为229mTh的研究准备一个同位素^纯229Th Ion光束

此方法描述了在铀-233的α衰变之后产生一个同位素纯铀-229离子束。这项技术的主要优点是，它使我们能够研究与核俱乐部发展相关的低能核兴奋状态的铀-229离子。演示这个程序的将是来自我们实验室的学生因斯·阿姆斯多弗。

铀-233源安装在这个设置中，用于创建一个同位素纯铀-229离子束。真空室已经疏散并烘烤出来，为实验做准备。设置位于用于监视和控制系统的电子设备后面。

研究人员主要通过收集和显示数据的电脑与电子元件进行交互。此切割原理图描绘了设备的元素。考虑从生成 Thorium-229 异构体和缓冲气体停止单元到使用 CCD 摄像机检测它们的步骤。

一个290公斤的贝克雷尔，大面积铀-233源产生α衰变铀-229核，包括2%的先兴奋状态异构体。快速的氦核从源中逸出，在超纯氦气缓冲气体停止单元中进行热化。接下来，他们遇到了一个电动漏斗系统。

其射频和直电流电流引导他们走向抽吸喷嘴。从喷嘴的超音速气体喷射将核进入具有射频四极结构的真空室。该结构充当离子导轨、面部空间冷却器和潜在的极点陷阱。

下一个真空室具有四极质量分离器，用于在可选充电状态中分离异质纯铀-229。带三环电极的三极电极系统将离子聚焦在探测器上。与微通道板探测器的相互作用会导致元稳定离子衰变，并释放电子，这些电子在荧光粉屏幕上与CCD相机相乘和检测。

这是真空室和相关设备的横截面示意图。开始实验，启动催化气体净化器，等待 20 分钟，等待其达到工作温度。接下来，在打开氦气瓶之前，确保旁通阀关闭。

打开减压阀，直到测量约 0.5 bar 的压力。然后，将阀从压力降低器打开到气体管。通过设置 32 毫巴的电池压力打开气体流量控制。

冲洗气体管约10分钟。然后关闭将压力降低器连接到气体管的阀门，并在清除氦气时等待几分钟。为了获得更高的纯度缓冲气体，用液氮填充低温陷阱。

将缓冲气电池与其涡轮分子泵之间的闸阀设置为远程操作，然后远程关闭闸阀。打开将压力降低器连接到气体管的阀门。此时，缓冲气体停止单元中充满了大约30毫巴的氦气。

射频四极腔室压力约为 10 至负 4 毫巴。四极质量分离器室压力约为 10 到负 5 毫巴。调整连接到询价真空室的涡轮分子泵的旋转速度，将环境压力设置为负 2 毫巴。

此更新的示意图包括应用导向电场所需的设备。使用直流电压电源将直流电位施加到铀源上。接下来，准备分段漏斗电极系统。

使用直流电源和 24 通道直流偏移电源，应用每厘米 4 伏特的直流电位梯度和 3 伏偏移。将大约两伏的直流电位施加到抽吸喷嘴上。然后将直流电位应用于 12 伏分段提取射频四极。

使用 24 通道直流偏移电源创建渐变。四极油的12个段的电压可以单独施加。将 1.8 伏电压施加到最接近抽油嘴的段。

明智地，将后续段中的电压降低 0.2 伏，以实现每厘米 0.1 伏的直流梯度。现在，使用函数发生器和线性射频放大器对漏斗环电极系统施加约 850 千赫的频率、220 伏峰到峰值振幅。使用另一个频率发生器和两个射频放大器，将 880 千赫、120 至 250 伏峰到峰值振幅应用于提取射频四极和单个束电极。

当将射频电压施加到漏斗环电极时，如果氦缓冲气不够纯净，缓冲气体停止单元中将发生火花。在这种情况下，中断该过程并执行烘焙一天，以重新获得完全的提取效率。使用直流电压电源将负一伏电位施加到提取射频四极的提取电极上。

使用直流偏移模块将四极质量分离器的偏移电压设置为负两伏。转向与四极质量分离器关联的功能发生器和射频放大器以启动它。选择质量与电荷比和四极质量分离器验收后，使用四通道电源将电位应用于聚焦三极电极结构。

设置导向场后，使用调整四极质量分离器所需的设备。首先对双板微通道板探测器施加电压，该探测器具有前板、背板和荧光屏。使用高压模块将负 1，000 伏的诱人电位施加到双板微通道板探测器的前板上。

使用第二个高压模块，将正 900 伏特施加到探测器的第二个板的背面。使用第三个高压模块对微通道板探测器后面的荧光屏应用正 3，000 伏。打开 CCD 摄像机和荧光屏后面的光紧外壳，并配置其曝光参数。

观察摄像机输出并剥去四极质量分离器质量过充比，从 Thorium-229 2+ 的预期值以下开始，直到出现信号。以秒抽取约1万个二加离子，总效率约为3.5%。在找到铀-233管加信号的铀-233信号扫描后，再次增加质量超过电荷比。

一旦铀信号消失，铀信号就会变得明显。设置四极质量分离器，只提取铀-229两加离子物种。随着质量分离器的调优，继续检测异构体衰变。

关闭四极质量分离器压力传感器，以减少电离氦和光的背景。调整分离器参数以提取所选的铀离子。然后，将微通道板探测器前板的表面电位减至负 30 伏。

将加速电位施加到微通道板探测器的第二板上，通常为 1，900 伏。将加速电位施加到探测器后面的荧光屏上，通常为 4，000 伏特。开始 CCD 图像的采集序列。

计数率相当于大约三个计数/秒。存储用于图像评估和后处理的数据。这种质量扫描以原子质量单位表示超过五秒的计数。

有三组提取的离子物种在单独，双重和三重充电状态。请注意，与三重电离铀相比，三重电离铀的相对数量。这些用于三次带电的铀和铀的微通道板探测器信号反映了三个独立的铀源的实验。

两个不同强度的铀-233来源为铀产生了明确的信号，而不是铀。使用铀-234源的测试没有发出任何信号，证明铀-233源产生的信号来自核去激发，而不是原子壳过程。双带铀和铀的微通道板探测器图像与本解释一致。

对于这些数据，微型通道探测器的有吸引力的板从离子撞击到零伏特的电压偏向电子不同。与双充电铀的计数率不同，在双充电铀的阈值达到零伏特之前，双充电铀的计数率相当可观。这提供了进一步的证据，信号来自核异构体的衰变。

这项技术为测量thory-myz-imer的寿命和激发能量以及测量其超细结构铺平了道路。最终，它可能导致超精密光学核时钟的发展。