שיטה זו מתארת את הייצור של קרן יון תוריום-229 טהורה מבחינה איסוטופית בעקבות ריקבון אלפא של אורניום-233. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא מאפשרת לנו ללמוד את היונים תוריום-229 במצב אנרגיה גרעינית אנרגיה נמוכה נרגש כי הוא רלוונטי לפיתוח מועדון גרעיני. הדגמת ההליך תהיה Ines Amersdorffer, סטודנטית מהמעבדה שלנו.
מקור אורניום-233 מותקן בהגדרה זו ליצירת קרן יון טהורה איסוטופית של תוריום-229. תא הוואקום פונה ונאפה כדי להתכונן לניסוי. ההתארגןות עומדת מאחורי האלקטרוניקה המשמשת לניטור ובקרה של המערכת.
החוקרים אינטראקציה עם האלקטרוניקה בעיקר באמצעות מחשבים אשר גם לאסוף ולהציג את הנתונים. סכמטי חתך זה מתאר אלמנטים של המנגנון. שקול את השלבים מיצירת Isomers Thorium-229 ואת תא עצירת גז חיץ כדי לזהות אותם עם מצלמת CCD.
מקור אורניום-233, 290 קילו בקרל, מייצר את גרעיני האלפא ריקבון תוריום-229, כולל 2% של איזומרים של המדינה הנרגשת הראשונה. גרעיני תוריום מהירים נמלטים מהמקור והם מתרמיים בתא עצירת גזים טהור במיוחד של אטמוספירת הליום. לאחר מכן הם נתקלים במערכת משפך חשמלית.
תדר הרדיו ושדות החשמל הזרם הישירים שלו מנחים אותם לעבר זרבובית מיצוי. סילון הגז העל-קולי מהמזנון לוקח את הגרעינים לתא ואקום עם מבנה מרובע של תדר רדיו. המבנה פועל כמדריך יון, קריר יותר בחלל הפנים ופוטנציאל מלכודת מוט.
בתא הוואקום הבא יש מפריד מסה מרובע כדי לבודד תוריום-229 טהור מבחינה איסוטופית במצבי טעינה ניתנים לבחירה. מערכת שלישייה-אלקטרודה עם אלקטרודות שלוש טבעות ממקדת את היונים בגלאי. אינטראקציה עם גלאי לוחית מיקרו-ערוצים, גורמת ליונים מטא-יציבים להירקב ולשחרר אלקטרונים מוכפלים ומותגלים במסך זרחן באמצעות מצלמת CCD.
זהו סכמטי חתך רוחב של תא הוואקום והציוד המשויך. התחילו את הניסוי על ידי הפעלת מטהר הגז הקטליטי והמתינו 20 דקות עד שהוא יגיע לטמפרטורת ההפעלה שלו. לאחר מכן, ודא שסתום מעקף סגור לפני פתיחת גליל גז הליום.
פתח את שסתום מפחית הלחץ עד שנמדד לחץ של כ- 0.5 בר. לאחר מכן, פתח את השסתום ממפחית הלחץ לצינור הגז. פתח את בקרת זרימת הגז על ידי הגדרת לחץ תא של 32 מיליבאר.
לשטוף את צינורות הגז במשך כ 10 דקות. ואז לסגור את השסתום המחבר את מפחית הלחץ צינורות הגז ולחכות כמה דקות כמו הליום מוסר. לגז חיץ טוהר גבוה יותר מלא את הקריפטרפ בחנקן נוזלי.
הגדר את שסתום השער בין תא גז החיץ ומשאבת הטורבו המולקולרית שלו לפעולה מרחוק, ולאחר מכן סגור את שסתום השער מרחוק. פתח את השסתום המחבר את מפחית הלחץ לצינור הגז. בשלב זה תא עצירת גז החיץ מלא בכ-30 מיליבאר של גז הליום.
לחץ תא מרובע תדר הרדיו הוא כ 10 למינוס ארבעה מיליבאר. לחץ התא המפריד ההמוני המרובע הוא בערך 10 למינוס חמישה מיליבאר. כוונן את המהירות הסיבובית של משאבת הטורבו המולקולרית המחוברת לתא הוואקום RFQ כדי להגדיר לחץ סביבתי של 10 למינוס שני מיליבאר.
סכמטי מעודכן זה כולל ייצוגים של הציוד הנדרש להחלת השדות החשמליים המנחים. השתמש באספקת מתח DC כדי להחיל פוטנציאל DC על מקור האורניום. לאחר מכן, הכן את מערכת אלקטרודות המשפך המפולחת.
עם ספק הכוח DC ואספקת היסט DC 24 ערוצים, החל שיפוע DC פוטנציאלי של ארבעה וולט לסמטר והיסט של שלושה וולט. החל פוטנציאל DC של כשני וולט על חריר החילוץ. בצע זאת על ידי החלת פוטנציאל DC על 12 וולט מפולח תדר רדיו תדר מרובע.
צור את מעבר הצבע עם אספקת היסט DC של 24 ערוצים. מתחים עבור כל אחד 12 מקטעים של quadrupole ניתן להחיל בנפרד. החל 1.8 וולט על המקטע הקרוב ביותר אל חריר החילוץ.
צעד חכם, להקטין את המתחים במקטעים הבאים על ידי 0.2 וולט כדי להשיג שיפוע DC של 0.1 וולט לסמטר. עכשיו, להעסיק מחולל פונקציה ומגבר RF ליניארי להחיל תדר של כ 850 קילוהרץ, 220 וולט משרעת שיא לשיא למערכת האלקטרודה טבעת משפך. עם מחולל תדרים נוסף ושני מגברי RF, יש למרוח 880 קילוהרץ, 120 עד 250 וולט משרעת שיא לשיא לתדר רדיו החילוץ מרובע ואלקטרודה חבורה בודדת.
בעת החלת מתח RF על אלקטרודות טבעת המשפך, אם גז חיץ הליום אינו טהור מספיק, ניצוצות יתרחשו בתא עצירת גז החיץ. במקרה זה, קוטע את ההליך ולבצע לאפות החוצה במשך יום כדי לקבל מחדש יעילות מיצוי מלאה. השתמש באספקת מתח DC כדי להחיל פוטנציאל של מינוס וולט אחד על אלקטרודה החילוץ של תדר רדיו החילוץ quadrupole.
הגדר את מתח ההיסט של מפריד המסה המרובע למינוס שני וולט עם מודולי היסט DC. תפנה למחולל הפונקציות ומגבר RF המשויך למפריד המסה המרובע כדי להפעיל אותו. לאחר בחירת יחס המסה לטעינה וקבלת מפריד מסה מרובע להשתמש באספקת כוח ארבעה ערוצים כדי להחיל פוטנציאל על מבנה אלקטרודה שלישיית התמקדות.
לאחר הגדרת השדות המנחים לעבוד עם הציוד הנדרש כדי לכוון את מפריד המסה quadrupole. התחילו בהחלת מתחים על גלאי לוחית המיקרו-ערוצית הדו-לוחית, הכולל לוחית קדמית, לוח אחורי ומסך זרחן. השתמש במודול מתח גבוה כדי להחיל פוטנציאל אטרקטיבי של 1,000 וולט שליליים על הלוח הקדמי של גלאי לוחית המיקרו-ערוצית הכפולה.
עם מודול מתח גבוה שני, להחיל חיובי 900 וולט על החלק האחורי של הלוח השני של הגלאי. השתמש במודול מתח גבוה שלישי כדי להחיל 3,000 וולט חיוביים על מסך הזרחן שמאחורי גלאי לוחית המיקרו-ערוצים. הפעל את מצלמת CCD ואת הדיור הדוק לאור מאחורי מסך הזרחן ולהגדיר את פרמטרי החשיפה שלה.
שימו לב לפלט המצלמה ולעור יחס התשלום המפריד בין מסת המפריד המרובע מתחת לערך הצפוי עבור Thorium-229 two plus עד שיש אות. על 10, 000 תוריום שני פלוס יון מופצים לשנייה המתאים על 3.5% יעילות מוחלטת. לאחר מציאת סריקת אות תוריום לצינור אורניום-233 בתוספת אות על ידי שוב הגדלת יחס המסה מעל תשלום.
ברגע שאות התוריום נעלם, אות האורניום אמור להתבהר. הגדר את מפריד המסה quadrupole כדי לחלץ רק את תוריום-229 שני מינים פלוס יון. כאשר מפריד המסה מכוון, המשך לזהות את הריקבון האיסומרי.
כבה את חיישן הלחץ של מפריד המסה המרובע כדי להפחית את הרקע מהליום ואור מיונים. התאם את פרמטרי המפריד כדי לחלץ את יון התוריום שנבחר. לאחר מכן, להפחית את פוטנציאל פני השטח של הלוח הקדמי של גלאי לוחית המיקרו ערוץ למינוס 30 וולט.
החל פוטנציאל מאיץ על הלוח השני של גלאי לוחית המיקרו ערוצים, בדרך כלל 1, 900 וולט. החל פוטנציאל האצה על מסך הזרחן שמאחורי הגלאי, בדרך כלל 4,000 וולט. התחל את רצף הרכישה של תמונות CCD.
שיעור הספירה מסתכם בכ-3 ספירות לשניה. אחסן את הנתונים עבור הערכת תמונה ועיבוד לאחר העיבוד. סריקת מסה זו נמצאת ביחידות של מסה אטומית מעל מטען חשמלי ומייצגת ספירות הנמדדות על פני חמש שניות.
ישנן שלוש קבוצות של מינים יון שחולצו במדינות ייחודיות, כפליים טעונות. שים לב למספר היחסי של תוריום מיוחל בהשוואה לאורניום מיוחל. אותות גלאי לוחות מיקרו-תעלות אלה עבור מצבים טעונים בטריפליי של תוריום ואורניום משקפים ניסויים עם שלושה מקורות אורניום נפרדים.
שני מקורות אורניום-233 בעוצמות שונות יצרו אותות ברורים לתוריום ולא לאורניום. בדיקות באמצעות מקור אורניום-234 לא הניבו אותות המספקים ראיות לכך שה אותות שנוצרו עם מקור האורניום-233 הם מתהליכי ביטול גירוי גרעיניים ולא פגז אטומי. תמונות גלאי הלוחות של המיקרו-ערוצים עבור תוריום ואורניום טעונים כפליים עולות בקנה אחד עם פרשנות זו.
עבור נתונים אלה, הלוח האטרקטיבי של גלאי המיקרו-תעלות משתנה מאלקטרון המעדיף מתח מפגיעה יונית, עד לאפס וולט. יש שיעור ספירה ניכר לתוריום טעון כפליים עד לסף של אפס וולט, בניגוד לקצב הספירה של אורניום טעון כפליים. זה מספק ראיות נוספות האות הוא וריקבון של isomer הגרעיני.
טכניקה זו סללה את הדרך למדידת אורך החיים ואנרגיית העירור של החזה-מייז-אימר, כמו גם למדידה של מבנה ההיפר-פין שלו. בסופו של דבר זה עלול להוביל לפיתוח של שעון גרעיני אופטי אולטרה מדויק.
