304L 6.35*1mm මල නොබැඳෙන වානේ දඟර සහිත නල සැපයුම්කරුවන්, ස්පන්දන සෘජු නියුට්‍රෝන ජනනය කිරීම සඳහා තීව්‍ර ලිතියම් කදම්භයක් නිරූපණය කිරීම

Nature.com වෙත පිවිසීම ගැන ඔබට ස්තුතියි.ඔබ සීමිත CSS සහය ඇති බ්‍රවුසර අනුවාදයක් භාවිතා කරයි.හොඳම අත්දැකීම සඳහා, ඔබ යාවත්කාලීන කළ බ්‍රවුසරයක් භාවිතා කරන ලෙස අපි නිර්දේශ කරමු (නැතහොත් Internet Explorer හි අනුකූලතා ප්‍රකාරය අක්‍රිය කරන්න).ඊට අමතරව, අඛණ්ඩ සහාය සහතික කිරීම සඳහා, අපි විලාසිතා සහ JavaScript නොමැතිව වෙබ් අඩවිය පෙන්වමු.
එක් ස්ලයිඩයකට ලිපි තුනක් පෙන්වන ස්ලයිඩර්.ස්ලයිඩ හරහා ගමන් කිරීමට පසුපස සහ ඊළඟ බොත්තම් භාවිතා කරන්න, එක් එක් විනිවිදක හරහා ගමන් කිරීමට අවසානයේ ඇති ස්ලයිඩ පාලක බොත්තම් භාවිතා කරන්න.

න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරක අධ්‍යයනයට විකල්පයක් ලෙස, ලිතියම්-අයන කදම්භ ධාවකයක් භාවිතා කරන සංයුක්ත ත්වරණකාරකයෙන් ක්‍රියාත්මක වන නියුට්‍රෝන උත්පාදක යන්ත්‍රයක් අනවශ්‍ය විකිරණ ස්වල්පයක් නිපදවන බැවින් එය අපේක්ෂා කළ හැකි අපේක්ෂකයෙකු විය හැකිය.කෙසේ වෙතත්, ලිතියම් අයනවල තීව්‍ර කදම්භයක් ලබා දීම දුෂ්කර වූ අතර, එවැනි උපාංගවල ප්‍රායෝගික යෙදීම කළ නොහැකි යැයි සැලකේ.ප්‍රමාණවත් අයන ප්‍රවාහයේ වඩාත් උග්‍ර ගැටළුව සෘජු ප්ලාස්මා බද්ධ කිරීමේ යෝජනා ක්‍රමයක් යෙදීමෙන් විසඳා ඇත.මෙම යෝජනා ක්‍රමයේදී, ලිතියම් ලෝහ තීරු ලේසර් ඉවත් කිරීම මගින් උත්පාදනය කරන ලද අධි-ඝනත්ව ස්පන්දන ප්ලාස්මා අධි-සංඛ්‍යාත චතුරස්‍ර ත්වරණකාරකයක් (RFQ ත්වරණකාරකය) මගින් කාර්යක්ෂමව එන්නත් කර වේගවත් කරයි.අපි සාම්ප්‍රදායික ඉන්ජෙක්ටර් සහ ඇක්සලරේටර් පද්ධති සැපයිය හැකි ප්‍රමාණයට වඩා විශාලත්වයේ ඇණවුම් දෙකක් වන 1.43 MeV දක්වා වේගවත් කරන ලද 35 mA කදම්භ ධාරාවක් ලබාගෙන ඇත.
X-කිරණ හෝ ආරෝපිත අංශු මෙන් නොව, නියුට්‍රෝනවලට විශාල විනිවිද යාමේ ගැඹුරක් සහ ඝනීභවනය වූ ද්‍රව්‍ය සමඟ අද්විතීය අන්තර්ක්‍රියා ඇති අතර, ඒවා 1,2,3,4,5,6,7 යන ද්‍රව්‍යවල ගුණ අධ්‍යයනය කිරීම සඳහා අතිශය බහුකාර්ය පරීක්ෂණ බවට පත් කරයි.විශේෂයෙන්ම, නියුට්‍රෝන විසිරුම් ශිල්පීය ක්‍රම සාමාන්‍යයෙන් ඝනීභවන ද්‍රව්‍යවල සංයුතිය, ව්‍යුහය සහ අභ්‍යන්තර ආතතීන් අධ්‍යයනය කිරීමට භාවිතා කරන අතර X-ray වර්ණාවලීක්ෂය භාවිතයෙන් හඳුනා ගැනීමට අපහසු ලෝහ මිශ්‍ර ලෝහවල සංයෝග සංයෝග පිළිබඳ සවිස්තරාත්මක තොරතුරු සැපයිය හැකිය.මෙම ක්‍රමය මූලික විද්‍යාවේ ප්‍රබල මෙවලමක් ලෙස සලකනු ලබන අතර ලෝහ සහ අනෙකුත් ද්‍රව්‍ය නිෂ්පාදකයින් විසින් භාවිතා කරනු ලැබේ.වඩාත් මෑතක දී, දුම්රිය සහ ගුවන් යානා කොටස්9,10,11,12 වැනි යාන්ත්‍රික සංරචකවල අවශේෂ ආතතීන් හඳුනා ගැනීමට නියුට්‍රෝන විවර්තනය භාවිතා කර ඇත.ප්‍රෝටෝන බහුල ද්‍රව්‍ය මගින් පහසුවෙන් ග්‍රහණය කර ගත හැකි නිසා නියුට්‍රෝන තෙල් හා ගෑස් ළිංවල ද භාවිතා වේ.සිවිල් ඉංජිනේරු විද්‍යාවේදී ද සමාන ක්‍රම භාවිතා වේ.විනාශකාරී නොවන නියුට්‍රෝන පරීක්‍ෂණය ගොඩනැඟිලි, උමං මාර්ග සහ පාලම්වල සැඟවුණු දෝෂ හඳුනාගැනීම සඳහා ඵලදායී මෙවලමකි.නියුට්‍රෝන කදම්භ භාවිතය විද්‍යාත්මක පර්යේෂණ සහ කර්මාන්ත වලදී සක්‍රියව භාවිතා වන අතර ඒවායින් බොහොමයක් ඓතිහාසිකව න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරක භාවිතයෙන් සංවර්ධනය කර ඇත.
කෙසේ වෙතත්, න්‍යෂ්ටික අවිහරණය පිළිබඳ ගෝලීය එකඟතාවයත් සමඟ පර්යේෂණ අරමුණු සඳහා කුඩා ප්‍රතික්‍රියාකාරක තැනීම එන්න එන්නම දුෂ්කර වෙමින් පවතී.එපමණක් නොව, මෑත කාලීන ෆුකුෂිමා අනතුර න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරක තැනීම සමාජීය වශයෙන් පාහේ පිළිගත හැකි තත්ත්වයට පත් කර ඇත.මෙම ප්‍රවණතාවය හා සම්බන්ධව, ත්වරණකාරකවල නියුට්‍රෝන ප්‍රභවයන් සඳහා ඇති ඉල්ලුම වර්ධනය වෙමින් පවතී2.න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරක සඳහා විකල්පයක් ලෙස, විශාල ත්වරණකාරක නියුට්‍රෝන ප්‍රභවයන් කිහිපයක් දැනටමත් ක්‍රියාත්මක වේ14,15.කෙසේ වෙතත්, නියුට්‍රෝන කදම්භවල ගුණ වඩාත් කාර්යක්ෂමව භාවිතා කිරීම සඳහා, කාර්මික සහ විශ්ව විද්‍යාල පර්යේෂණ ආයතනවලට අයත් විය හැකි ත්වරණකාරක, 16 හි සංයුක්ත මූලාශ්‍ර භාවිතය පුළුල් කිරීම අවශ්‍ය වේ.ඇක්සලරේටර් නියුට්‍රෝන ප්‍රභවයන් න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරක සඳහා ආදේශකයක් ලෙස සේවය කිරීමට අමතරව නව හැකියාවන් සහ ක්‍රියාකාරකම් එකතු කර ඇත.උදාහරණයක් ලෙස, ලිනැක් ධාවනය වන උත්පාදක යන්ත්‍රයකට ධාවක කදම්බය හැසිරවීමෙන් පහසුවෙන් නියුට්‍රෝන ධාරාවක් නිර්මාණය කළ හැක.විමෝචනය වූ පසු, නියුට්‍රෝන පාලනය කිරීමට අපහසු වන අතර පසුබිම් නියුට්‍රෝන මගින් ඇති කරන ශබ්දය හේතුවෙන් විකිරණ මිනුම් විශ්ලේෂණය කිරීමට අපහසු වේ.ත්වරණකාරකයක් මගින් පාලනය වන ස්පන්දිත නියුට්‍රෝන මෙම ගැටළුව මග හරියි.ප්‍රෝටෝන ඇක්සලරේටර් තාක්ෂණය මත පදනම් වූ ව්‍යාපෘති කිහිපයක් ලොව පුරා යෝජනා වී ඇත17,18,19.7Li(p, n)7Be සහ 9Be(p, n)9B ප්‍රතික්‍රියා බොහෝ විට ප්‍රෝටෝන-ධාවනය වන සංයුක්ත නියුට්‍රෝන උත්පාදක යන්ත්‍රවල බහුලව භාවිතා වන්නේ ඒවා අන්ත තාප ප්‍රතික්‍රියා වන බැවිනි.ප්‍රෝටෝන කදම්භ උද්දීපනය කිරීමට තෝරා ගත් ශක්තිය එළිපත්ත අගයට වඩා මඳක් ඉහළින් ඇත්නම් අතිරික්ත විකිරණ සහ විකිරණශීලී අපද්‍රව්‍ය අවම කළ හැක.කෙසේ වෙතත්, ඉලක්කගත න්‍යෂ්ටියේ ස්කන්ධය ප්‍රෝටෝනවලට වඩා විශාල වන අතර එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස නියුට්‍රෝන සෑම දිශාවකටම විසිරී යයි.නියුට්‍රෝන ප්‍රවාහයක සමස්ථානික විමෝචනයට සමීප වීම නිසා අධ්‍යයනයේ වස්තුව වෙත නියුට්‍රෝන කාර්යක්ෂමව ප්‍රවාහනය කිරීම වළක්වයි.මීට අමතරව, වස්තුවේ ස්ථානයේ නියුට්රෝනවල අවශ්ය මාත්රාව ලබා ගැනීම සඳහා, චලනය වන ප්රෝටෝන සංඛ්යාව සහ ඒවායේ ශක්තිය යන දෙකම සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි කිරීම අවශ්ය වේ.එහි ප්‍රතිඵලයක් වශයෙන්, ගැමා කිරණ සහ නියුට්‍රෝන විශාල මාත්‍රා විශාල කෝණ හරහා ප්‍රචාරණය වන අතර, එන්ඩොතර්මික් ප්‍රතික්‍රියා වල වාසිය විනාශ කරයි.සාමාන්‍ය ත්වරණකාරකයක් මත ධාවනය වන සංයුක්ත ප්‍රෝටෝන මත පදනම් වූ නියුට්‍රෝන උත්පාදක යන්ත්‍රයකට ප්‍රබල විකිරණ ආවරණ ඇති අතර එය පද්ධතියේ විශාලම කොටස වේ.රියදුරු ප්‍රෝටෝනවල ශක්තිය වැඩි කිරීමේ අවශ්‍යතාවය සාමාන්‍යයෙන් ඇක්සලරේටර් පහසුකමේ ප්‍රමාණයේ අමතර වැඩි වීමක් අවශ්‍ය වේ.
ත්වරණකාරකවල සාම්ප්‍රදායික සංයුක්ත නියුට්‍රෝන ප්‍රභවයන්ගේ සාමාන්‍ය අඩුපාඩු මඟහරවා ගැනීම සඳහා, ප්‍රතිලෝම-චාලක ප්‍රතික්‍රියා යෝජනා ක්‍රමයක් යෝජනා කරන ලදී21.මෙම යෝජනා ක්‍රමයේදී, හයිඩ්‍රොකාබන් ප්ලාස්ටික්, හයිඩ්‍රයිඩ්, හයිඩ්‍රජන් වායුව හෝ හයිඩ්‍රජන් ප්ලාස්මා වැනි හයිඩ්‍රජන් බහුල ද්‍රව්‍ය ඉලක්ක කර ගනිමින් ප්‍රෝටෝන කදම්භයක් වෙනුවට මාර්ගෝපදේශක කදම්භයක් ලෙස බර ලිතියම්-අයන කදම්භයක් භාවිතා කරයි.බෙරිලියම් අයන-ධාවන ලද බාල්ක වැනි විකල්ප සලකා ඇත, කෙසේ වෙතත්, බෙරිලියම් යනු විෂ සහිත ද්රව්යයක් වන අතර එය හැසිරවීමේදී විශේෂ සැලකිල්ලක් අවශ්ය වේ.එබැවින්, ප්‍රතිලෝම-චාලක ප්‍රතික්‍රියා යෝජනා ක්‍රම සඳහා වඩාත් සුදුසු වන්නේ ලිතියම් කදම්භයකි.ලිතියම් න්‍යෂ්ටිවල ගම්‍යතාව ප්‍රෝටෝනවලට වඩා වැඩි බැවින් න්‍යෂ්ටික ඝට්ටන ස්කන්ධ කේන්ද්‍රය නිරන්තරයෙන් ඉදිරියට ගමන් කරන අතර නියුට්‍රෝන ද ඉදිරියට විමෝචනය වේ.මෙම ලක්ෂණය අනවශ්‍ය ගැමා කිරණ සහ අධි කෝණ නියුට්‍රෝන විමෝචනය විශාල වශයෙන් ඉවත් කරයි22.ප්‍රෝටෝන එන්ජිමක සාමාන්‍ය අවස්ථාව සහ ප්‍රතිලෝම චාලක දර්ශනය සංසන්දනය කිරීම රූප සටහන 1 හි දැක්වේ.
ප්‍රෝටෝන සහ ලිතියම් කදම්භ සඳහා නියුට්‍රෝන නිෂ්පාදන කෝණ නිදර්ශනය (Adobe Illustrator CS5, 15.1.0, https://www.adobe.com/products/illustrator.html සමඟ ඇඳ ඇත).(අ) චලනය වන ප්‍රෝටෝන ලිතියම් ඉලක්කයේ වඩා බර පරමාණුවලට පහර දීම නිසා ප්‍රතික්‍රියාවේ ප්‍රතිඵලයක් ලෙස නියුට්‍රෝන ඕනෑම දිශාවකට විසර්ජනය කළ හැක.(b) ප්‍රතිවිරුද්ධව, ලිතියම්-අයන ධාවකයක් හයිඩ්‍රජන් බහුල ඉලක්කයකට බෝම්බ හෙලන්නේ නම්, පද්ධතියේ ස්කන්ධ කේන්ද්‍රයේ අධික ප්‍රවේගය හේතුවෙන් ඉදිරි දිශාවේ පටු කේතුවක නියුට්‍රෝන ජනනය වේ.
කෙසේ වෙතත්, ප්‍රෝටෝන හා සසඳන විට අධික ආරෝපණයක් සහිත බර අයනවල අවශ්‍ය ප්‍රවාහය ජනනය කිරීමේ දුෂ්කරතාවය හේතුවෙන් ප්‍රතිලෝම චාලක නියුට්‍රෝන උත්පාදක කිහිපයක් පමණක් පවතී.මෙම ශාක සියල්ලම ටැන්ඩම් විද්‍යුත් ස්ථිතික ත්වරණකාරක සමඟ ඒකාබද්ධව සෘණ ස්පුටර් අයන ප්‍රභවයන් භාවිතා කරයි.කදම්භ ත්වරණයේ කාර්යක්ෂමතාව වැඩි කිරීමට වෙනත් අයන මූලාශ්‍ර යෝජනා කර ඇත26.ඕනෑම අවස්ථාවක, පවතින ලිතියම්-අයන කදම්භ ධාරාව 100 µA ට සීමා වේ.Li3+27 1 mA භාවිතා කිරීමට යෝජනා කර ඇති නමුත් මෙම අයන කදම්භ ධාරාව මෙම ක්‍රමය මගින් තහවුරු කර නොමැත.තීව්‍රතාවය අනුව, ලිතියම් කදම්භ ත්වරණකාරකවලට උච්ච ප්‍රෝටෝන ධාරාව 10 mA28 ඉක්මවන ප්‍රෝටෝන කදම්භ ත්වරණකාරක සමඟ තරඟ කළ නොහැක.
ලිතියම්-අයන කදම්භයක් මත පදනම් වූ ප්‍රායෝගික සංයුක්ත නියුට්‍රෝන උත්පාදක යන්ත්‍රයක් ක්‍රියාවට නැංවීම සඳහා, සම්පූර්ණයෙන්ම අයන වලින් තොර අධි-තීව්‍රතාවයක් ජනනය කිරීම වාසිදායක වේ.අයන විද්‍යුත් චුම්භක බලවේග මගින් වේගවත් කර මෙහෙයවනු ලබන අතර ඉහළ ආරෝපණ මට්ටමක් වඩා කාර්යක්ෂම ත්වරණයක් ඇති කරයි.Li-ion කදම්භ ධාවකයන්ට 10 mA ට වැඩි Li3+ උපරිම ධාරා අවශ්‍ය වේ.
මෙම කාර්යයේදී, උසස් ප්‍රෝටෝන ත්වරණකාරක සමඟ සැසඳිය හැකි උපරිම ධාරා 35 mA දක්වා Li3+ කදම්භවල ත්වරණය අපි පෙන්නුම් කරමු.මුල් ලිතියම් අයන කදම්භය නිර්මාණය කරන ලද්දේ ලේසර් ඉවත් කිරීම සහ C6+ වේගවත් කිරීම සඳහා මුලින් සංවර්ධනය කරන ලද සෘජු ප්ලාස්මා බද්ධ කිරීමේ යෝජනා ක්‍රමයක් (DPIS) භාවිතා කරමිනි.අභිරුචි-නිර්මාණය කරන ලද රේඩියෝ සංඛ්‍යාත quadrupole linac (RFQ linac) හතර-දඬු අනුනාද ව්‍යුහයක් භාවිතයෙන් නිපදවන ලදී.ත්වරණ කදම්භයේ ගණනය කළ ඉහළ සංශුද්ධතාවයේ කදම්භ ශක්තිය ඇති බව අපි තහවුරු කර ඇත්තෙමු.Li3+ කදම්භය රේඩියෝ සංඛ්‍යාත (RF) ත්වරණකාරකය මඟින් ඵලදායි ලෙස ග්‍රහණය කර වේගවත් කළ පසු, ඉලක්කයෙන් ප්‍රබල නියුට්‍රෝන ප්‍රවාහයක් උත්පාදනය කිරීමට අවශ්‍ය ශක්තිය සැපයීම සඳහා ඊළඟ ලිනැක් (ත්වරණකාරක) කොටස භාවිතා කරයි.
ඉහළ කාර්ය සාධන අයන ත්වරණය හොඳින් ස්ථාපිත තාක්ෂණයකි.නව ඉහළ කාර්යක්ෂම සංයුක්ත නියුට්‍රෝන උත්පාදකයක් සාක්ෂාත් කර ගැනීමේ ඉතිරි කාර්යය වන්නේ සම්පූර්ණයෙන් ඉවත් කරන ලද ලිතියම් අයන විශාල ප්‍රමාණයක් උත්පාදනය කිරීම සහ ත්වරණකාරකයේ RF චක්‍රය සමඟ සමමුහුර්ත වූ අයන ස්පන්දන මාලාවකින් සමන්විත පොකුරු ව්‍යුහයක් සෑදීමයි.මෙම ඉලක්කය සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා නිර්මාණය කර ඇති පරීක්ෂණවල ප්‍රතිඵල පහත උප කොටස් තුනෙහි විස්තර කර ඇත: (1) සම්පූර්ණයෙන්ම ලිතියම් අයන කදම්භයක් උත්පාදනය කිරීම, (2) විශේෂයෙන් නිර්මාණය කරන ලද RFQ ලිනැක් භාවිතයෙන් කදම්භ ත්වරණය සහ (3) විශ්ලේෂණ ත්වරණය එහි අන්තර්ගතය පරීක්ෂා කිරීම සඳහා කදම්භයේ.බෘක්හේවන් ජාතික රසායනාගාරයේ (BNL), අපි රූප සටහන 2 හි පෙන්වා ඇති පර්යේෂණාත්මක සැකසුම ගොඩනඟා ගත්තෙමු.
ලිතියම් කදම්භවල වේගවත් විශ්ලේෂණය සඳහා පර්යේෂණාත්මක සැකසුම පිළිබඳ දළ විශ්ලේෂණය (Inkscape, 1.0.2, https://inkscape.org/ මගින් නිදර්ශනය කර ඇත).දකුණේ සිට වමට, ලේසර්-අබ්ලේටිව් ප්ලාස්මා ලේසර්-ඉලක්ක අන්තර්ක්‍රියා කුටියේ ජනනය කර RFQ ලිනැක් වෙත ලබා දෙනු ලැබේ.RFQ ත්වරණකාරකයට ඇතුළු වූ විට, අයන ප්ලාස්මාවෙන් වෙන් කර ප්ලාවිත කලාපයේ නිස්සාරණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩය සහ RFQ ඉලෙක්ට්‍රෝඩය අතර 52 kV වෝල්ටීයතා වෙනසක් මගින් නිර්මාණය කරන ලද හදිසි විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක් හරහා RFQ ත්වරණකාරකයට එන්නත් කරනු ලැබේ.නිස්සාරණය කරන ලද අයන මීටර් 2ක් දිග RFQ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ භාවිතයෙන් 22 keV/n සිට 204 keV/n දක්වා වේගවත් කරනු ලැබේ.RFQ linac හි නිමැවුමේ ස්ථාපනය කර ඇති ධාරා ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයක් (CT) අයන කදම්භ ධාරාවෙහි විනාශකාරී නොවන මිනුම් සපයයි.කදම්බය චතුරස්‍ර චුම්බක තුනකින් නාභිගත කර ද්විධ්‍රැව චුම්බකයක් වෙත යොමු කර ඇති අතර, එය Li3+ කදම්බය වෙන් කර අනාවරකයට යොමු කරයි.ස්ලිට් එකට පිටුපසින්, ප්‍රවේගකාරී කදම්භය හඳුනා ගැනීම සඳහා ආපසු ඇද ගත හැකි ප්ලාස්ටික් සින්ටිලේටරයක් ​​සහ -400 V දක්වා නැඹුරුවක් සහිත ෆැරඩේ කෝප්පයක් (FC) භාවිතා කරනු ලැබේ.
සම්පූර්ණයෙන්ම අයනීකෘත ලිතියම් අයන (Li3+) ජනනය කිරීම සඳහා එහි තෙවැනි අයනීකරණ ශක්තියට (122.4 eV) වඩා උෂ්ණත්වයක් සහිත ප්ලාස්මාවක් නිර්මාණය කිරීම අවශ්‍ය වේ.අපි ඉහළ උෂ්ණත්ව ප්ලාස්මා නිපදවීමට ලේසර් ඉවත් කිරීම භාවිතා කිරීමට උත්සාහ කළා.ලිතියම් ලෝහය ප්‍රතික්‍රියාශීලී වන අතර විශේෂ හැසිරවීමක් අවශ්‍ය වන බැවින් මෙම වර්ගයේ ලේසර් අයන ප්‍රභවය ලිතියම් අයන කදම්භ උත්පාදනය සඳහා බහුලව භාවිතා නොවේ.රික්ත ලේසර් අන්තර්ක්‍රියා කුටියේ ලිතියම් තීරු ස්ථාපනය කිරීමේදී තෙතමනය සහ වාතය දූෂණය වීම අවම කිරීම සඳහා ඉලක්ක පැටවීමේ පද්ධතියක් අප විසින් සකස් කර ඇත.ද්රව්යවල සියලු සූදානම වියළි ආගන් පාලනය කරන ලද පරිසරයක සිදු කරන ලදී.ලිතියම් තීරු ලේසර් ඉලක්ක කුටියේ ස්ථාපනය කිරීමෙන් පසුව, තීරු ස්පන්දනය කරන ලද Nd:YAG ලේසර් විකිරණයකින් ස්පන්දනයකට 800 mJ ශක්තියකින් විකිරණය කරන ලදී.ඉලක්කය කෙරෙහි අවධානය යොමු කිරීමේදී, ලේසර් බල ඝනත්වය 1012 W/cm2 පමණ ලෙස ගණන් බලා ඇත.ස්පන්දිත ලේසර් රික්තයක් තුළ ඉලක්කයක් විනාශ කරන විට ප්ලාස්මා නිර්මාණය වේ.සම්පූර්ණ 6 ns ලේසර් ස්පන්දනය අතරතුර, ප්‍රධාන වශයෙන් ප්‍රතිලෝම bremsstrahlung ක්‍රියාවලිය හේතුවෙන් ප්ලාස්මාව රත් වෙමින් පවතී.උනුසුම් අවධියේදී බාහිර ක්ෂේත්‍ර සීමා නොකරන බැවින්, ප්ලාස්මාව ත්‍රිමාන වශයෙන් ප්‍රසාරණය වීමට පටන් ගනී.ප්ලාස්මාව ඉලක්කගත පෘෂ්ඨය මත ප්‍රසාරණය වීමට පටන් ගන්නා විට, ප්ලාස්මාවේ ස්කන්ධ කේන්ද්‍රය 600 eV/n ශක්තියක් සහිත ඉලක්ක මතුපිටට ලම්බක ප්‍රවේගයක් ලබා ගනී.උනුසුම් වීමෙන් පසුව, ප්ලාස්මා ඉලක්කයේ සිට අක්ෂීය දිශාවට ගමන් කරයි, සමස්ථානිකව ප්රසාරණය වේ.
රූප සටහන 2 හි පෙන්වා ඇති පරිදි, ඉවත් කිරීමේ ප්ලාස්මා ඉලක්කයට සමාන විභවයක් ඇති ලෝහ භාජනයකින් වට වූ රික්ත පරිමාවක් දක්වා ප්‍රසාරණය වේ.මේ අනුව, ප්ලාස්මා ක්ෂේත්‍ර රහිත කලාපය හරහා RFQ ත්වරණකය දෙසට ගමන් කරයි.ලේසර් විකිරණ කුටීරය සහ RFQ linac අතර අක්ෂීය චුම්බක ක්ෂේත්‍රයක් යොදනු ලබන්නේ රික්තක කුටිය වටා ඇති සොලෙනොයිඩ් දඟරයක් මගිනි.විද්‍යුත් චුම්බක ක්ෂේත්‍රය RFQ විවරය වෙත ලබා දීමේදී ඉහළ ප්ලාස්මා ඝනත්වයක් පවත්වා ගැනීම සඳහා ප්ලාවන ප්ලාස්මාවේ රේඩියල් ප්‍රසාරණය මැඩපවත්වයි.අනෙක් අතට, ප්ලාස්මාව ප්ලාවිතයේදී අක්ෂීය දිශාවට දිගට දිගට ප්ලාස්මාවක් සාදයි.RFQ ඇතුල්වීමේ පිටවීමේ දොරටුව ඉදිරිපිට ප්ලාස්මා අඩංගු ලෝහ භාජනයට අධි වෝල්ටීයතා නැඹුරුවක් යොදනු ලැබේ.RFQ linac මගින් නිසි ත්වරණයක් සඳහා අවශ්‍ය 7Li3+ එන්නත් අනුපාතය සැපයීමට පක්ෂග්‍රාහී වෝල්ටීයතාවය තෝරා ගන්නා ලදී.
එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ඉවත් කරන ලද ප්ලාස්මාවේ 7Li3+ පමණක් නොව අනෙකුත් ආරෝපණ තත්වයන් සහ දූෂක මූලද්‍රව්‍යවල ලිතියම් ද අඩංගු වන අතර ඒවා එකවර RFQ රේඛීය ත්වරණකාරකයට ප්‍රවාහනය කෙරේ.RFQ ලිනැක් භාවිතයෙන් වේගවත් කරන ලද අත්හදා බැලීම් වලට පෙර, ප්ලාස්මාවේ අයනවල සංයුතිය සහ ශක්ති ව්‍යාප්තිය අධ්‍යයනය කිරීම සඳහා නොබැඳි ගුවන් ගමන් (TOF) විශ්ලේෂණයක් සිදු කරන ලදී.සවිස්තරාත්මක විශ්ලේෂණ සැකසුම සහ නිරීක්ෂණය කරන ලද ආරෝපණ බෙදාහැරීම් ක්‍රම කොටසේ පැහැදිලි කර ඇත.විශ්ලේෂණයෙන් පෙන්නුම් කළේ 7Li3+ අයන ප්‍රධාන අංශු වන අතර, එය සියලුම අංශු වලින් 54% ක් පමණ වන අතර, එය රූප සටහන 3 හි පෙන්වා ඇත. විශ්ලේෂණයට අනුව, අයන කදම්භ ප්‍රතිදාන ලක්ෂ්‍යයේ 7Li3+ අයන ධාරාව 1.87 mA ලෙස ගණන් බලා ඇත.වේගවත් කරන ලද පරීක්ෂණ වලදී, 79 mT solenoid ක්ෂේත්‍රයක් ප්‍රසාරණය වන ප්ලාස්මාවට යොදනු ලැබේ.එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ප්ලාස්මාවෙන් ලබාගත් 7Li3+ ධාරාව අනාවරකයේ නිරීක්‍ෂණය වූයේ 30 ගුණයකින් වැඩි විය.
ගුවන් ගමන් කාලය විශ්ලේෂණය මගින් ලබාගත් ලේසර් ජනනය කරන ලද ප්ලාස්මා හි අයන කොටස්.7Li1+ සහ 7Li2+ අයන පිළිවෙළින් අයන කදම්භයේ 5% සහ 25% සෑදේ.6Li අංශුවල අනාවරණය කරගත් කොටස පර්යේෂණාත්මක දෝෂය තුළ ලිතියම් තීරු ඉලක්කයේ 6Li (7.6%) හි ස්වභාවික අන්තර්ගතය සමඟ එකඟ වේ.කුඩා ඔක්සිජන් දූෂණයක් (6.2%) නිරීක්ෂණය කරන ලදී, ප්රධාන වශයෙන් O1+ (2.1%) සහ O2+ (1.5%), ලිතියම් තීරු ඉලක්කයේ මතුපිට ඔක්සිකරණය වීම නිසා විය හැක.
කලින් සඳහන් කළ පරිදි, ලිතියම් ප්ලාස්මා RFQ ලිනැක් වෙත ඇතුළු වීමට පෙර ක්ෂේත්‍ර රහිත කලාපයක ප්ලාවනය වේ.RFQ linac හි ආදානය ලෝහ භාජනයක මිලිමීටර් 6 ක විෂ්කම්භයකින් යුත් සිදුරක් ඇති අතර, නැඹුරු වෝල්ටීයතාව 52 kV වේ.RFQ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ වෝල්ටීයතාව 100 MHz දී ±29 kV වේගයෙන් වෙනස් වුවද, RFQ ත්වරණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩවල සාමාන්‍ය ශුන්‍ය විභවයක් ඇති බැවින් වෝල්ටීයතාව අක්ෂීය ත්වරණයක් ඇති කරයි.විවරය සහ RFQ ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ දාරය අතර මිලිමීටර් 10 ක පරතරය තුළ ජනනය වන ප්‍රබල විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය හේතුවෙන්, විවරයේදී ප්ලාස්මාවෙන් නිස්සාරණය කරනු ලබන්නේ ධනාත්මක ප්ලාස්මා අයන පමණි.සාම්ප්‍රදායික අයන බෙදා හැරීමේ පද්ධතිවල, අයන RFQ ත්වරණකාරකය ඉදිරිපිට සැලකිය යුතු දුරකින් විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක් මගින් ප්ලාස්මාවෙන් වෙන් කරනු ලබන අතර පසුව කදම්භ නාභිගත කිරීමේ මූලද්‍රව්‍යයක් මගින් RFQ විවරය වෙත නාභිගත කෙරේ.කෙසේ වෙතත්, තීව්‍ර නියුට්‍රෝන ප්‍රභවයක් සඳහා අවශ්‍ය තීව්‍ර බර අයන කදම්භ සඳහා, අභ්‍යවකාශ ආරෝපණ බලපෑම් හේතුවෙන් රේඛීය නොවන විකර්ෂක බලවේග, අයන ප්‍රවාහන පද්ධතියේ සැලකිය යුතු කදම්භ ධාරා පාඩු වලට තුඩු දිය හැකි අතර, වේගවත් කළ හැකි උපරිම ධාරාව සීමා කරයි.අපගේ DPIS හි, අධි-තීව්‍රතා අයන RFQ විවරයෙහි පිටවන ස්ථානයට සෘජුවම ප්ලාවන ප්ලාස්මාවක් ලෙස ප්‍රවාහනය කරනු ලැබේ, එබැවින් අභ්‍යවකාශ ආරෝපණය හේතුවෙන් අයන කදම්භයේ පාඩුවක් සිදු නොවේ.මෙම ප්‍රදර්ශනය අතරතුර, DPIS පළමු වරට ලිතියම් අයන කදම්භයකට යොදන ලදී.
RFQ ව්‍යුහය අඩු ශක්ති අධි ධාරා අයන කදම්භ නාභිගත කිරීම සහ වේගවත් කිරීම සඳහා සංවර්ධනය කරන ලද අතර එය පළමු අනුපිළිවෙල ත්වරණය සඳහා ප්‍රමිතිය බවට පත්ව ඇත.අපි 7Li3+ අයන 22 keV/n සිට 204 keV/n දක්වා බද්ධ කිරීමේ ශක්තියකින් වේගවත් කිරීමට RFQ භාවිතා කළෙමු.ප්ලාස්මාවේ අඩු ආරෝපණයක් සහිත ලිතියම් සහ අනෙකුත් අංශු ද ප්ලාස්මාවෙන් නිස්සාරණය කර RFQ විවරය තුළට එන්නත් කළද, RFQ linac මගින් 7Li3+ ට ආසන්න ආරෝපණ-ස්කන්ධ අනුපාතය (Q/A) සහිත අයන වේගවත් කරයි.
අත්තික්කා මත.රූප සටහන 4 හි දැක්වෙන පරිදි, චුම්බක විශ්ලේෂණය කිරීමෙන් පසු RFQ ලිනැක් සහ ෆැරඩේ කෝප්පයේ (FC) නිමැවුමේ වත්මන් ට්‍රාන්ස්ෆෝමරය (CT) මගින් අනාවරණය කරගත් තරංග ආකෘති පෙන්වයි.2. සංඥා අතර කාල මාරුව අනාවරකයේ ස්ථානයේ පියාසර කරන වේලාවේ වෙනස ලෙස අර්ථ දැක්විය හැක.CT හි මනින ලද උපරිම අයන ධාරාව 43 mA විය.RT ස්ථානයේ, ලියාපදිංචි කදම්භයේ ගණනය කළ ශක්තියට වේගවත් වූ අයන පමණක් නොව, ප්‍රමාණවත් තරම් වේගවත් නොවන 7Li3+ හැර අනෙකුත් අයන ද අඩංගු විය හැක.කෙසේ වෙතත්, QD සහ PC මගින් සොයාගත් අයන ධාරා ආකෘතිවල සමානතාවයෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ අයන ධාරාව ප්‍රධාන වශයෙන් ත්වරණය 7Li3+ වලින් සමන්විත වන අතර, PC මත ධාරාවේ උපරිම අගය අඩුවීම QD අතර අයන හුවමාරුවේදී කදම්භ අලාභය හේතුවෙනි. පී.සී.පාඩු මෙය ලියුම් කවර අනුකරණයෙන් ද තහවුරු වේ.7Li3+ කදම්භ ධාරාව නිවැරදිව මැනීම සඳහා, ඊළඟ කොටසේ විස්තර කර ඇති පරිදි කදම්බය ඩයිපෝල් චුම්බකයක් සමඟ විශ්ලේෂණය කරයි.
සීටී (කළු වක්‍රය) සහ එෆ්සී (රතු වක්‍රය) යන අනාවරක ස්ථාන වල සටහන් කර ඇති වේගවත් කදම්භයේ දෝලනය.ලේසර් ප්ලාස්මා උත්පාදනය කිරීමේදී ෆොටෝඩෙක්ටරය මගින් ලේසර් විකිරණ හඳුනාගැනීම මගින් මෙම මිනුම් ක්‍රියාත්මක වේ.කළු වක්‍රය RFQ ලිනැක් ප්‍රතිදානයට සම්බන්ධ CT එකක් මත මනින ලද තරංග ආකාරය පෙන්වයි.RFQ linac වෙත එහි සමීපත්වය හේතුවෙන්, අනාවරකය 100 MHz RF ශබ්දය ලබා ගනී, එබැවින් හඳුනාගැනීමේ සංඥාව මත අධිස්ථාපනය කර ඇති 100 MHz අනුනාද RF සංඥාව ඉවත් කිරීමට 98 MHz අඩු පාස් FFT පෙරහනක් යොදන ලදී.විශ්ලේෂණාත්මක චුම්බකය 7Li3+ අයන කදම්භය යොමු කිරීමෙන් පසු රතු වක්‍රය FC හි තරංග ආකාරය පෙන්වයි.මෙම චුම්බක ක්ෂේත්‍රය තුළ 7Li3+ හැර N6+ සහ O7+ ප්‍රවාහනය කළ හැක.
RFQ ලිනැක්ට පසු අයන කදම්භය චතුරස්‍ර නාභිගත චුම්බක තුනකින් නාභිගත කර පසුව අයන කදම්භයේ ඇති අපද්‍රව්‍ය හුදකලා කිරීම සඳහා ඩයිපෝල් චුම්බක මගින් විශ්ලේෂණය කෙරේ.0.268 T චුම්බක ක්ෂේත්‍රයක් 7Li3+ කදම්භ FC වෙත යොමු කරයි.මෙම චුම්බක ක්ෂේත්‍රයේ හඳුනාගැනීමේ තරංග ආකාරය රූප සටහන 4 හි රතු වක්‍රය ලෙස දක්වා ඇත. උච්ච කදම්භ ධාරාව 35 mA වෙත ළඟා වන අතර එය දැනට පවතින සම්ප්‍රදායික විද්‍යුත් ස්ථිතික ත්වරණකාරකවල නිපදවන සාමාන්‍ය Li3+ කදම්භයකට වඩා 100 ගුණයකට වඩා වැඩිය.කදම්භ ස්පන්දන පළල උපරිමයෙන් අඩක් සම්පූර්ණ පළල 2.0 µs වේ.ඩයිපෝල් චුම්බක ක්ෂේත්‍රයක් සහිත 7Li3+ කදම්භයක් හඳුනාගැනීම සාර්ථක පොකුර සහ කදම්භ ත්වරණය පෙන්නුම් කරයි.ඩයිපෝලයේ චුම්බක ක්ෂේත්‍රය පරිලෝකනය කිරීමේදී FC මගින් අනාවරණය කරගත් අයන කදම්භ ධාරාව රූප සටහන 5 හි පෙන්වා ඇත. අනෙකුත් කඳු මුදුන් වලින් හොඳින් වෙන් වූ පිරිසිදු තනි උච්චයක් නිරීක්ෂණය කරන ලදී.RFQ linac මගින් සැලසුම් ශක්තියට වේගවත් කරන ලද සියලුම අයන එකම වේගයක් ඇති බැවින්, එකම Q/A සහිත අයන කදම්භ ද්විධ්‍රැව චුම්බක ක්ෂේත්‍ර මගින් වෙන් කිරීම අපහසු වේ.එබැවින්, අපට 7Li3+ N6+ හෝ O7+ වලින් වෙන්කර හඳුනාගත නොහැක.කෙසේ වෙතත්, අපද්‍රව්‍ය ප්‍රමාණය අසල්වැසි ආරෝපණ ප්‍රාන්තවලින් තක්සේරු කළ හැකිය.උදාහරණයක් ලෙස, N7+ සහ N5+ පහසුවෙන් වෙන් කළ හැකි අතර, N6+ අපිරිසිදුකමේ කොටසක් විය හැකි අතර N7+ සහ N5+ මෙන් සමාන ප්‍රමාණයකින් පවතිනු ඇතැයි අපේක්ෂා කෙරේ.ඇස්තමේන්තුගත පරිසර දූෂණ මට්ටම 2% පමණ වේ.
ඩයිපෝල් චුම්බක ක්ෂේත්‍රයක් පරිලෝකනය කිරීමෙන් ලබාගත් කදම්භ සංරචක වර්ණාවලි.0.268 T හි උපරිමය 7Li3+ සහ N6+ ට අනුරූප වේ.උච්ච පළල ස්ලිට් මත කදම්භයේ විශාලත්වය මත රඳා පවතී.පුළුල් මුදුන් තිබියදීත්, 7Li3+ 6Li3+, O6+ සහ N5+ වලින් හොඳින් වෙන් වන නමුත් O7+ සහ N6+ වලින් දුර්වල ලෙස වෙන් වේ.
FC ඇති ස්ථානයේ, කදම්භ පැතිකඩ ප්ලග්-ඉන් සින්ටිලේටරයකින් තහවුරු කර ඇති අතර රූප සටහන 6 හි පෙන්වා ඇති පරිදි වේගවත් ඩිජිටල් කැමරාවකින් පටිගත කරන ලදී. 35 mA ධාරාවක් සහිත 7Li3+ ස්පන්දිත කදම්භය ගණනය කළ RFQ වෙත වේගවත් වන බව පෙන්වයි. 204 keV/n ශක්තිය, එය 1.4 MeV ට අනුරූප වන අතර FC අනාවරකයට සම්ප්‍රේෂණය වේ.
පූර්ව FC සින්ටිලේටර් තිරයක් මත නිරීක්ෂණය කරන ලද බීම් පැතිකඩ (Fiji, 2.3.0, https://imagej.net/software/fiji/ විසින් වර්ණ ගන්වා ඇත).Li3+ අයන කදම්භයේ ත්වරණය සැලසුම් ශක්තිය RFQ වෙත යොමු කිරීම සඳහා විශ්ලේෂණාත්මක ඩයිපෝල් චුම්බකයේ චුම්බක ක්ෂේත්‍රය සුසර කරන ලදී.හරිත ප්‍රදේශයේ නිල් පැහැති තිත් ඇති වන්නේ දෝෂ සහිත සින්ටිලේටර් ද්‍රව්‍ය මගිනි.
ඝන ලිතියම් තීරු මතුපිට ලේසර් ඉවත් කිරීම මගින් අපි 7Li3+ අයන උත්පාදනය ලබා ගත් අතර, DPIS භාවිතයෙන් විශේෂයෙන් නිර්මාණය කරන ලද RFQ ලිනැක් සමඟ අධි ධාරා අයන කදම්භයක් අල්ලාගෙන වේගවත් කරන ලදී.1.4 MeV කදම්භ ශක්තියකදී, චුම්බක විශ්ලේෂණයෙන් පසු FC වෙත ළඟා වූ 7Li3+ උපරිම ධාරාව 35 mA විය.ප්‍රතිලෝම චාලක විද්‍යාව සහිත නියුට්‍රෝන ප්‍රභවයක් ක්‍රියාත්මක කිරීමේ වැදගත්ම කොටස පර්යේෂණාත්මකව ක්‍රියාත්මක කර ඇති බව මෙයින් තහවුරු වේ.පත්‍රිකාවේ මෙම කොටසෙහි, අධි ශක්ති ත්වරණකාරක සහ නියුට්‍රෝන ඉලක්ක මධ්‍යස්ථාන ඇතුළුව සංයුක්ත නියුට්‍රෝන ප්‍රභවයක සම්පූර්ණ සැලසුම සාකච්ඡා කරනු ඇත.නිර්මාණය පදනම් වී ඇත්තේ අපගේ රසායනාගාරයේ පවතින පද්ධති සමඟ ලබාගත් ප්රතිඵල මත ය.ලිතියම් තීරු සහ RFQ linac අතර දුර කෙටි කිරීම මගින් අයන කදම්භයේ උච්ච ධාරාව තවදුරටත් වැඩි කළ හැකි බව සටහන් කළ යුතුය.සහල්.7 ත්වරණකාරකයේ යෝජිත සංයුක්ත නියුට්‍රෝන ප්‍රභවයේ සම්පූර්ණ සංකල්පය නිදර්ශනය කරයි.
ත්වරණකාරකයේ යෝජිත සංයුක්ත නියුට්‍රෝන ප්‍රභවයේ සංකල්පීය සැලසුම (Freecad, 0.19, https://www.freecadweb.org/ විසින් ඇද ගන්නා ලදී).දකුණේ සිට වමට: ලේසර් අයන ප්‍රභවය, සොලෙනොයිඩ් චුම්බකය, RFQ ලිනැක්, මධ්‍යම ශක්ති කදම්භ හුවමාරුව (MEBT), IH ලිනැක් සහ නියුට්‍රෝන උත්පාදනය සඳහා අන්තර්ක්‍රියා කුටිය.නිපදවන නියුට්‍රෝන කදම්භවල පටු ලෙස යොමු වූ ස්වභාවය හේතුවෙන් විකිරණ ආරක්ෂණය මූලික වශයෙන් ඉදිරි දිශාවට සපයනු ලැබේ.
RFQ linac පසු, අන්තර්-ඩිජිටල් H-ව්‍යුහය (IH linac)30 linac තවදුරටත් ත්වරණය කිරීමට සැලසුම් කර ඇත.IH linacs නිශ්චිත පරාසයක වේගයකින් ඉහළ විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර අනුක්‍රමණයක් සැපයීම සඳහා π-මාදිලි ප්ලාවිත නල ව්‍යුහයක් භාවිතා කරයි.සංකල්පීය අධ්‍යයනය 1D කල්පවත්නා ගතික අනුකරණය සහ 3D කවච අනුකරණය මත පදනම්ව සිදු කරන ලදී.ගණනය කිරීම්වලින් පෙනී යන්නේ සාධාරණ ප්ලාවිත නල වෝල්ටීයතාවයක් (450 kV ට අඩු) සහ ශක්තිමත් නාභිගත කරන චුම්බකයක් සහිත 100 MHz IH ලිනැක් එකකට මීටර් 1.8 ක දුරින් 40 mA කදම්භයක් 1.4 සිට 14 MeV දක්වා වේගවත් කළ හැකි බවයි.ත්වරණ දාමයේ අවසානයේ බලශක්ති බෙදා හැරීම ± 0.4 MeV ලෙස ඇස්තමේන්තු කර ඇති අතර, එය නියුට්‍රෝන පරිවර්තන ඉලක්කය මගින් නිපදවන නියුට්‍රෝන වල ශක්ති වර්ණාවලියට සැලකිය යුතු ලෙස බලපාන්නේ නැත.මීට අමතරව, මධ්‍යම ප්‍රමාණයේ සහ ප්‍රමාණයේ හතරැස් චුම්බකයක් සඳහා සාමාන්‍යයෙන් අවශ්‍ය වන ප්‍රමාණයට වඩා කුඩා කදම්භ ස්ථානයකට කදම්බය නාභිගත කිරීමට තරම් කදම්භ විමෝචනය අඩුය.RFQ ලිනැක් සහ IH ලිනැක් අතර මධ්‍යම ශක්ති කදම්භ (MEBT) සම්ප්‍රේෂණයේදී, කදම්භ සැකසීමේ ව්‍යුහය පවත්වා ගැනීම සඳහා කදම්භ අනුනාදකය භාවිතා කරයි.පැති කදම්භයේ ප්‍රමාණය පාලනය කිරීම සඳහා හතරැස් චුම්බක තුනක් භාවිතා වේ.මෙම සැලසුම් උපාය බොහෝ ත්වරණකාරක31,32,33 භාවිතා කර ඇත.අයන ප්‍රභවයේ සිට ඉලක්ක කුටිය දක්වා සම්පූර්ණ පද්ධතියේ සම්පූර්ණ දිග මීටර් 8 ට වඩා අඩු යැයි ගණන් බලා ඇති අතර, එය සම්මත අර්ධ ට්‍රේලර් ට්‍රක් රථයකට ගැලපේ.
නියුට්‍රෝන පරිවර්තන ඉලක්කය රේඛීය ත්වරණයට පසුව සෘජුවම ස්ථාපනය කෙරේ.අපි ප්‍රතිලෝම චාලක අවස්ථා භාවිතා කරමින් පෙර අධ්‍යයනයන් මත පදනම් වූ ඉලක්ක ස්ථාන සැලසුම් සාකච්ඡා කරමු23.වාර්තා කරන ලද පරිවර්තන ඉලක්කවලට ඝන ද්‍රව්‍ය (පොලිප්‍රොපිලීන් (C3H6) සහ ටයිටේනියම් හයිඩ්‍රයිඩ් (TiH2)) සහ වායුමය ඉලක්ක පද්ධති ඇතුළත් වේ.සෑම ඉලක්කයකටම වාසි සහ අවාසි ඇත.ඝන ඉලක්ක නිශ්චිත ඝනකම පාලනය කිරීමට ඉඩ සලසයි.ඉලක්කය තුනී වන තරමට නියුට්‍රෝන නිෂ්පාදනයේ අවකාශීය සැකැස්ම වඩාත් නිවැරදි වේ.කෙසේ වෙතත්, එවැනි ඉලක්ක තවමත් යම් තරමක අනවශ්‍ය න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියා සහ විකිරණ තිබිය හැක.අනෙක් අතට, හයිඩ්‍රජන් ඉලක්කයකට න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාවේ ප්‍රධාන නිෂ්පාදනය වන 7Be නිෂ්පාදනය ඉවත් කිරීමෙන් පිරිසිදු පරිසරයක් සැපයිය හැකිය.කෙසේ වෙතත්, හයිඩ්‍රජන් දුර්වල බාධක හැකියාවක් ඇති අතර ප්‍රමාණවත් ශක්තියක් මුදා හැරීම සඳහා විශාල භෞතික දුරක් අවශ්‍ය වේ.මෙය TOF මිනුම් සඳහා තරමක් අවාසිදායකය.මීට අමතරව, හයිඩ්‍රජන් ඉලක්කයක් මුද්‍රා කිරීම සඳහා තුනී පටලයක් භාවිතා කරන්නේ නම්, තුනී පටලය සහ සිද්ධි ලිතියම් කදම්භයෙන් ජනනය වන ගැමා කිරණවල ශක්ති හානිය සැලකිල්ලට ගැනීම අවශ්‍ය වේ.
LICORNE පොලිප්‍රොපිලීන් ඉලක්ක භාවිතා කරන අතර ඉලක්ක පද්ධතිය ටැන්ටලම් ෆොයිල් වලින් මුද්‍රා කර ඇති හයිඩ්‍රජන් සෛල දක්වා වැඩි දියුණු කර ඇත.7Li34 සඳහා 100 nA කදම්භ ධාරාවක් උපකල්පනය කළහොත්, ඉලක්ක පද්ධති දෙකටම 107 n/s/sr දක්වා නිපදවිය හැක.අපි මෙම හිමිකම් කියන නියුට්‍රෝන අස්වැන්න පරිවර්තනය අපගේ යෝජිත නියුට්‍රෝන ප්‍රභවයට යෙදුවොත්, එක් එක් ලේසර් ස්පන්දනය සඳහා 7 × 10-8 C ලිතියම් ධාවනය වන කදම්භයක් ලබා ගත හැක.මෙයින් අදහස් කරන්නේ තත්පරයකට දෙවරක් පමණක් ලේසර් වෙඩි තැබීමෙන් LICORNE හට අඛණ්ඩ කදම්භයකින් එක තත්පරයකින් නිපදවිය හැකි නියුට්‍රෝන වලට වඩා 40% වැඩි නියුට්‍රෝන නිපදවන බවයි.ලේසර් උත්තේජක සංඛ්යාතය වැඩි කිරීමෙන් සම්පූර්ණ ප්රවාහය පහසුවෙන් වැඩි කළ හැක.වෙළඳපොලේ 1 kHz ලේසර් පද්ධතියක් ඇතැයි අපි උපකල්පනය කරන්නේ නම්, සාමාන්‍ය නියුට්‍රෝන ප්‍රවාහය පහසුවෙන් 7 × 109 n/s/sr දක්වා පරිමාණය කළ හැක.
ප්ලාස්ටික් ඉලක්ක සහිත ඉහළ පුනරාවර්තන අනුපාත පද්ධති භාවිතා කරන විට, ඉලක්ක මත තාප උත්පාදනය පාලනය කිරීම අවශ්ය වේ, උදාහරණයක් ලෙස, පොලිප්රොපිලීන් 145-175 ° C අඩු ද්රවාංකයක් සහ 0.1-0.22 W/ අඩු තාප සන්නායකතාවක් ඇත. m/K.14 MeV ලිතියම්-අයන කදම්භයක් සඳහා, 7 µm ඝන පොලිප්‍රොපිලීන් ඉලක්කයක් ප්‍රතික්‍රියා එළිපත්තට (13.098 MeV) කදම්භ ශක්තිය අඩු කිරීමට ප්‍රමාණවත් වේ.ඉලක්කය මත එක් ලේසර් වෙඩි තැබීමකින් උත්පාදනය කරන ලද අයනවල සම්පූර්ණ බලපෑම සැලකිල්ලට ගනිමින්, පොලිප්‍රොපිලීන් හරහා ලිතියම් අයනවල ශක්තිය මුදා හැරීම 64 mJ / ස්පන්දනය ලෙස ගණන් බලා ඇත.මිලිමීටර් 10 ක විෂ්කම්භයක් සහිත රවුමක සියලු ශක්තිය මාරු කරනු ලැබේ යැයි උපකල්පනය කළහොත්, සෑම ස්පන්දනයක්ම ආසන්න වශයෙන් 18 K / ස්පන්දනයක උෂ්ණත්වය ඉහළ යාමකට අනුරූප වේ.පොලිප්‍රොපිලීන් ඉලක්ක මත බලශක්ති මුදා හැරීම පදනම් වී ඇත්තේ විකිරණ හෝ වෙනත් තාප අලාභ නොමැතිව සියලුම බලශක්ති පාඩු තාපය ලෙස ගබඩා කර ඇති බවට වන සරල උපකල්පනය මත ය.තත්පරයකට ස්පන්දන ගණන වැඩි කිරීම සඳහා තාපය ගොඩනැගීම ඉවත් කිරීම අවශ්‍ය වන බැවින්, එම ලක්ෂ්‍යයේදීම ශක්තිය මුදා හැරීම වැළැක්වීමට තීරු ඉලක්ක භාවිතා කළ හැක23.ලේසර් පුනරාවර්තන වේගය 100 Hz සහිත ඉලක්කයක් මත මිලිමීටර් 10 කදම්භ ස්ථානයක් උපකල්පනය කළහොත්, පොලිප්‍රොපිලීන් පටියේ ස්කෑනිං වේගය 1 m/s වේ.කදම්භ ස්ථාන අතිච්ඡාදනය වීමට ඉඩ දෙන්නේ නම්, ඉහළ පුනරාවර්තන අනුපාත සිදුවිය හැක.
අපි හයිඩ්‍රජන් බැටරි සමඟ ඉලක්ක ද විමර්ශනය කළෙමු, මන්ද යත් ඉලක්කයට හානි නොකර ශක්තිමත් ධාවක කදම්භ භාවිතා කළ හැකි බැවිනි.නියුට්‍රෝන කදම්භය වායු කුටීරයේ දිග සහ ඇතුළත ඇති හයිඩ්‍රජන් පීඩනය වෙනස් කිරීමෙන් පහසුවෙන් සුසර කළ හැක.ඉලක්කයේ වායුමය කලාපය රික්තයෙන් වෙන් කිරීම සඳහා සිහින් ලෝහ තීරු බොහෝ විට ත්වරණකාරකවල භාවිතා වේ.එබැවින්, තීරු මත බලශක්ති පාඩු සඳහා වන්දි ගෙවීම සඳහා සිද්ධි ලිතියම්-අයන කදම්භයේ ශක්තිය වැඩි කිරීම අවශ්ය වේ.වාර්තාව 35 හි විස්තර කර ඇති ඉලක්ක එකලස් කිරීම 1.5 atm හි H2 වායු පීඩනයක් සහිත සෙන්ටිමීටර 3.5 ක් දිග ඇලුමිනියම් බහාලුමකින් සමන්විත විය.16.75 MeV ලිතියම් අයන කදම්භය වායු සිසිලන 2.7 µm Ta foil හරහා බැටරියට ඇතුළු වන අතර බැටරියේ අවසානයේ ඇති ලිතියම් අයන කදම්භයේ ශක්තිය ප්‍රතික්‍රියා එළිපත්ත දක්වා අඩු වේ.ලිතියම්-අයන බැටරි වල කදම්භ ශක්තිය 14.0 MeV සිට 16.75 MeV දක්වා වැඩි කිරීම සඳහා IH linac සෙන්ටිමීටර 30 කින් පමණ දිගු කිරීමට සිදු විය.
වායු සෛල ඉලක්ක වලින් නියුට්‍රෝන විමෝචනය කිරීම ද අධ්‍යයනය කරන ලදී.ඉහත සඳහන් කළ LICORNE වායු ඉලක්ක සඳහා, GEANT436 සමාකරණ මඟින් [37] රූප සටහන 1 හි පෙන්වා ඇති පරිදි, කේතුව තුළ ඉහළ දිශානුගත නියුට්‍රෝන ජනනය වන බව පෙන්නුම් කරයි.යොමු 35 ප්‍රධාන කදම්භයේ ප්‍රචාරණ දිශාවට සාපේක්ෂව 19.5°ක උපරිම කේතු විවරයක් සහිත 0.7 සිට 3.0 MeV දක්වා ශක්ති පරාසය පෙන්වයි.ඉහළ දිශානුගත නියුට්‍රෝන බොහෝ කෝණවල ආවරණ ද්‍රව්‍ය ප්‍රමාණය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කළ හැකි අතර, ව්‍යුහයේ බර අඩු කර මිනුම් උපකරණ ස්ථාපනය කිරීමේදී වැඩි නම්‍යශීලී බවක් ලබා දේ.විකිරණ ආරක්ෂණයේ දෘෂ්ටි කෝණයෙන්, නියුට්‍රෝන වලට අමතරව, මෙම වායුමය ඉලක්කය කේන්ද්‍රගත ඛණ්ඩාංක පද්ධතියේ සමස්ථානික වශයෙන් 478 keV ගැමා කිරණ විමෝචනය කරයි38.මෙම γ-කිරණ 7Be ක්ෂය වීම සහ 7Li deexcitation හි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස නිපදවනු ලැබේ, එය ප්‍රාථමික Li කදම්බය ආදාන කවුළුව Ta වදින විට සිදු වේ.කෙසේ වෙතත්, ඝන 35 Pb/Cu සිලින්ඩරාකාර collimator එකතු කිරීමෙන්, පසුබිම සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කළ හැක.
විකල්ප ඉලක්කයක් ලෙස, කෙනෙකුට ප්ලාස්මා කවුළුවක් [39, 40] භාවිතා කළ හැකි අතර, එය ඝන ඉලක්කවලට වඩා පහත් වුවද සාපේක්ෂ ඉහළ හයිඩ්‍රජන් පීඩනයක් සහ නියුට්‍රෝන උත්පාදනයේ කුඩා අවකාශීය කලාපයක් ලබා ගැනීමට හැකි වේ.
අපි GEANT4 භාවිතයෙන් ලිතියම් අයන කදම්භයක අපේක්ෂිත බලශක්ති ව්‍යාප්තිය සහ කදම්භ ප්‍රමාණය සඳහා නියුට්‍රෝන පරිවර්තන ඉලක්කගත විකල්ප විමර්ශනය කරමින් සිටිමු.අපගේ සමාකරණ මගින් නියුට්‍රෝන ශක්තියේ ස්ථාවර ව්‍යාප්තියක් සහ ඉහත සාහිත්‍යයේ හයිඩ්‍රජන් ඉලක්ක සඳහා කෝණික ව්‍යාප්තියක් පෙන්වයි.ඕනෑම ඉලක්ක පද්ධතියක, හයිඩ්‍රජන් පොහොසත් ඉලක්කයක් මත ප්‍රබල 7Li3+ කදම්භයක් මගින් මෙහෙයවනු ලබන ප්‍රතිලෝම චාලක ප්‍රතික්‍රියාවක් මගින් ඉහළ දිශානුගත නියුට්‍රෝන නිපදවිය හැක.එබැවින්, දැනටමත් පවතින තාක්ෂණයන් ඒකාබද්ධ කිරීමෙන් නව නියුට්රෝන මූලාශ්ර ක්රියාත්මක කළ හැකිය.
ලේසර් ප්‍රකිරණ තත්ත්‍වයන් වේගවත් නිරූපණයට පෙර අයන කදම්භ උත්පාදන අත්හදා බැලීම් ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කරන ලදී.ලේසර් යනු ඩෙස්ක්ටොප් නැනෝ තත්පර Nd:YAG පද්ධතියක් වන අතර ලේසර් බල ඝනත්වය 1012 W/cm2, මූලික තරංග ආයාමය 1064 nm, ස්ථාන ශක්තිය 800 mJ සහ ස්පන්දන කාලය 6 ns.ඉලක්කය මත ලප විෂ්කම්භය 100 µm ලෙස ඇස්තමේන්තු කර ඇත.ලිතියම් ලෝහය (ඇල්ෆා ඊසර්, 99.9% පිරිසිදු) තරමක් මෘදු බැවින්, නිශ්චිතව කැපූ ද්‍රව්‍ය අච්චුවට තද කරනු ලැබේ.තීරු මානයන් 25 mm × 25 mm, ඝණකම 0.6 mm.ලේසර් පහරක් එල්ල වූ විට ඉලක්කයේ මතුපිට ආවාටයක් වැනි හානියක් සිදු වේ, එබැවින් ඉලක්කය මෝටර්රථ වේදිකාවක් මඟින් චලනය වන අතර සෑම ලේසර් පහරක් සමඟම ඉලක්කයේ මතුපිට නැවුම් කොටසක් ලබා දේ.අවශේෂ වායුව හේතුවෙන් නැවත සංයෝජනය වීම වළක්වා ගැනීම සඳහා, කුටියේ පීඩනය 10-4 Pa පරාසයට වඩා පහළින් තබා ඇත.
ලේසර් ප්ලාස්මාවේ ආරම්භක පරිමාව කුඩා වේ, මන්ද ලේසර් පැල්ලමෙහි විශාලත්වය 100 μm වන අතර එය උත්පාදනය වූ පසු ns 6 ක් ඇතුළත වේ.පරිමාව නිශ්චිත ලක්ෂ්‍යයක් ලෙස ගෙන පුළුල් කළ හැකිය.අනාවරකය ඉලක්ක මතුපිට සිට xm දුරින් තැබුවහොත්, ලැබුණු සංඥා සම්බන්ධතාවයට කීකරු වේ: අයන ධාරාව I, අයන පැමිණීමේ කාලය t, සහ ස්පන්දන පළල τ.
උත්පාදනය කරන ලද ප්ලාස්මාව FC සහ ශක්ති අයන විශ්ලේෂකය (EIA) සමඟ TOF ක්‍රමය මගින් අධ්‍යයනය කරන ලදී ලේසර් ඉලක්කයෙන් මීටර් 2.4 ක් සහ මීටර් 3.85 ක් දුරින් පිහිටා ඇත.FC සතුව ඉලෙක්ට්‍රෝන වැළැක්වීම සඳහා -5 kV මගින් පක්ෂග්‍රාහී suppressor grid එකක් ඇත.EIA සතුව අංශක 90ක විද්‍යුත් ස්ථිතික පරාවර්තකයක් ඇත, එය එකම වෝල්ටීයතාවයක් සහිත නමුත් ප්‍රතිවිරුද්ධ ධ්‍රැවීයතාවක් ඇති කොක්සියල් ලෝහ සිලින්ඩරාකාර ඉලෙක්ට්‍රෝඩ දෙකකින් සමන්විත වේ.ප්‍රසාරණය වන ප්ලාස්මා ස්ලට් පිටුපස ඇති පරාවර්තකයට යොමු කර සිලින්ඩරය හරහා ගමන් කරන විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය මගින් අපගමනය වේ.E/z = eKU සම්බන්ධතාවය තෘප්තිමත් කරන අයන ද්විතීයික ඉලෙක්ට්‍රෝන ගුණකය (SEM) (Hamamatsu R2362) භාවිතයෙන් අනාවරණය කර ගනී, එහිදී E, z, e, K, සහ U යනු අයන ශක්තිය, ආරෝපණ තත්ත්වය සහ ආරෝපණය EIA ජ්‍යාමිතික සාධක වේ. .ඉලෙක්ට්රෝන, පිළිවෙලින්, සහ ඉලෙක්ට්රෝඩ අතර විභව වෙනස.ඩිෆ්ලෙක්ටරය හරහා වෝල්ටීයතාව වෙනස් කිරීමෙන්, ප්ලාස්මාවේ අයනවල ශක්තිය සහ ආරෝපණ ව්යාප්තිය ලබා ගත හැකිය.ස්වීප් වෝල්ටීයතා U/2 EIA 0.2 V සිට 800 V දක්වා පරාසයක පවතී, එය ආරෝපණ තත්ත්වයකට 4 eV සිට 16 keV දක්වා පරාසයක අයන ශක්තියකට අනුරූප වේ.
"සම්පූර්ණයෙන් ඉවත් කරන ලද ලිතියම් කදම්භ උත්පාදනය" යන කොටසේ විස්තර කර ඇති ලේසර් විකිරණ තත්වයන් යටතේ විශ්ලේෂණය කරන ලද අයනවල ආරෝපණ තත්වයේ බෙදා හැරීම් Fig.8.
අයන ආරෝපණ තත්ත්වය බෙදා හැරීම විශ්ලේෂණය කිරීම.මෙහි අයන ධාරා ඝනත්ව කාල පැතිකඩ EIA සමඟ විශ්ලේෂණය කර සමීකරණය භාවිතයෙන් ලිතියම් තීරුවේ සිට මීටර් 1ක් පරිමාණය කර ඇත.(1) සහ (2)."සම්පූර්ණයෙන්ම පිටකරන ලද ලිතියම් කදම්භයක් උත්පාදනය" කොටසේ විස්තර කර ඇති ලේසර් විකිරණ තත්වයන් භාවිතා කරන්න.එක් එක් ධාරා ඝනත්වය අනුකලනය කිරීමෙන්, ප්ලාස්මා හි අයනවල අනුපාතය ගණනය කරන ලදී, රූප සටහන 3 හි පෙන්වා ඇත.
ලේසර් අයන මූලාශ්‍රවලට අධික ආරෝපණයක් සහිත තීව්‍ර බහු-mA අයන කදම්භයක් ලබා දිය හැක.කෙසේ වෙතත්, අභ්යවකාශ ආරෝපණ විකර්ෂණය හේතුවෙන් කදම්බ බෙදා හැරීම ඉතා අපහසු වේ, එබැවින් එය බහුලව භාවිතා නොවීය.සාම්ප්‍රදායික යෝජනා ක්‍රමයේදී, අයන කදම්භ ප්ලාස්මාවෙන් නිස්සාරණය කර ප්‍රාථමික ත්වරණකය වෙත ප්‍රවාහනය කරනු ලබන්නේ නාභිගත කරන චුම්බක කිහිපයක් සහිත කදම්භ රේඛාවක් ඔස්සේ අයන කදම්භයේ පිකප් හැකියාවට අනුව හැඩ ගැන්වීම සඳහාය.අභ්‍යවකාශ ආරෝපණ බල කදම්භ වලදී, කදම්බ රේඛීය නොවන ලෙස අපසරනය වන අතර, විශේෂයෙන් අඩු ප්‍රවේග කලාපයේ බරපතල කදම්භ පාඩු නිරීක්ෂණය කරනු ලැබේ.වෛද්‍ය කාබන් ත්වරක සංවර්ධනය කිරීමේදී මෙම ගැටලුව මඟහරවා ගැනීම සඳහා නව DPIS41 කදම්භ බෙදා හැරීමේ යෝජනා ක්‍රමයක් යෝජනා කෙරේ.නව නියුට්‍රෝන ප්‍රභවයකින් බලගතු ලිතියම්-අයන කදම්භයක් වේගවත් කිරීම සඳහා අපි මෙම තාක්ෂණය යොදා ගෙන ඇත.
රූපයේ දැක්වෙන පරිදි.4, ප්ලාස්මා උත්පාදනය සහ පුළුල් වන අවකාශය ලෝහ භාජනයකින් වට වී ඇත.සංවෘත අවකාශය සොලෙනොයිඩ් දඟරයේ ඇතුළත පරිමාව ඇතුළුව RFQ අනුනාදකයට ඇතුල් වන ස්ථානය දක්වා විහිදේ.කන්ටේනරය සඳහා 52 kV වෝල්ටීයතාවයක් යොදන ලදී.RFQ අනුනාදකය තුළ, අයන RFQ භූගත කිරීමෙන් මිලිමීටර් 6 ක විෂ්කම්භයකින් යුත් සිදුරක් හරහා විභවය මගින් ඇද ගනු ලැබේ.අයන ප්ලාස්මා තත්වයේ ප්‍රවාහනය කරන බැවින් කදම්භ රේඛාවේ රේඛීය නොවන විකර්ෂක බලවේග ඉවත් කරනු ලැබේ.මීට අමතරව, ඉහත සඳහන් කළ පරිදි, අපි නිස්සාරණය විවරයෙහි අයනවල ඝනත්වය පාලනය කිරීම සහ වැඩි කිරීම සඳහා DPIS සමඟ ඒකාබද්ධව solenoid ක්ෂේත්රයක් යෙදුවෙමු.
RFQ ත්වරණකාරකය fig හි පෙන්වා ඇති පරිදි සිලින්ඩරාකාර රික්තක කුටීරයකින් සමන්විත වේ.9a.එහි ඇතුළත, ඔක්සිජන් රහිත තඹ දඬු හතරක් කදම්භ අක්ෂය වටා චතුරස්රාකාර සමමිතිකව තබා ඇත (රූපය 9b).කූරු 4 ක් සහ කුටි අනුනාදිත RF පරිපථයක් සාදයි.ප්‍රේරිත RF ක්ෂේත්‍රය සැරයටිය හරහා කාලය වෙනස් වන වෝල්ටීයතාවයක් නිර්මාණය කරයි.අක්ෂය වටා කල්පවත්නා ලෙස තැන්පත් කර ඇති අයන චතුරස්‍ර ක්ෂේත්‍රය මගින් පාර්ශ්වීයව රඳවා ඇත.ඒ සමගම, දණ්ඩේ කෙළවර අක්ෂීය විද්යුත් ක්ෂේත්රයක් නිර්මාණය කිරීම සඳහා මොඩියුලේට් කර ඇත.අක්ෂීය ක්ෂේත්‍රය එන්නත් කරන ලද අඛණ්ඩ කදම්බය කදම්භයක් ලෙස හැඳින්වෙන කදම්භ ස්පන්දන මාලාවකට බෙදයි.සෑම කදම්භයක්ම නිශ්චිත RF චක්‍රීය කාලයක් (10 ns) තුළ අඩංගු වේ.රේඩියෝ සංඛ්‍යාත කාල සීමාව අනුව යාබද කදම්භ පරතරය ඇත.RFQ linac තුළ, ලේසර් අයන ප්‍රභවයකින් 2 µs කදම්භයක් කිරණ 200 ක අනුක්‍රමයක් බවට පරිවර්තනය වේ.එවිට කදම්භය ගණනය කරන ලද ශක්තියට වේගවත් වේ.
රේඛීය ත්වරණකාරකය RFQ.(අ) (වමේ) RFQ linac කුටියේ බාහිර දර්ශනය.(ආ) (දකුණ) කුටියේ හතරේ දඬු ඉලෙක්ට්රෝඩය.
RFQ linac හි ප්‍රධාන සැලසුම් පරාමිතීන් වන්නේ සැරයටිය වෝල්ටීයතාවය, අනුනාද සංඛ්‍යාතය, කදම්භ සිදුරු අරය සහ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ මොඩියුලේෂන් ය.සැරයටිය ± 29 kV වෝල්ටීයතාවයක් තෝරන්න, එවිට එහි විද්යුත් ක්ෂේත්රය විද්යුත් බිඳවැටීමේ සීමාවට වඩා අඩුය.අනුනාද සංඛ්‍යාතය අඩු වන තරමට පාර්ශ්වික නාභිගත කිරීමේ බලය වැඩි වන අතර සාමාන්‍ය ත්වරණ ක්ෂේත්‍රය කුඩා වේ.විශාල විවර රේඩිය මඟින් කදම්භ ප්‍රමාණය වැඩි කිරීමට හැකි වන අතර, ඒ අනුව කුඩා අවකාශ ආරෝපණ විකර්ෂණය හේතුවෙන් කදම්භ ධාරාව වැඩි කරයි.අනෙක් අතට, විශාල විවර රේඩියකට RFQ ලිනැක් බල ගැන්වීමට වැඩි RF බලයක් අවශ්‍ය වේ.මීට අමතරව, එය වෙබ් අඩවියේ ගුණාත්මක අවශ්යතා මගින් සීමා වේ.මෙම ශේෂයන් මත පදනම්ව, අධි-ධාරා කදම්භ ත්වරණය සඳහා අනුනාද සංඛ්‍යාතය (100 MHz) සහ විවරය අරය (මි.මී. 4.5) තෝරා ගන්නා ලදී.කදම්භ අලාභය අවම කිරීමට සහ ත්වරණ කාර්යක්ෂමතාව උපරිම කිරීමට මොඩියුලේෂන් තෝරා ඇත.40 mA දී 7Li3+ අයන 22 keV/n සිට 204 keV/n දක්වා මීටර් 2 ක් තුළ වේගවත් කළ හැකි RFQ linac නිර්මාණයක් නිපදවීමට සැලසුම බොහෝ වාරයක් ප්‍රශස්ත කර ඇත.අත්හදා බැලීමේදී මනින ලද RF බලය 77 kW විය.
RFQ linacs හට නිශ්චිත Q/A පරාසයක් සහිත අයන වේගවත් කළ හැක.එබැවින්, රේඛීය ත්වරණකාරකයේ අවසානය දක්වා පෝෂණය කරන ලද කදම්භයක් විශ්ලේෂණය කිරීමේදී, සමස්ථානික සහ අනෙකුත් ද්රව්යයන් සැලකිල්ලට ගැනීම අවශ්ය වේ.මීට අමතරව, අපේක්ෂිත අයන, අර්ධ වශයෙන් ත්වරණය, නමුත් ඇක්සලරේටරයේ මැද ත්වරණය තත්ව යටතේ බැස, තවමත් පාර්ශ්වික සීමා සපුරාලිය හැකි අතර අවසානය දක්වා ප්රවාහනය කළ හැක.ඉංජිනේරුමය 7Li3+ අංශු හැර අනෙකුත් අනවශ්‍ය කිරණ අපිරිසිදු ලෙස හැඳින්වේ.අපගේ අත්හදා බැලීම් වලදී, ලිතියම් ලෝහ තීරු වාතයේ ඔක්සිජන් සහ නයිට්‍රජන් සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කරන බැවින්, 14N6+ සහ 16O7+ අපද්‍රව්‍ය වඩාත් සැලකිලිමත් විය.මෙම අයන 7Li3+ සමඟ වේගවත් කළ හැකි Q/A අනුපාතයක් ඇත.RFQ linac වලින් පසු කදම්භ විශ්ලේෂණය සඳහා විවිධ තත්ත්ව සහ ගුණාත්මක බාල්ක වෙන් කිරීමට අපි dipole magnets භාවිතා කරමු.
RFQ ලිනැක්ට පසුව ඇති කදම්භ රේඛාව නිර්මාණය කර ඇත්තේ සම්පූර්ණ ත්වරණය කරන ලද 7Li3+ කදම්බය ඩයිපෝල් චුම්බකයෙන් පසුව FC වෙත ලබා දීමටය.අයන කදම්භ ධාරාව නිවැරදිව මැනීම සඳහා කෝප්පයේ ද්විතියික ඉලෙක්ට්‍රෝන මර්දනය කිරීමට -400 V bias ඉලෙක්ට්‍රෝඩ භාවිතා කරයි.මෙම ප්‍රකාශ විද්‍යාව සමඟින්, අයන පථ ද්විත්ව ධ්‍රැවවලට වෙන් කර Q/A මත පදනම්ව විවිධ ස්ථානවල නාභිගත වේ.ගම්‍යතා විසරණය සහ අභ්‍යවකාශ ආරෝපණ විකර්ෂණය වැනි විවිධ සාධක හේතුවෙන් නාභිගතව ඇති කදම්භයට යම් පළලක් ඇත.විශේෂය වෙන් කළ හැක්කේ අයන විශේෂ දෙකේ නාභීය ස්ථාන අතර දුර කදම්භ පළලට වඩා වැඩි නම් පමණි.හැකි ඉහළම විභේදනය ලබා ගැනීම සඳහා, කදම්බ ඉණ අසල තිරස් ස්ලිට් ස්ථාපනය කර ඇති අතර, කදම්බය ප්රායෝගිකව සාන්ද්රණය කර ඇත.ස්ලිට් සහ පරිගණකය අතර Scintillation screen (CsI(Tl) Saint-Gobain, 40 mm × 40 mm × 3 mm) ස්ථාපනය කර ඇත.ප්‍රශස්ත විභේදනය සඳහා සැලසුම් කරන ලද අංශු හරහා ගමන් කළ යුතු කුඩාම විවරය තීරණය කිරීමට සහ ඉහළ ධාරා බර අයන කදම්භ සඳහා පිළිගත හැකි කදම්භ ප්‍රමාණයන් නිරූපණය කිරීමට සින්ටිලේටරය භාවිතා කරන ලදී.සින්ටිලේටරයේ ඇති කදම්භ රූපය රික්ත කවුළුවක් හරහා CCD කැමරාවක් මගින් පටිගත කර ඇත.සම්පූර්ණ කදම්භ ස්පන්දන පළල ආවරණය වන පරිදි නිරාවරණ කාල කවුළුව සකසන්න.
වත්මන් අධ්‍යයනයේදී භාවිතා කරන ලද හෝ විශ්ලේෂණය කරන ලද දත්ත කට්ටල සාධාරණ ඉල්ලීමක් මත අදාළ කතුවරුන්ගෙන් ලබා ගත හැකිය.
මැන්කේ, අයි. සහ අල්.චුම්බක වසම්වල ත්රිමාණ රූප.ජාතික කොමියුනය.1, 125. https://doi.org/10.1038/ncomms1125 (2010).
ඇන්ඩර්සන්, අයිඑස් සහ අල්.ත්වරණකාරකවල සංයුක්ත නියුට්‍රෝන ප්‍රභවයන් අධ්‍යයනය කිරීමේ හැකියාව.භෞතික විද්යාව.නි. 654, 1-58.https://doi.org/10.1016/j.physrep.2016.07.007 (2016).
Urchuoli, A. et al.නියුට්‍රෝන මත පදනම් වූ පරිගණක ක්ෂුද්‍ර ටොමොග්‍රැෆි: ප්ලියෝබේට්ස් කැටලෝනියා සහ බාබෙරාපිතෙකස් හුයර්සෙලෙරි පරීක්ෂණ අවස්ථා ලෙස.ඔව්.J. භෞතික විද්යාව.මානව විද්යාව.166, 987-993.https://doi.org/10.1002/ajpa.23467 (2018).