304L 6.35 * 1mm Nā mea hoʻolako i nā mea kūʻai mai ke kila kila, Hōʻike i kahi kukuna lithium ikaika no ka hana ʻana i nā neutrons pololei pulsed

Mahalo no kou kipa ʻana iā Nature.com.Ke hoʻohana nei ʻoe i kahi polokalamu kele pūnaewele me ke kākoʻo CSS palena ʻole.No ka ʻike maikaʻi loa, manaʻo mākou e hoʻohana i kahi polokalamu kele pūnaewele hou (a i ʻole e hoʻopau i ke ʻano Compatibility Mode ma Internet Explorer).Eia kekahi, e hōʻoia i ke kākoʻo mau, hōʻike mākou i ka pūnaewele me ka ʻole o nā styles a me JavaScript.
ʻO nā slider e hōʻike ana i ʻekolu ʻatikala ma kēlā me kēia paheʻe.E hoʻohana i nā pihi hope a i hope no ka neʻe ʻana i nā paheʻe, a i ʻole nā ​​pihi hoʻokele paheʻe ma ka hopena e neʻe i kēlā me kēia paheʻe.

Ma ke ʻano he koho ʻē aʻe i ke aʻo ʻana i nā reactors nuklea, ʻo ka mea hoʻokele neutron e hoʻohana ana i ka mea hoʻokele kaola lithium-ion he moho hoʻohiki no ka mea e hoʻopuka ana i ka radiation makemake ʻole.Eia nō naʻe, paʻakikī ka hāʻawi ʻana i kahi kukuna ikaika o nā ion lithium, a ʻo ka hoʻohana pono ʻana o ia mau mea i manaʻo ʻia he hiki ʻole.ʻO ka pilikia koʻikoʻi o ka lawa ʻole o ke kahe ion ua hoʻopau ʻia ma ka hoʻohana ʻana i kahi hoʻolālā implantation plasma pololei.Ma kēia hoʻolālā, hoʻokomo maikaʻi ʻia kahi plasma pulsed kiʻekiʻe i hoʻokumu ʻia e ka laser ablation o kahi pahu metala lithium i hoʻopiʻi ʻia a hoʻonui ʻia e ka quadrupole accelerator kiʻekiʻe (RFQ accelerator).Ua loaʻa iā mākou kahi kiʻekiʻe kiʻekiʻe o 35 mA i hoʻonui ʻia i ka 1.43 MeV, ʻelua mau kauoha o ka nui ma mua o ka injector maʻamau a me nā ʻōnaehana accelerator hiki ke hāʻawi.
ʻAʻole like me nā kukui X a i ʻole nā ​​​​mea i hoʻopaʻa ʻia, he nui ka hohonu o ka neutrons a me ka pilina kūʻokoʻa me nā mea condensed, e hoʻolilo iā lākou i mea maʻalahi loa no ke aʻo ʻana i nā waiwai o nā mea1,2,3,4,5,6,7.Hoʻohana mau ʻia nā ʻenehana hoʻopuehu neutron no ke aʻo ʻana i ka haku mele ʻana, ke ʻano, a me nā koʻikoʻi kūloko i loko o ka mea condensed a hiki ke hāʻawi i ka ʻike kikoʻī e pili ana i nā pūhui metala i paʻakikī ke ʻike ʻia me ka hoʻohana ʻana i ka spectroscopy x-ray8.Manaʻo ʻia kēia ʻano he mea hana ikaika i ka ʻepekema kumu a hoʻohana ʻia e nā mea hana metala a me nā mea ʻē aʻe.I kēia mau lā, ua hoʻohana ʻia ka neutron diffraction no ka ʻike ʻana i ke koena o ke koʻikoʻi ma nā ʻāpana mechanical e like me ke kaʻaahi a me nā ʻāpana mokulele9,10,11,12.Hoʻohana pū ʻia nā Neutrons i loko o nā pūnāwai aila a me ke kinoea no ka mea hiki ke hopu ʻia lākou e nā mea waiwai proton13.Hoʻohana ʻia nā ʻano like i ka ʻenekinia kīwila.ʻO ka hoʻāʻo ʻana i ka neutron non-destructive he mea hana kūpono no ka ʻike ʻana i nā hewa huna i loko o nā hale, nā tunnels a me nā alahaka.Hoʻohana ikaika ʻia ka hoʻohana ʻana i nā kukuna neutron i ka noiʻi ʻepekema a me ka ʻoihana, a ua hoʻomohala ʻia ka hapa nui o ia mau mea me ka hoʻohana ʻana i nā reactor nuklea.
Eia nō naʻe, me ka ʻae like ʻole o ka honua e pili ana i ka hoʻonui ʻole ʻana o ka nuklea, ke kūkulu nei i nā reactors liʻiliʻi no nā kumu noiʻi e lilo i mea paʻakikī.Eia kekahi, ʻo ka pōʻino ʻo Fukushima i kēia manawa ua hana ʻo ia i ke kūkulu ʻana i nā reactor nuklea kokoke e ʻae ʻia e ka lehulehu.Ma ka pili ʻana i kēia ʻano, ke ulu nei ka noi no nā kumu neutron ma nā accelerators2.Ma ke ʻano he ʻokoʻa i nā reactors nuklea, ua hoʻohana mua ʻia kekahi mau kumu neutron e hoʻokaʻawale i ka wikiwiki 14,15.Eia naʻe, no ka hoʻohana maikaʻi ʻana i nā waiwai o nā kukuna neutron, pono e hoʻonui i ka hoʻohana ʻana i nā kumu paʻa i nā mea hoʻokele, 16 i pili paha i nā keʻena noiʻi ʻenehana a me ke kulanui.Ua hoʻohui nā kumu neutron Accelerator i nā mana hou a me nā hana ma waho o ka lawelawe ʻana ma ke ʻano he pani no nā reactors nuklea14.No ka laʻana, hiki i ka mea hana linac-driven ke hana maʻalahi i ke kahawai o nā neutrons ma o ka hoʻopunipuni ʻana i ke kaola hoʻokele.Ke hoʻopuka ʻia, paʻakikī nā neutrons a paʻakikī ke kālailai ʻana i nā ana radiation ma muli o ka walaʻau i hana ʻia e nā neutrons hope.ʻO nā neutron puʻupuʻu i hoʻomalu ʻia e ka mea holo wikiwiki e pale i kēia pilikia.Nui nā papahana e pili ana i ka ʻenehana proton accelerator i manaʻo ʻia a puni ka honua17,18,19.Hoʻohana pinepine ʻia nā hopena 7Li(p, n)7Be a me 9Be(p, n)9B i nā mea hoʻoheheʻe neutron paʻa proton-driven no ka mea he mau hopena endothermic20.Hiki ke hōʻemi ʻia ka nui o ka radiation a me ka ʻōpala radioactive inā ʻoi aku ka nui o ka ikehu i koho ʻia no ka hoʻoulu ʻana i ka beam proton ma luna o ka waiwai paepae.Eia naʻe, ʻoi aku ka nui o ka nui o ka nucleus i ʻimi ʻia ma mua o ka protons, a ʻo nā neutrons i hoʻopuehu ʻia ma nā ʻaoʻao āpau.ʻO ia kokoke i ka hoʻokuʻu isotropic o kahi neutron flux e pale i ka lawe pono ʻana o nā neutrons i kahi mea e aʻo ai.Eia kekahi, no ka loaʻa ʻana o ka nui o nā neutrons ma kahi o ka mea, pono e hoʻonui nui i ka helu o nā protons neʻe a me ko lākou ikaika.ʻO ka hopena, e hoʻolaha ʻia nā kumu nui o nā kukuna gamma a me nā neutrons ma nā kihi nui, e luku ana i ka pono o nā hopena endothermic.ʻO kahi mea hoʻoheheʻe neutron maʻamau i hoʻoikaika ʻia e ka accelerator-driven compact proton-based neutron generator he ikaika pale radiation a ʻo ia ka hapa nui o ka ʻōnaehana.ʻO ka pono e hoʻonui i ka ikehu o ka hoʻokele protons e koi pinepine i ka hoʻonui hou i ka nui o ka hale accelerator.
No ka lanakila ʻana i nā hemahema maʻamau o nā kumu neutron compact maʻamau i nā mea hoʻolalelale, ua noi ʻia kahi hoʻolālā hoʻololi-kinematic pane21.Ma kēia hoʻolālā, hoʻohana ʻia kahi kukuna lithium-ion kaumaha ma ke ʻano he kukui alakaʻi ma mua o ka beam proton, e ʻimi ana i nā mea waiwai i ka hydrogen e like me nā plastic hydrocarbon, hydride, hydrogen gas, a i ʻole hydrogen plasma.Ua noʻonoʻo ʻia nā mea ʻē aʻe, e like me ka beryllium ion-driven beams, akā naʻe, he mea ʻawaʻawa ka beryllium e pono ai ka mālama kūikawā.No laila, ʻo kahi kukuna lithium ka mea kūpono loa no nā hoʻolālā hoʻololi-kinematic.No ka mea, ʻoi aku ka nui o ka manawa o ka lithium nuclei ma mua o nā protons, ke neʻe mau nei ke kikowaena o nā hui nuklea i mua, a ua hoʻokuʻu ʻia nā neutrons i mua.Hoʻopau loa kēia hiʻohiʻona i nā kukuna gamma i makemake ʻole ʻia a me nā hoʻokuʻu neutron kiʻekiʻe22.Hōʻike ʻia ka hoʻohālikelike ʻana o ka hihia maʻamau o kahi ʻenekini proton a me ka hiʻohiʻona kinematics inverse ma ke Kiʻi 1.
Hoʻohālikelike o nā kihi hana neutron no nā kaola proton a me ka lithium (kahakiʻi ʻia me Adobe Illustrator CS5, 15.1.0, https://www.adobe.com/products/illustrator.html).(a) Hiki ke hoʻokuʻu ʻia nā Neutrons ma kekahi ʻaoʻao ma muli o ka hopena ma muli o ka paʻi ʻana o nā protons neʻe i nā ʻātoma kaumaha loa o ka pahu lithium.(b) ʻO ka mea ʻē aʻe, inā hoʻopā ka mea hoʻokele lithium-ion i kahi pahuhopu waiwai nui o ka hydrogen, hana ʻia nā neutrons i loko o kahi cone haiki ma ke ala i mua ma muli o ka wikiwiki o ke kikowaena o ka ʻōnaehana.
Eia naʻe, he liʻiliʻi wale nō nā mea hana neutron kinematic inverse ma muli o ka paʻakikī o ka hana ʻana i ka flux pono o nā ion kaumaha me ka uku kiʻekiʻe e hoʻohālikelike ʻia me nā protons.Hoʻohana kēia mau mea kanu i nā kumu ion sputter maikaʻi ʻole i hui pū me nā tandem electrostatic accelerators.Ua manaʻo ʻia nā ʻano kumu ion ʻē aʻe e hoʻonui ai i ka pono o ka wikiwiki ʻana o ka beam26.ʻO kēlā me kēia hihia, ua kaupalena ʻia ka lāʻau lithium-ion beam i 100 µA.Ua manaʻo ʻia e hoʻohana i ka 1 mA o Li3 + 27, akā ʻaʻole i hōʻoia ʻia kēia kuʻuna ion i kēia ala.Ma ke ʻano o ka ikaika, ʻaʻole hiki i ka lithium beam accelerators ke hoʻokūkū me nā proton beam accelerators nona ka kiʻekiʻe o ka proton i kēia manawa ma mua o 10 mA28.
No ka hoʻokō ʻana i kahi mea hana neutron compact kūpono e pili ana i kahi beam lithium-ion, ʻoi aku ka maikaʻi o ka hana ʻana i ka ikaika kiʻekiʻe me ka nele o nā ion.Hoʻokē ʻia nā ion a alakaʻi ʻia e nā mana electromagnetic, a ʻoi aku ka kiʻekiʻe o ke kiʻekiʻe kiʻekiʻe i ka hopena o ka wikiwiki.Pono nā mea hoʻokele kukuna Li-ion i nā au kiʻekiʻe o Li3+ ma mua o 10 mA.
Ma kēia hana, hōʻike mākou i ka wikiwiki o nā kukuna Li3+ me nā kaha kiʻekiʻe a hiki i ka 35 mA, i hoʻohālikelike ʻia me nā mea hoʻokele proton holomua.Ua hana ʻia ka lāʻau lithium ion me ka hoʻohana ʻana i ka laser ablation a me kahi Direct Plasma Implantation Scheme (DPIS) i hoʻokumu mua ʻia e hoʻolalelale C6+.Ua hana ʻia kahi lekiō i hana ʻia ma ke ʻano he quadrupole linac (RFQ linac) me ka hoʻohana ʻana i kahi ʻano resonant ʻehā koʻokoʻo.Ua hōʻoia mākou i ka accelerating beam i helu ʻia ka ikehu maʻemaʻe kiʻekiʻe.I ka manawa e hopu pono ʻia ai ka lāʻau Li3+ a hoʻokē ʻai ʻia e ka radio frequency (RF) accelerator, hoʻohana ʻia ka ʻāpana linac (accelerator) hope e hāʻawi i ka ikehu e pono ai e hoʻoulu i kahi neutron flux ikaika mai ka pahu hopu.
ʻO ka wikiwiki o nā ion hana kiʻekiʻe he ʻenehana paʻa pono.ʻO ke koena hana o ka hoʻokō ʻana i kahi mea hoʻoheheʻe neutron compact hou loa, ʻo ia ka hana ʻana i ka nui o nā ion lithium i kāʻili ʻia a hoʻokumu i kahi ʻano hui pū ʻia me kahi pūʻulu ion i hoʻonohonoho ʻia me ka pōʻai RF i ka accelerator.ʻO nā hopena o nā hoʻokolohua i hoʻolālā ʻia no ka hoʻokō ʻana i kēia pahuhopu ua wehewehe ʻia ma kēia mau ʻāpana ʻekolu: (1) ka hoʻokumu ʻana o kahi kukuna lithium-ion ʻole loa, (2) ka wikiwiki o ka beam me ka hoʻohana ʻana i kahi RFQ linac i hoʻolālā ʻia, a (3) ka wikiwiki o ka nānā ʻana. o ke kaola e nana i kona mau mea.Ma Brookhaven National Laboratory (BNL), kūkulu mākou i ka hoʻonohonoho hoʻokolohua i hōʻike ʻia ma ke Kiʻi 2.
ʻO ka ʻike nui o ka hoʻonohonoho hoʻokolohua no ka loiloi wikiwiki ʻana o nā kukuna lithium (i hōʻike ʻia e Inkscape, 1.0.2, https://inkscape.org/).Mai ka ʻākau a i ka hema, hoʻokumu ʻia ka plasma laser-ablative i loko o ke keʻena hoʻopili laser-target a hāʻawi ʻia i ka RFQ linac.Ma ke komo ʻana i ka RFQ accelerator, ua hoʻokaʻawale ʻia nā ion mai ka plasma a hoʻokomo ʻia i loko o ka RFQ accelerator ma o kahi māla uila i hana ʻia e kahi ʻokoʻa uila 52 kV ma waena o ka electrode extraction a me ka electrode RFQ i ka ʻāina drift.Hoʻonui ʻia nā ion i unuhi ʻia mai ka 22 keV/n a i ka 204 keV/n me ka hoʻohana ʻana i nā electrodes RFQ 2 mika lōʻihi.ʻO kahi mea hoʻololi o kēia manawa (CT) i hoʻokomo ʻia ma ka puka o ka RFQ linac e hāʻawi ana i ke ana hoʻopōʻino ʻole o ke au ion beam.Hoʻopili ʻia ka kukuna e ʻekolu quadrupole magnets a kuhikuhi ʻia i kahi magnet dipole, nāna e hoʻokaʻawale a kuhikuhi i ke kukui Li3+ i loko o ka mea ʻike.Ma hope o ka ʻāʻī, hoʻohana ʻia kahi scintillator plastic retractable a me kahi kīʻaha Faraday (FC) me ka hoʻohālikelike a hiki i -400 V e ʻike i ke kukui wikiwiki.
No ka hana ʻana i nā ion lithium ionized piha (Li3+), pono ia e hana i kahi plasma me kahi mahana ma luna o kona ikehu ionization ʻekolu (122.4 eV).Ua hoʻāʻo mākou e hoʻohana i ka laser ablation e hana i ka plasma wela kiʻekiʻe.ʻAʻole hoʻohana maʻamau ʻia kēia ʻano puna ion laser no ka hoʻoulu ʻana i nā kukuna lithium ion no ka mea ʻoi aku ka liʻiliʻi o ka metala lithium a koi i ka lawelawe kūikawā.Ua hoʻomohala mākou i kahi ʻōnaehana hoʻouka ʻana e hōʻemi i ka maʻemaʻe a me ka hoʻohaumia ʻana o ka ea i ka wā e hoʻokomo ai i ka lithium foil i loko o ke keʻena hoʻopili laser vacuum.Ua hana ʻia nā hoʻomākaukau āpau o nā mea i loko o kahi ʻano hoʻomalu o ka argon maloʻo.Ma hope o ka hoʻokomo ʻia ʻana o ka pahu lithium i loko o ke keʻena pahuhopu laser, ua hoʻomālamalama ʻia ka pahu me ka pulsed Nd:YAG laser radiation ma ka ikehu o 800 mJ no ka pulse.Ma ka nānā 'ana i ka pahu hopu, ua mana'o 'ia ka nui o ka mana laser ma kahi o 1012 W/cm2.Hoʻokumu ʻia ka Plasma i ka wā e hoʻopau ai ka laser pulsed i kahi pahuhopu i loko o kahi ʻūhā.I loko o ka pulse laser 6 ns holoʻokoʻa, hoʻomau ka wela o ka plasma, ma muli o ke kaʻina hana bremsstrahlung.No ka mea ʻaʻole i hoʻopili ʻia ka māla waho i ka wā hoʻomehana, hoʻomaka ka plasma e hoʻonui i ʻekolu mau ʻāpana.I ka hoʻomaka ʻana o ka plasma e hoʻonui ma luna o ka ʻili i hoʻopaʻa ʻia, loaʻa ke kikowaena o ka nuipaʻa o ka plasma i ka wikiwiki e kū pono ana i ka ʻili i kuhi ʻia me ka ikehu o 600 eV/n.Ma hope o ka hoʻomehana ʻana, hoʻomau ka neʻe ʻana o ka plasma i ke kuhikuhi axial mai ka pahuhopu, e hoʻonui ana i ka isotropically.
E like me ka mea i hōʻike ʻia ma ka Figure 2, hoʻonui ʻia ka plasma ablation i loko o kahi puʻupuʻu ʻawaʻawa i hoʻopuni ʻia e kahi pahu metala me ka mana like me ka pahuhopu.No laila, neʻe ka plasma ma ka ʻāina manuahi ʻole i ka RFQ accelerator.Hoʻohana ʻia kahi māla magnetic axial ma waena o ke keʻena irradiation laser a me ka RFQ linac ma o kahi ʻeha solenoid coil a puni ke keʻena ʻūhā.Hoʻopau ke kahua magnetic o ka solenoid i ka hoʻonui radial o ka plasma drifting i mea e mālama ai i kahi kiʻekiʻe plasma kiʻekiʻe i ka wā o ka lawe ʻana i ka puka RFQ.Ma ka ʻaoʻao ʻē aʻe, hoʻomau ka plasma e hoʻonui i ke kuhikuhi axial i ka wā o ka drift, e hana ana i kahi plasma elongated.Hoʻopili ʻia kahi pānaʻi uila kiʻekiʻe i ka moku metala i loaʻa ka plasma i mua o ke awa puka ma ka puka komo RFQ.Ua koho ʻia ka volta bias e hāʻawi i ka helu 7Li3+ i koi ʻia no ka wikiwiki kūpono e ka RFQ linac.
ʻO ka hopena ablation plasma ʻaʻole wale ka 7Li3+, akā ʻo ka lithium pū kekahi i nā mokuʻāina ʻē aʻe a me nā mea pollutant, i lawe ʻia i ka RFQ linear accelerator.Ma mua o nā hoʻokolohua wikiwiki e hoʻohana ana i ka RFQ linac, ua hana ʻia kahi loiloi manawa-of-flight (TOF) no ke aʻo ʻana i ka haku mele a me ka hāʻawi ʻana i ka ikehu o nā ion i loko o ka plasma.Ua wehewehe ʻia ka hoʻonohonoho analytical kikoʻī a me nā puʻunaue mokuʻāina i ʻike ʻia ma ka ʻāpana Methods.Ua hōʻike ʻia ka hōʻike ʻana he 7Li3+ ion nā mea nui, e helu ana ma kahi o 54% o nā ʻāpana āpau, e like me ka hōʻike ʻana ma ka Fig.I ka wā o nā hoʻokolohua wikiwiki, ua hoʻopili ʻia kahi kahua solenoid 79 mT i ka plasma hoʻonui.ʻO ka hopena, ua hoʻonui ʻia ka 7Li3+ i kēia manawa mai ka plasma a nānā ʻia ma ka mea ʻike ma kahi helu o 30.
ʻO nā hakina o nā ion i loko o ka plasma i hana ʻia e ka laser i loaʻa i ka nānā ʻana i ka manawa-o-lele.ʻO ka 7Li1+ a me 7Li2+ nā ion he 5% a me 25% o ka lāʻau ion.ʻO ka hapa i ʻike ʻia o nā ʻāpana 6Li e ʻae me ka ʻike maoli o 6Li (7.6%) i ka pahu pahu lithium i loko o ka hewa hoʻokolohua.Ua ʻike ʻia kahi hoʻoheheʻe oxygen liʻiliʻi (6.2%), ʻo O1 + (2.1%) a me O2 + (1.5%), ʻo ia paha ma muli o ka oxidation o ka ʻili o ka pahu lithium foil.
E like me ka mea i haʻi mua ʻia, ke neʻe nei ka lithium plasma i kahi ʻāina ʻole ma mua o ke komo ʻana i ka RFQ linac.ʻO ka hoʻokomo ʻana o ka RFQ linac he 6 mm ke anawaena puka i loko o kahi pahu metala, a ʻo ka volta bias he 52 kV.ʻOiai ke hoʻololi wikiwiki nei ka RFQ electrode voltage ± 29 kV ma 100 MHz, ʻo ka volta ke kumu i ka axial acceleration no ka mea, loaʻa i ka RFQ accelerator electrodes ka awelika o ka zero.Ma muli o ke kahua uila ikaika i hana ʻia ma ka 10 mm āpau ma waena o ka aperture a me ka lihi o ka electrode RFQ, ʻo nā ion plasma maikaʻi wale nō e lawe ʻia mai ka plasma ma ka aperture.Ma nā ʻōnaehana hoʻopuka ion kuʻuna, hoʻokaʻawale ʻia nā ion mai ka plasma e kahi māla uila ma kahi mamao loa i mua o ka RFQ accelerator a laila hoʻopaʻa ʻia i loko o ka RFQ aperture e kahi mea e nānā ana i ke kukui.Eia nō naʻe, no nā kaola ion koʻikoʻi i koi ʻia no kahi kumu neutron ikaika, hiki ke alakaʻi i nā ikaika repulsive non-linear ma muli o nā hopena hoʻoili lewa ke alakaʻi i nā poho nui o kēia manawa i loko o ka ʻōnaehana lawe ion, e kaupalena ana i ke au kiʻekiʻe e hiki ke hoʻonui ʻia.Ma kā mākou DPIS, lawe ʻia nā ion kiʻekiʻe ma ke ʻano he plasma drifting pololei i ka puka puka o ka puka RFQ, no laila ʻaʻohe nalowale o ka ion beam ma muli o ka uku ākea.I loko o kēia hōʻike, ua hoʻohana ʻia ʻo DPIS i kahi kukui lithium-ion no ka manawa mua.
Ua hoʻomohala ʻia ka ʻōnaehana RFQ no ka nānā ʻana a me ka wikiwiki o ka ikehu haʻahaʻa kiʻekiʻe i kēia manawa a ua lilo ia i mea maʻamau no ka wikiwiki o ka kauoha mua.Ua hoʻohana mākou i ka RFQ e hoʻolalelale i nā ions 7Li3+ mai kahi ikehu implant o 22 keV/n a i 204 keV/n.ʻOiai ʻo ka lithium a me nā mea ʻē aʻe me ka haʻahaʻa haʻahaʻa i loko o ka plasma e unuhi pū ʻia mai ka plasma a hoʻokomo ʻia i loko o ka RFQ aperture, ʻo ka RFQ linac wale nō ka wikiwiki i nā ion me ka ratio charge-to-mass (Q/A) kokoke i 7Li3+.
Ma ka fig.Hōʻike ka Kiʻi 4 i nā ʻano nalu i ʻike ʻia e ka mea hoʻololi o kēia manawa (CT) ma ka puka o ka RFQ linac a me ke kīʻaha Faraday (FC) ma hope o ka nānā ʻana i ka magnet, e like me ka hōʻike ʻana ma ka fig.2. ʻO ka hoʻololi manawa ma waena o nā hōʻailona hiki ke unuhi ʻia e like me ka ʻokoʻa o ka manawa o ka lele ma kahi o ka mea ʻike.ʻO ke kiʻekiʻe o kēia manawa i ana ʻia ma CT he 43 mA.Ma ke kūlana RT, hiki i ka lāʻau i hoʻopaʻa ʻia ke komo i nā ion i hoʻolalelale ʻia i ka ikehu i helu ʻia, akā i nā ion ʻē aʻe ma mua o 7Li3+, ʻaʻole lawa ka wikiwiki.Eia naʻe, ʻo ka like ʻana o nā ʻano ion o kēia manawa i loaʻa ma o QD a me PC e hōʻike ana i ka nui o ka ion i kēia manawa me 7Li3+ wikiwiki, a ʻo ka emi ʻana o ka waiwai kiʻekiʻe o kēia manawa ma PC ma muli o nā poho beam i ka wā o ka hoʻoili ʻana o ka ion ma waena o QD a PC.Nā Pohō Ua hōʻoia pū ʻia kēia e ka simulation envelop.No ke ana pono ʻana i ka 7Li3+ beam current, ʻike ʻia ka lāʻau me kahi magnet dipole e like me ka wehewehe ʻana ma ka ʻāpana aʻe.
Oscillograms o ke kukuna i hoʻopaʻa ʻia ma nā kūlana ʻike CT (ʻeleʻele ʻeleʻele) a me FC (ʻulaʻula ʻulaʻula).Hoʻokumu ʻia kēia mau ana e ka ʻike ʻana i ka radiation laser e kahi photodetector i ka wā o ka hoʻokumu ʻana i ka plasma laser.Hōʻike ka pihi ʻeleʻele i ke ʻano nalu i ana ʻia ma kahi CT i pili i ka RFQ linac output.Ma muli o kona kokoke i ka RFQ linac, ʻohi ka mea ʻike i ka leo 100 MHz RF, no laila ua hoʻohana ʻia kahi kānana FFT low pass 98 MHz e wehe i ka hōʻailona RF resonant 100 MHz i hoʻopaʻa ʻia ma ka hōʻailona ʻike.Hōʻike ka ʻōkuhi ʻulaʻula i ke ʻano nalu ma FC ma hope o ke kuhikuhi ʻana o ka magnet analytical i ka beam 7Li3+ ion.Ma kēia kahua magnetic, ma waho o 7Li3+, hiki ke lawe ʻia ʻo N6+ a me O7+.
Hoʻopaʻa ʻia ka lāʻau ion ma hope o ka RFQ linac e kahi moʻo o ʻekolu quadrupole e nānā ana i nā magnet a laila kālailai ʻia e nā magnet dipole e hoʻokaʻawale i nā haumia i loko o ka kukuna ion.ʻO ke kahua mākēneki o 0.268 T ke kuhikuhi i nā kukuna 7Li3+ i ka FC.Hōʻike ʻia ka nalu ʻike o kēia kahua magnetic ma ke ʻano he ʻulaʻula ma ke kiʻi 4. ʻO ke kiʻekiʻe o ka beam i kēia manawa a hiki i 35 mA, ʻoi aku ia ma mua o 100 mau manawa kiʻekiʻe ma mua o kahi kukui Li3 + maʻamau i hana ʻia i nā mea hoʻokele electrostatic maʻamau.He 2.0 µs ka laula o ka pulupulu kukuna ma ka laula piha ma ka hapalua ka nui.ʻO ka ʻike ʻia ʻana o kahi kukuna 7Li3+ me kahi māla magnetic dipole e hōʻike ana i ka hoʻopiʻi maikaʻi ʻana a me ka wikiwiki o ka beam.Hōʻike ʻia ke ʻano o ke kukui ion i ʻike ʻia e FC i ka wā e nānā ana i ke kahua magnetic o ka dipole ma ka Fig.No ka mea, ua like ka māmā holo like o nā ion a pau i ka ikehu ho'olālā e ka RFQ linac, pa'akikī ka ho'oka'awale 'ana o nā kaola ion me ka Q/A ho'okahi.No laila, ʻaʻole hiki iā mākou ke hoʻokaʻawale i ka 7Li3+ mai N6+ a i ʻole O7+.Eia naʻe, hiki ke hoʻohālikelike ʻia ka nui o nā haumia mai nā mokuʻāina pili pili.No ka laʻana, hiki ke hoʻokaʻawale maʻalahi ka N7+ a me ka N5+, ʻoiai ʻo N6+ kekahi ʻāpana o ka haumia a manaʻo ʻia e loaʻa ma kahi o ka nui like me N7+ a me N5+.ʻO ka nui o ka pollution i manaʻo ʻia he 2%.
Loaʻa ʻia nā kikoʻī ʻāpana beam ma ka ʻimi ʻana i kahi māla magnetic dipole.ʻO ka piko ma 0.268 T pili me 7Li3+ a me N6+.ʻO ka laula kiʻekiʻe e pili ana i ka nui o ka lāʻau ma ka ʻāpana.Me nā piko ākea, hoʻokaʻawale maikaʻi ʻo 7Li3+ mai 6Li3+, O6+, a me N5+, akā kaʻawale maikaʻi ʻole mai O7+ a me N6+.
Ma kahi o ka FC, ua hoʻokūpaʻaʻia kaʻike beam me ka plug-in scintillator a hoʻopaʻaʻia me kahi kāmeʻa kiʻi wikiwiki e like me ka hōʻikeʻana ma ka Figure 6. Hōʻikeʻia ka 7Li3 + pulsed beam me kahi manawa o 35 mA e hoʻonui i ka RFQ i heluʻia. ikehu o 204 keV/n, e pili ana i ka 1.4 MeV , a hoouna aku i ka FC detector.
ʻIke ʻia ka ʻaoʻao kukuna ma kahi pale scintillator pre-FC (i waihoʻoluʻu e Fiji, 2.3.0, https://imagej.net/software/fiji/).Ua hoʻokani ʻia ke kahua magnetic o ka analytical dipole magnet e kuhikuhi i ka wikiwiki o ka Li3+ ion beam i ka ikehu hoʻolālā RFQ.ʻO nā kiko polū ma ka ʻāpana ʻōmaʻomaʻo ke kumu o nā mea scintillator hemahema.
Ua hoʻokō mākou i ka hanauna o 7Li3+ ion ma o ka laser ablation o ka ʻili o kahi pahu lithium paʻa, a ua hopu ʻia kahi kukuna ion kiʻekiʻe i kēia manawa me ka RFQ linac i hoʻolālā ʻia me ka hoʻohana ʻana i ka DPIS.Ma ka ikehu beam o 1.4 MeV, ua hiki ke kiʻekiʻe o ka manawa o 7Li3+ i ka FC ma hope o ka nānā ʻana o ka magnet he 35 mA.Hōʻoia kēia i ka mea nui loa o ka hoʻokō ʻana i kahi kumu neutron me nā kinematics inverse i hoʻokō ʻia i ka hoʻokolohua.Ma kēia ʻāpana o ka pepa, e kūkākūkā ʻia ka hoʻolālā holoʻokoʻa o kahi kumu neutron paʻa, me nā mea hoʻokele ikehu kiʻekiʻe a me nā kikowaena neutron target.Hoʻokumu ʻia ka hoʻolālā ma nā hopena i loaʻa me nā ʻōnaehana i loaʻa i kā mākou hale hana.Pono e hoʻomaopopo ʻia e hiki ke hoʻonui hou ʻia ke kiʻekiʻe o ka lāʻau ion ma ka pōkole ʻana i ka mamao ma waena o ka pahu lithium a me ka RFQ linac.Laiki.Hōʻike ʻo 7 i ka manaʻo holoʻokoʻa o ke kumu neutron paʻa i manaʻo ʻia ma ka accelerator.
Hoʻolālā noʻonoʻo o ke kumu neutron compact i manaʻo ʻia ma ka accelerator (kahakiʻi ʻia e Freecad, 0.19, https://www.freecadweb.org/).Mai ka ʻākau a i ka hema: punawai ion laser, solenoid magnet, RFQ linac, medium energy beam transfer (MEBT), IH linac, a me ke keʻena pili no ka hana neutron.Hāʻawi mua ʻia ka pale ʻana i ka radiation ma ke ala i mua ma muli o ke ʻano haiki i kuhikuhi ʻia o nā kukuna neutron i hana ʻia.
Ma hope o ka RFQ linac, ua hoʻolālā ʻia ka wikiwiki o ka Inter-digital H-structure (IH linac)30 linac.Hoʻohana nā IH linacs i kahi ʻōnaehana drift tube π-mode no ka hāʻawi ʻana i nā ʻoni uila kiʻekiʻe ma luna o kekahi ʻano o ka wikiwiki.Ua hana ʻia ka haʻawina manaʻo ma muli o 1D longitudinal dynamics simulation a me 3D shell simulation.Hōʻike nā helu ʻana he 100 MHz IH linac me kahi puʻupuʻu drift kūpono (emi iho ma mua o 450 kV) a me kahi magnet kālele ikaika hiki ke hoʻolalelale i kahi kukuna 40 mA mai 1.4 a 14 MeV ma kahi mamao o 1.8 m.Manaʻo ʻia ka hāʻawi ʻana i ka ikehu ma ka hope o ke kaulahao holo wikiwiki ma ± 0.4 MeV, ʻaʻole ia e pili nui i ka spectrum ikehu o nā neutrons i hana ʻia e ka pahuhopu hoʻololi neutron.Eia hou, he haʻahaʻa loa ka hoʻokuʻu ʻana o ke kukuna no ka hoʻohuli ʻana i ka kukuna i kahi wahi kukuna liʻiliʻi ma mua o ka mea maʻamau e koi ʻia no ka ikaika waena a me ka nui quadrupole magnet.I ka hoʻoili ʻia ʻana o ka beam energy medium (MEBT) ma waena o ka RFQ linac a me ka IH linac, hoʻohana ʻia ka beamforming resonator e mālama i ka hana beamforming.Hoʻohana ʻia ʻekolu mau mākēneki quadrupole e hoʻomalu i ka nui o ka lāʻau ʻaoʻao.Ua hoʻohana ʻia kēia hoʻolālā hoʻolālā i nā mea holo wikiwiki31,32,33.ʻO ka lōʻihi holoʻokoʻa o ka ʻōnaehana holoʻokoʻa mai ke kumu ion a i ke keʻena i manaʻo ʻia he emi ma lalo o 8 m, hiki ke kūpono i kahi kaʻa semi-trailer maʻamau.
E hoʻokomo pololei ʻia ka pahu hoʻololi neutron ma hope o ka laina holo wikiwiki.Kūkākūkā mākou i nā hoʻolālā kahua hoʻolālā ma muli o nā haʻawina mua me ka hoʻohana ʻana i nā hiʻohiʻona kinematic inverse23.Loaʻa nā mea paʻa paʻa (polypropylene (C3H6) a me titanium hydride (TiH2)) i nā pahuhopu hoʻololi i hōʻike ʻia.Loaʻa i kēlā me kēia pahuhopu nā pono a me nā hemahema.Hāʻawi nā pahuhopu paʻa i ka mana mānoanoa pololei.ʻO ka ʻoi aku ka lahilahi o ka pahuhopu, ʻoi aku ka pololei o ka hoʻonohonoho spatial o ka hana neutron.Eia nō naʻe, loaʻa paha ia mau pahuhopu i kekahi ʻano o nā hopena nuklea makemake ʻole a me ka radiation.Ma ka lima ʻē aʻe, hiki i kahi pahuhopu hydrogen ke hāʻawi i kahi kaiapuni maʻemaʻe ma ka hoʻopau ʻana i ka hana ʻana o 7Be, ka huahana nui o ka hopena nuklea.Eia nō naʻe, ʻoi aku ka ikaika o ka hydrogen a koi i kahi mamao kino nui no ka hoʻokuʻu ʻana i ka ikehu.He pōʻino iki kēia no nā ana TOF.Eia kekahi, inā hoʻohana ʻia kahi kiʻi ʻoniʻoni e hoʻopaʻa i kahi pahu hydrogen, pono e noʻonoʻo i ka nalowale o ka ikehu o nā kukuna gamma i hana ʻia e ka kiʻiʻoniʻoni lahilahi a me ka lāʻau lithium i hana ʻia.
Hoʻohana ʻo LICORNE i nā pahuhopu polypropylene a ua hoʻomaikaʻi ʻia ka ʻōnaehana pahuhopu i nā cell hydrogen i hoʻopaʻa ʻia me ka tantalum foil.I ka manaʻo ʻana i kahi lālani beam o 100 nA no 7Li34, hiki i nā ʻōnaehana pahuhopu ʻelua ke hana i ka 107 n/s/sr.Inā mākou e hoʻohana i kēia hoʻololi ʻana o ka neutron i kā mākou kumu neutron i manaʻo ʻia, a laila hiki ke loaʻa i kahi kukuna lithium-driven o 7 × 10-8 C no kēlā me kēia pulse laser.ʻO ke ʻano o ka puhi ʻana i ka laser ʻelua wale nō i kēlā me kēia kekona e hoʻohua ai i ka 40% o nā neutrons ma mua o ka LICORNE hiki ke hana i hoʻokahi kekona me kahi kukui mau.Hiki ke hoʻonui maʻalahi i ka flux holoʻokoʻa ma ka hoʻonui ʻana i ke alapine excitation o ka laser.Inā manaʻo mākou aia kahi ʻōnaehana laser 1 kHz ma ka mākeke, hiki ke hoʻonui ʻia ka neutron flux ma kahi o 7 × 109 n/s/sr.
Ke hoʻohana mākou i nā ʻōnaehana hoʻonui kiʻekiʻe me nā pahu plastik, pono e hoʻomalu i ka hana wela ma nā pahu hopu no ka mea, no ka laʻana, he haʻahaʻa haʻahaʻa o ka polypropylene he 145-175 °C a me kahi conductivity thermal haʻahaʻa o 0.1-0.22 W/ m/K.No kahi kukuna lithium-ion 14 MeV, ua lawa ka pahu polypropylene mānoanoa 7 µm e hoemi i ka ikehu kukuna i ka paepae pane (13.098 MeV).Ma ka noʻonoʻo ʻana i ka hopena holoʻokoʻa o nā ion i hana ʻia e hoʻokahi pana laser ma ka pahu hopu, ʻo ka hoʻokuʻu ʻana o ka ikehu o nā ion lithium ma o polypropylene i manaʻo ʻia ma 64 mJ/pulse.Ke manaʻo nei ua hoʻoneʻe ʻia ka ikehu a pau i loko o ka pōʻai me ke anawaena o 10 mm, pili kēlā me kēia pulse i ka piʻi ʻana o ka mahana ma kahi o 18 K/pulse.Hoʻokumu ʻia ka hoʻokuʻu ʻana i ka ikehu ma nā pahu polypropylene ma luna o ka manaʻo maʻalahi e mālama ʻia nā nalowale o ka ikehu e like me ka wela, me ka ʻole o ka radiation a me nā poho wela ʻē aʻe.Ma muli o ka hoʻonui ʻana i ka helu o nā pulses i kēlā me kēia kekona e pono ai ka hoʻopau ʻana i ke kūkulu ʻana i ka wela, hiki iā mākou ke hoʻohana i nā pahu pahu e pale aku i ka hoʻokuʻu ʻana i ka ikehu ma ka helu like23.I ka manaʻo ʻana he 10 mm kaola ma luna o kahi pahu hopu me ka helu helu hou ʻana i ka laser o 100 Hz, ʻo ka wikiwiki o ka nānā ʻana o ka tape polypropylene he 1 m/s.Hiki ke ho'onui hou 'ia ke ki'eki'e inā 'ae 'ia ke kau 'ana o kahi kaola.
Ua noiʻi pū mākou i nā pahu hopu me nā pākahi hydrogen, no ka mea hiki ke hoʻohana ʻia nā kaola hoʻokele ikaika me ka ʻole o ka pōʻino i ka pahu hopu.Hiki ke hoʻolohe maʻalahi i ka neutron beam ma ka hoʻololi ʻana i ka lōʻihi o ke keʻena kinoea a me ke kaomi hydrogen i loko.Hoʻohana pinepine ʻia nā pahu metala lahilahi i nā mea holo wikiwiki e hoʻokaʻawale i ka ʻāpana kinoea o ka pahu pahu mai ka momi.No laila, pono e hoʻonui i ka ikehu o ka hanana lithium-ion beam i mea e uku ai i ka nalowale o ka ikehu ma ka foil.ʻO ka hui i hōʻike ʻia ma ka hōʻike 35 he pahu alumini 3.5 knm ka lōʻihi me ke kaomi kinoea H2 o 1.5 atm.Hoʻokomo ka 16.75 MeV lithium ion beam i ka pākaukau ma o ka 2.7 µm Ta foil i hoʻoluʻu ʻia e ka ea, a ua hoʻemi ʻia ka ikehu o ka lāʻau lithium ion ma ka hope o ka pākaukau i ka paepae pane.No ka hoʻonui ʻana i ka ikehu kukuna o nā pā lithium-ion mai 14.0 MeV a i 16.75 MeV, pono e hoʻolōʻihi ʻia ka IH linac ma kahi o 30 knm.
Ua aʻo pū ʻia ka hoʻokuʻu ʻana o nā neutrons mai nā pahu pahu kinoea.No nā pahuhopu kinoea LICORNE i ʻōlelo ʻia ma mua, hōʻike ʻia nā hoʻohālikelike GEANT436 e hana ʻia nā neutrons kiʻekiʻe i loko o ka cone, e like me ka hōʻike ʻana ma ke Kiʻi 1 ma [37].Hōʻike ʻo 35 i ka laulā ikehu mai ka 0.7 a i ka 3.0 MeV me ka wehe ʻana o ka cone kiʻekiʻe o 19.5 ° pili i ke kuhikuhi o ka hoʻolaha ʻana o ke kukui nui.Hiki i nā neutron kiʻekiʻe ke hoʻemi nui i ka nui o nā mea pale ma ka hapa nui o nā kihi, e hōʻemi ana i ke kaumaha o ka hale a hāʻawi i ka maʻalahi i ka hoʻokomo ʻana i nā mea ana.Mai ka manaʻo o ka pale radiation, ma waho aʻe o nā neutrons, ua hoʻokuʻu kēia pahu kinoea i nā kukuna gamma 478 keV i loko o ka ʻōnaehana coordinate centroid38.Hana ʻia kēia mau kukuna γ ma muli o ka palaho 7Be a me ka deexcitation 7Li, e hana ʻia i ka wā e paʻi ai ka kukuna Li mua i ka puka makani komo Ta.Eia nō naʻe, ma ka hoʻohui ʻana i kahi collimator cylindrical mānoanoa 35 Pb/Cu, hiki ke hoʻemi nui ʻia ke kua.
Ma ke ʻano he pahuhopu ʻē aʻe, hiki i kekahi ke hoʻohana i ka puka makani plasma [39, 40], kahi e hiki ai ke hoʻokō i kahi kaomi hydrogen kiʻekiʻe a me kahi wahi spatial liʻiliʻi o ka neutron generation, ʻoiai he haʻahaʻa ia i nā pahuhopu paʻa.
Ke noiʻi nei mākou i nā koho hoʻohuli neutron no ka hāʻawi ʻana i ka ikehu i manaʻo ʻia a me ka nui o ka beam o kahi kukuna lithium ion me GEANT4.Hōʻike kā mākou mau hoʻohālikelike i ka hāʻawi like ʻana o ka ikehu neutron a me ka hāʻawi ʻana i ka angular no nā pahu hydrogen ma ka palapala i luna.I loko o nā ʻōnaehana pahuhopu, hiki ke hana ʻia nā neutrons nui e ka hopena kinematic inverse i alakaʻi ʻia e kahi kukuna ikaika 7Li3+ ma kahi pahu waiwai waiwai hydrogen.No laila, hiki ke hoʻokō ʻia nā kumu neutron hou ma ka hoʻohui ʻana i nā ʻenehana i loaʻa.
Hoʻopuka hou nā kūlana hoʻomālamalama laser i nā hoʻokolohua hoʻomohala ion beam ma mua o ka hōʻike wikiwiki ʻana.ʻO ka laser kahi ʻōnaehana nanosecond Nd:YAG me ka mana nui o ka mana laser o 1012 W/cm2, kahi lōʻihi nalu kumu o 1064 nm, kahi ikehu wahi o 800 mJ, a me ka lōʻihi o ka pulse o 6 ns.Kuhi ʻia ke anawaena kiko ma ka pahu hopu ma 100 µm.Ma muli o ka palupalu o ka metala lithium (Alfa Aesar, 99.9% maʻemaʻe), ua paʻi ʻia ka mea i ʻoki pono ʻia i loko o ka pā.25 mm × 25 mm ka nui o ka pepa, 0.6 mm ka mānoanoa.Loaʻa ka pōʻino e like me ka lua ma luna o ka ʻili o ka pahu hopu i ka wā e paʻi ai ka laser, no laila e hoʻoneʻe ʻia ka pahu hopu e kahi kahua kaʻa e hāʻawi i kahi ʻāpana hou o ka ʻili o ka pahu hopu me kēlā me kēia pana laser.No ka pale ʻana i ka hui hou ʻana ma muli o ke koena kinoea, ua mālama ʻia ke kaomi i loko o ke keʻena ma lalo o ka pae o 10-4 Pa.
He liʻiliʻi ka leo mua o ka plasma laser, ʻoiai ʻo ka nui o ka wahi laser he 100 μm a i loko o 6 ns ma hope o kona hana ʻana.Hiki ke lawe ʻia ka leo ma ke ʻano he kiko pololei a hoʻonui ʻia.Inā hoʻonoho ʻia ka mea ʻike ma kahi mamao xm mai ka ʻili i hoʻopaʻa ʻia, a laila e hoʻolohe ka hōʻailona i loaʻa i ka pilina: ion current I, ion arrival time t, a me ka laula pulse τ.
Ua aʻo ʻia ka plasma i hana ʻia e ke ʻano TOF me ka FC a me ka ikehu ion analyzer (EIA) aia ma kahi mamao o 2.4 m a me 3.85 m mai ka pahuhopu laser.Loaʻa i ka FC kahi mākia suppressor biased e -5 kV e pale i nā electrons.ʻO ka EIA he 90 deflector electrostatic deflector i loaʻa i ʻelua coaxial metala cylindrical electrodes me ka volta like akā kū'ē i ka polarity, maikaʻi ma waho a me loko.Kuhi ʻia ka plasma hoʻonui i loko o ka deflector ma hope o ka slot a hoʻohuli ʻia e ke kahua uila e hele ana ma ka cylinder.ʻIke ʻia nā iona e ʻoluʻolu ana i ka pilina E/z = eKU me ka hoʻohana ʻana i ka Secondary Electron Multiplier (SEM) (Hamamatsu R2362), kahi ʻo E, z, e, K, a me U ka ikehu ion, state of charge, and charge are EIA geometric factors .nā electrons, kēlā me kēia, a me ka ʻokoʻa kūpono ma waena o nā electrodes.Ma ka hoʻololi ʻana i ka volta ma waena o ka deflector, hiki i kekahi ke loaʻa ka ikehu a me ka hoʻoili ʻana o nā ion i ka plasma.Aia ka volta sweep U/2 EIA mai ka 0.2 V a i ka 800 V, e pili ana i ka ikehu ion ma ka laula mai 4 eV a i 16 keV no ka moku'āina hoʻoili.
Hōʻike ʻia nā māhele o ke kūlana hoʻopiʻi o nā ion ma lalo o nā kūlana o ka laser irradiation i wehewehe ʻia ma ka ʻāpana "Generation of full stripped lithium beams" i hōʻike ʻia ma Fig.8.
ʻIkepili o ka māhele ʻana o ke kūlana o ka hoʻopiʻi o nā ion.Eia ka hōʻike manawa hoʻopaʻa i kēia manawa i kālai ʻia me EIA a hoʻonui ʻia ma 1 m mai ka pahu lithium me ka hoʻohana ʻana i ka hoohalike.(1) a me (2).E hoʻohana i nā kūlana irradiation laser i wehewehe ʻia ma ka ʻāpana "Generation of a Completely Exfoliated Lithium Beam".Ma ka hoʻohui ʻana i kēlā me kēia ʻano nui o kēia manawa, ua helu ʻia ka hapa o nā ion i loko o ka plasma, i hōʻike ʻia ma ke Kiʻi 3.
Hiki i nā kumu ion laser ke hāʻawi i ke kukui ion multi-mA me ka uku kiʻekiʻe.Eia naʻe, paʻakikī loa ka hāʻawi ʻana i ka beam ma muli o ka hoʻokuʻu ʻia ʻana o ka uku, no laila ʻaʻole i hoʻohana nui ʻia.Ma ka hoʻolālā kuʻuna, lawe ʻia nā kukuna ion mai ka plasma a lawe ʻia aku i ka mea hoʻokele mua ma kahi laina beam me kekahi mau mea hoʻokalakupua e hoʻohālikelike ai i ka beam ion e like me ka hiki ke koho o ka mea hoʻokele.Ma nā kaola hoʻokoe lewa, ʻokoʻa nā kaola me ka laina ʻole, a ʻike ʻia nā poho koʻikoʻi, ʻoi aku ka nui ma nā wahi haʻahaʻa haʻahaʻa.No ka hoʻopau ʻana i kēia pilikia i ka hoʻomohala ʻana i nā mea hoʻolale kalapona olakino, ua manaʻo ʻia kahi hoʻolālā hoʻopuka beam DPIS41 hou.Ua hoʻohana mākou i kēia ʻenehana e hoʻolalelale i kahi kukui lithium-ion ikaika mai kahi kumu neutron hou.
E like me ka hoike ana ma ka fig.4, ʻo ka wahi i hana ʻia ai ka plasma a hoʻonui ʻia e hoʻopuni ʻia e kahi pahu metala.Hoʻopili ʻia ka wahi i hoʻopaʻa ʻia i ka puka o ka resonator RFQ, me ka leo i loko o ka solenoid coil.Ua hoʻohana ʻia kahi volta o 52 kV i ka ipu.I ka RFQ resonator, huki ʻia nā ion e ka mea hiki ma o ka puka anawaena 6 mm ma ka hoʻokumu ʻana i ka RFQ.Hoʻopauʻia nā mana repulsive non-linear ma ka laina beam i ka laweʻiaʻana o nā ion i ka moku'āina plasma.Eia kekahi, e like me ka mea i ʻōlelo ʻia ma luna nei, ua noi mākou i kahi kahua solenoid i hui pū ʻia me DPIS e hoʻomalu a hoʻonui i ka nui o nā ion i loko o ka puka wehe.
Aia ka RFQ accelerator me kahi keʻena ʻāwīwī cylindrical e like me ka hōʻike ʻana ma ka fig.9a.I loko o ia mea, ua hoʻokomo ʻia nā lāʻau keleawe ʻehā o ka oxygen-free copper quadrupole-symmetrically a puni ke koʻi kukuna (Fig. 9b).Hoʻokumu ʻia nā lāʻau 4 a me nā keʻena i kahi kaapuni RF resonant.Hoʻokumu ke kahua RF i hoʻohālikelike ʻia i ka manawa like ʻole ma ke koʻokoʻo.ʻO nā ion i hoʻokomo lōʻihi ʻia a puni ke axis e paʻa ʻia ma ka ʻaoʻao e ke kahua quadrupole.I ka manawa like, hoʻololi ʻia ka piko o ke koʻokoʻo e hana i kahi kahua uila axial.Hoʻokaʻawale ke kahua axial i ke kukui hoʻomau i hoʻokomo ʻia i loko o ke ʻano o nā pulse beam i kapa ʻia he beam.Aia kēlā me kēia kukuna i loko o kahi manawa pōkole RF (10 ns).Hoʻokaʻawale ʻia nā kaola pili e like me ka manawa o ka lekiō.Ma ka RFQ linac, ua hoʻololi ʻia kahi kukuna 2 µs mai kahi puna ion laser i ke kaʻina o 200 beam.A laila, hoʻopale ʻia ke kukuna i ka ikehu i helu ʻia.
Linear accelerator RFQ.(a) (hema) Nānā waho o ke keʻena RFQ linac.(b) (akau) Eha koʻokoʻo electrode i loko o ke keʻena.
ʻO nā ʻāpana hoʻolālā nui o ka RFQ linac ʻo ia ke koʻokoʻo voltage, resonant frequency, beam hole radius, a me ka electrode modulation.E koho i ka volta ma ke kookoo ± 29 kV no laila aia kona kahua uila ma lalo o ka paepae ho'ohiolo uila.ʻO ka haʻahaʻa o ke alapine resonant, ʻoi aku ka nui o ka ikaika o ka nānā ʻana a me ka liʻiliʻi o ka māla wikiwiki.Hiki ke hoʻonui i ka nui o ke kaola nui a no laila, e hoʻonui i ke au o ke kukui ma muli o ka liʻiliʻi o ka hoʻokuʻu ʻana i ka uku.Ma ka ʻaoʻao ʻē aʻe, ʻoi aku ka nui o ka radii aperture e koi i ka mana RF e mana i ka RFQ linac.Eia kekahi, ua kaupalena ʻia e nā koi maikaʻi o ka pūnaewele.Ma muli o kēia mau kaulike, ua koho ʻia ke alapine resonant (100 MHz) a me ka radius aperture (4.5 mm) no ka wikiwiki ʻana o ka beam kiʻekiʻe.Ua koho ʻia ka modulation e hōʻemi i ka nalowale o ka beam a e hoʻonui i ka pono o ka wikiwiki.Ua hoʻolālā ʻia ka hoʻolālā i nā manawa he nui e hana i kahi hoʻolālā RFQ linac hiki ke hoʻolalelale i nā ion 7Li3+ ma 40 mA mai 22 keV/n a i 204 keV/n i loko o 2 m.ʻO ka mana RF i ana ʻia i ka wā o ka hoʻokolohua ʻo 77 kW.
Hiki i nā linac RFQ ke hoʻokē i nā ion me kahi kikoʻī Q/A.No laila, i ka nānā ʻana i kahi lāʻau i hānai ʻia i ka hopena o kahi laina laina, pono e noʻonoʻo i nā isotopes a me nā mea ʻē aʻe.Eia kekahi, ʻo nā ion i makemake ʻia, i hoʻonui ʻia i ka hapa, akā i iho ma lalo o nā kūlana acceleration i waenakonu o ka accelerator, hiki ke hoʻokō i ka hoʻopaʻa lateral a hiki ke lawe ʻia i ka hopena.Ua kapa ʻia nā kukuna makemake ʻole ʻē aʻe ma mua o nā ʻāpana 7Li3+ i hana ʻia he haumia.I kā mākou mau hoʻokolohua, ʻo 14N6+ a me 16O7+ nā mea haumia i hopohopo nui loa, no ka mea, hoʻopili ka pahu lithium me ka oxygen a me ka nitrogen i ka lewa.Loaʻa i kēia mau iona ka ratio Q/A hiki ke hoʻonui ʻia me 7Li3+.Hoʻohana mākou i nā magnet dipole e hoʻokaʻawale i nā kaola o nā ʻano like ʻole a me ka maikaʻi no ka nānā ʻana i ka beam ma hope o ka RFQ linac.
Hoʻolālā ʻia ka laina beam ma hope o ka RFQ linac e hāʻawi i ka beam 7Li3+ wikiwiki loa i ka FC ma hope o ka magnet dipole.Hoʻohana ʻia nā electrodes bias 400 V no ke kāohi ʻana i nā electrons lua i loko o ke kīʻaha e ana pono i ke ʻano o ka ion beam.Me kēia optics, ua hoʻokaʻawale ʻia nā trajectories ion i nā dipoles a nānā ʻia i nā wahi like ʻole e pili ana i ka Q / A.Ma muli o nā kumu like ʻole e like me ka hoʻopuʻi ʻana o ka manawa a me ka hoʻihoʻi ʻana o ka lewa, ʻo ka beam ma ke kiko he ākea.Hiki ke hoʻokaʻawale ʻia ke ʻano inā ʻoi aku ka mamao ma waena o nā kūlana kiko o nā ʻano ion ʻelua ma mua o ka laula o ka lāʻau.No ka loaʻa ʻana o ka ʻōlelo hoʻonā kiʻekiʻe loa, ua hoʻokomo ʻia kahi ʻāpana ākea kokoke i ka pūhaka beam, kahi i hoʻopaʻa ʻia ai ka lāʻau.Ua hoʻokomo ʻia kahi pale scintillation (CsI(Tl) mai Saint-Gobain, 40 mm × 40 mm × 3 mm) ma waena o ka ʻāpana a me ka PC.Ua hoʻohana ʻia ka scintillator no ka hoʻoholo ʻana i ka ʻāpana liʻiliʻi loa e hele ai nā ʻāpana i hoʻolālā ʻia no ka hoʻonā maikaʻi loa a no ka hōʻike ʻana i ka nui o ke kaola i ʻae ʻia no nā kaola ion kaumaha kiʻekiʻe.Hoʻopaʻa ʻia ke kiʻi kukuna ma ka scintillator e kahi kāmela CCD ma o ka puka aniani.E hoʻoponopono i ka puka aniani manawa hoʻolaha e uhi i ka laulā puʻupuʻu kukuna holoʻokoʻa.
Loaʻa nā waihona ʻikepili i hoʻohana ʻia a i ʻike ʻia i ka noiʻi o kēia manawa mai nā mea kākau paʻa ma ke noi kūpono.
Manke, I. et al.ʻEkolu manaʻo kiʻi o nā kāʻei magnetic.kamaʻāina aupuni.1, 125. https://doi.org/10.1038/ncomms1125 (2010).
Anderson, IS et al.Hiki i ke aʻo ʻana i nā kumu neutron compact ma nā mea hoʻokele.physics.Lunamakaainana 654, 1-58.https://doi.org/10.1016/j.physrep.2016.07.007 (2016).
Urchuoli, A. et al.ʻO ka microtomography i hoʻopaʻa ʻia ma ka Neutron: Pliobates cataloniae a me Barberapithecus huerzeleri ma ke ʻano he hoʻāʻo.ʻAe.J. Pilikino.anthropology.166, 987–993.https://doi.org/10.1002/ajpa.23467 (2018).