Spectrometru de masa Recoil (RMS)

Source: http://www.phy.ornl.gov/hribf/research/equipment/rms/

Spectrometru de masă recul (RMS) este un dispozitiv de zero grade folosit pentru a separa maselor produse in reactii nucleare. Spectrometrul [1-6] este de 25 m lungime şi este compus dintr-un separator de impuls de respingere fază şi tradiţionale electric-magnetic-electric separator masa dipol [7-10].Performanţă iniţială a SMR HRIBF a fost raportată în ref. [11]. Alte dispozitive de separare recul pot fi găsite în ref. [12-14].

O schiţă schematică a RMS. Detectoare la ţintă şi poziţiile plan focal poate fi utilizată pentru a obţine o mare selectivitate a produselor de reacţie. Fascicul de primar este, de obicei depozitate în RMS la poziţiile marcate cu 1 şi 3 şi în spectrometre fără un separator de impuls [7-10] de la poziţiile 2 şi 3. Superioare capacitatea de respingere a fasciculului RMS se datorează elementele suplimentare concentrându-se între poziţiile 1 şi 2. În plus, valoarea poziţiei fasciculului ajunge la 3 poate fi redusă prin utilizarea sistemului de deget în interiorul Q3.

RMS este format din trei dipoli magnetici (D), şapte quadrupoles (Q), două sextapoles (S), şi două dipoli electrice (ED). Proprietăţile fizice ale fiecărui element pot fi găsite în ref. [4]. Primele două quadrupoles aduna nuclee coulise şi de a determina focalizarea impuls care este localizată în interiorul Q3. Dipol magnetic separa de primul impuls nuclee coulise din fascicul. Fascicul de primar, provenind de la un accelerator tandem, are un impuls bine definit chiar şi după ce trece prin folia ţintă şi ar trebui să se concentreze spacially în funcţie de taxa de stat-de distribuţie. Dă înapoi au un mare impuls distibution cauzate de procesul de evaporare şi prin urmare, vor, umple spaţiul disponibil. Tije mici, numite degete pot fi inserate prin intermediul poli împărţit de Q3 pentru a intercepta fasciculul primar la concentrarea acesteia şi încă, au un impact minim asupra eficienţei de transport global pentru produsele de recul. Atunci când este utilizat cu reacţii inverse cinematic în cazul în care particulele de fază şi dă înapoi au rigidităţile similare din acceptările de SMR, degetele sunt proiectate pentru a oferi respingere consolidată fascicul de primar.

O schiţă schematică a degetele în interiorul Q3 şi date luate cu un detector poziţie sensibilă la planul focal acromatic. Spectrului de frecvenţe horizonal din mijloc este normalizat unidimensională distribuţia spaţială dă înapoi de la achromat cu şi fără degete blocarea stadiul de încărcare 23+. Normalizat spectrului de frecvenţe Rata conta pe dreapta afişează numărul de dă înapoi ajunge la achromat ca poziţia de un deget în interiorul Q3 este schimbat. Notă goluri în acest spectrului de frecvenţe cauzate de degetele interceptarea fascicul concentrat.

A doua jumătate a separatorului impuls, D1-Q4-Q5, oferă un al doilea accent care face obiectul porţiunii de separator masa a spectrometrului. Această poziţie, numit achromat, este independent de energie atunci când Q3 este corect ajustat. Cele două sextapoles oferă două corecţii de ordin în centrul final.

Secţiunea separator de masă conţine un dipol magnetic între doi dipoli electrice. Elementele electrice separate, dă înapoi în funcţie de energie cinetică şi încărcaţi (E / Q) şi dipol magnetic desparte ca în funcţie de impuls şi de încărcare (P / Q). Rezultatul net se dă înapoi separate în funcţie de masă şi de încărcare (A Q /). Magnitudinea de dispersie masă este determinată de ultima pereche de quadrupoles, Q6 şi Q7. Împreună cu Q4 si Q5, poziţia planul focal final este determinat.

Parametrii de performanţă ai spectrometrului, cum ar fi dimensiunea imaginii finale şi dispersia de masă, depinde de multe ori numai la anumite grupuri de elemente ale RMS. Aceste elemente pot fi ajustate împreună, fără a afecta valori de câmp a altor elemente. Astfel, mai multe "butoane", au fost încorporate în sistemul de control, astfel încât utilizatorii pot ajusta aceşti parametri în conformitate cu cerinţele experimentului.

Acceptările Diverse reglementează performanţă a SMR şi eficienţă pentru a detecta produsele recul. SMR are o nonsymmetric, global solid-unghi de acceptare. Acceptarea orizontală este de+ / - 30 mrad şi acceptarea verticală este de+ / - 110 mrad şi este determinată de poziţiile de Q1 si Q2. Distanţa ţintă-la-Q1 este de aproximativ 75 cm. Cu toate acestea, aperatures de altă natură în sistemul afecta unghiul efectiv global solid, care corespunde între 10 - si 15 MSR. La faţa locului fascicul de primar privind ţintă ar trebui să fie o verticala linia 1 mm lăţime şi 4 mm în lungime. Acceptarea de energie este determinată, în parte, de lungimea plăcilor pe dipolii electric şi este estimat a fi mai mare de+ / - 10%. Acceptarea A / Q, reflectând aperatures diferite pe parcursul traiectoriei de zbor este de aproape 5%. Rezoluţia masa totala (M / DM) a fost calculată la 540, deşi prin colimare, se estimează că această valoare se pot apropia de 1000 (inclusiv software-ul corecturi).

Un exemplu tipic de planul focal imagine al SMR utilizând reacţia 60 Ni+ 58 Ni la 220 MeV. Masele şi Rezoluţia sunt prezentate în figura. Acest spectru este luat cu nici o altă cerinţă decât un ion care trece prin detectorul de planul focal. Suspression ridicat fascicul de primar al SMR este evident de la curăţenia acestui spectru de frecvenţe, deşi un jet de particule fasciculului de lumină pot fi observate pe partea stângă a spectrului de frecvenţe. Aveţi dreptul să acceseze o rezoluţie mai mare JPEG versiune a acestei cifre.

Lung zbor-path a spectrometrului va interzice detectarea de nuclee care contin tranzitii izomerică cu halflives variind de la aproximativ zece nanosecunde într-o microsecundă. Aceste cariilor nuclee în zbor prin conversie internă, cauzând întreruperi [15] a electronilor atomice şi schimbări drastice în stadiul de încărcare. Pentru a reduce acest sens, o folie de taxă resetare este plasat la circa 10 cm distanţă de ţintă şi echilibrul taxa de stat se obţine pentru toate dă înapoi. Datorită taxa de distribuţie gaussiană de stat, eficienţa maximă totală a RMS pentru fiecare masă va fi pe ordinea de 45%. Acest lucru presupune că cele două state taxa sunt detectate la planul focal.

O listă a detectoarelor de planul focal şi alte caracteristici relevante ale RMS este prezentată mai jos:

RMS hardware şi alte caracteristici

resetarea taxa folie

degete

RMS zonei ţintă detectoare

CLARION Ge matrice

hyball

RMS detectoare focal suprafaţă plană

colector bandă în mişcare (MTC)

Poziţie a contracara avalansa sensibile (PSAC)

multi-canal detector placă (MCP)

focal plan

ionizare camera

gamma camera

faţă-verso detectoare benzi de siliciu (DSSD)

pereche spectrometru

Acest aparat este finantat de catre Institutul de Tehnologie din Georgia, Idaho Inginerie Nucleară de laborator, Louisianna Universitatea de Stat, Oak Ridge Universităţi asociate, Oak Ridge National Laboratory, de Stat din Tennessee, UNISOR, Universitatea din Maryland, Universitatea din Tennessee, Departamentul american de Energie, precum şi Universitatea Vanderbilt.

Referinte

1. Desfăşurarea Spectrometru de masa Recoil şi a sistemelor sale Detector de la instalaţiile de Holifield radioactive fascicul de ioni, CJ cu încărcătura, et al., Nucl. Instrument. Metode de Fiz. Res. A 450, 12 (2000). (pdf, post-scriptum)
2. Noul HRIBF spectrometru de masă Recoil - Rezultate de performanţă şi primul rând, TN Ginter, Ph.D. Teza a, Universitatea Vanderbilt, nepublicate. (pdf versiune disponibilă).
3. Un spectrometru de masă pentru Recoil HHIRF facilităţii, Cole JD, Cormier TM, Hamilton şi JH, spectroscopie nucleară exotice, editat de WC McHarris, (Plenul Press, New York, 1990), p. 11.
4. O mare-solid-unghi de înaltă rezoluţie Spectrometru de masa Recoil optimizat pentru utilizarea cu GAMMASPHERE, Cormier TM, J. Cole, Hamilton JH, şi Ramayya AV, Nucl. Instrument. Metode de Fiz. Res. A 297, 199 (1990).
5. Un spectrometru de masă pentru Recoil HHIRF, Cole JD, Cormier TM, Hamilton JH, şi Ramayya AV, Nucl. Instrument. Metode de Fiz. Res. B 70, 343 (1992).
6. Aparatură experimentale pentru Facilitatea RIB ORNL, PF Mantica, Nucl. Instrument. Metode de Fiz. Res. B 99, 338 (1995).
7. Performanţă de un spectrometru de masă Recoil, TM Cormier, MG Herman, BS Lin, şi PM Stwertka, Nucl. Instrument. Metode, 212, 185 (1983).
8. S. Spolaore, et al, Nucl.. Instrument. Metode A 238, 381 (1988).
9. NC Davids, et al, Nucl.. Instrument. Metode de Fiz. Res. B 70, 358 (1992).
10. Heavy Ion Analizor de reacţie (Hira): un recul Separator Facilitatea de masă de la CNVM, AK Sinha, N. Madhavan, JJ Das, P. Sugathan, DO Kataria, AP patro, şi GK Mehta, Nucl. Instrument. Metode de Fiz. Res. A 339, 543 (1994).
11. Rezultatele iniţiale ale Punerea in functiune a Spectrometru de masa Recoil HRIBF, CJ cu încărcătura, TN Ginter, YA Akovali, MJ Brinkman, JW Johnson, J. Mas, JW McConnell, WT Milner, D. Shapira, şi AN James, Aplicarea de acceleratoare în cercetare şi Industrie, editat de JL Duggan si Morgan IL, (AIP Press, New York, 1997), p 401.
12. Separarea Masa microsecunda de reziduuri grele Nucleus compuse Utilizarea de separare Recoil Daresbury, AN James, TP Morrison, KL Ying, KA Connell, Pret HG, şi J. Simpson, Nucl. Instrument. Metode de Fiz. Res. A 267, 144 (1988).
13. Construcţia şi funcţionarea iniţială a MARS, R. Tribble, Bronson J., Dejbakhsh H., Gagliardi C., Hale S., W. Lui, Semon D., Xu H., Yennello S., şi Zhou X., Texas A & M Raport de activitate 1992-1993, p. V-136.
14. O Separator Recoil pentru utilizare în experimente radioactive fascicul de ioni, MS Smith, C. Rolfs, şi CA Barnes, Nucl. Instrument. Metode de Fiz. Res. A 306, 233 (1991).
15. De conversie internă şi Evolutia structurii nucleare de la Spin foarte ridicat: 154-158 Er, TM Cormier, PM Stwertka, M. Herman, şi GN Nicolis, Fiz. Rev C 30, 1953 (1984).