304L 6.35 * 1mm អ្នកផ្គត់ផ្គង់បំពង់ដែកអ៊ីណុក, ការបង្ហាញនៃធ្នឹមលីចូមខ្លាំងសម្រាប់ការបង្កើតនឺត្រុងដោយផ្ទាល់ជីពចរ

សូមអរគុណសម្រាប់ការទស្សនា Nature.com ។អ្នកកំពុងប្រើកំណែកម្មវិធីរុករកតាមអ៊ីនធឺណិតដែលមានការគាំទ្រ CSS មានកំណត់។សម្រាប់បទពិសោធន៍ដ៏ល្អបំផុត យើងសូមណែនាំឱ្យអ្នកប្រើកម្មវិធីរុករកតាមអ៊ីនធឺណិតដែលបានអាប់ដេត (ឬបិទមុខងារភាពឆបគ្នានៅក្នុង Internet Explorer)។លើសពីនេះទៀត ដើម្បីធានាបាននូវការគាំទ្រជាបន្តបន្ទាប់ យើងបង្ហាញគេហទំព័រដោយគ្មានរចនាប័ទ្ម និង JavaScript។
គ្រាប់រំកិលបង្ហាញអត្ថបទបីក្នុងមួយស្លាយ។ប្រើប៊ូតុងខាងក្រោយ និងបន្ទាប់ដើម្បីផ្លាស់ទីតាមស្លាយ ឬប៊ូតុងឧបករណ៍បញ្ជាស្លាយនៅចុងបញ្ចប់ដើម្បីផ្លាស់ទីតាមស្លាយនីមួយៗ។

ជាជម្រើសមួយសម្រាប់ការសិក្សាអំពីរ៉េអាក់ទ័រនុយក្លេអែរ ម៉ាស៊ីនបង្កើតនឺត្រុងដែលជំរុញដោយឧបករណ៍បង្កើនល្បឿនតូចដោយប្រើកម្មវិធីបញ្ជាធ្នឹមលីចូម-អ៊ីយ៉ុង អាចជាបេក្ខភាពដ៏ជោគជ័យមួយ ព្រោះវាផលិតវិទ្យុសកម្មដែលមិនចង់បានតិចតួច។ទោះបីជាយ៉ាងណាក៏ដោយ វាពិតជាលំបាកណាស់ក្នុងការបញ្ជូនធ្នឹមខ្លាំងនៃលីចូមអ៊ីយ៉ុង ហើយការអនុវត្តជាក់ស្តែងនៃឧបករណ៍បែបនេះត្រូវបានគេចាត់ទុកថាមិនអាចទៅរួចនោះទេ។បញ្ហាស្រួចស្រាវបំផុតនៃលំហូរអ៊ីយ៉ុងមិនគ្រប់គ្រាន់ត្រូវបានដោះស្រាយដោយការអនុវត្តគម្រោងផ្សាំប្លាស្មាដោយផ្ទាល់។នៅក្នុងគ្រោងការណ៍នេះ ប្លាស្មាជីពចរដែលមានដង់ស៊ីតេខ្ពស់ដែលបង្កើតឡើងដោយឡាស៊ែរនៃបន្ទះដែកលីចូមត្រូវបានចាក់បញ្ចូលយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាព និងបង្កើនល្បឿនដោយឧបករណ៍បង្កើនល្បឿន quadrupole ប្រេកង់ខ្ពស់ (RFQ accelerator)។យើងសម្រេចបានចរន្តធ្នឹមកំពូលនៃ 35 mA បង្កើនល្បឿនដល់ 1.43 MeV ដែលជាលំដាប់ពីរនៃរ៉ិចទ័រខ្ពស់ជាងម៉ាស៊ីនចាក់ធម្មតា និងប្រព័ន្ធបង្កើនល្បឿនអាចផ្តល់បាន។
មិនដូចកាំរស្មីអ៊ិច ឬភាគល្អិតដែលមានបន្ទុកទេ នឺត្រុងមានជម្រៅជ្រៀតចូលដ៏ធំ និងអន្តរកម្មពិសេសជាមួយសារធាតុខាប់ ដែលធ្វើឱ្យវាអាចដំណើរការបានយ៉ាងប្រសើរបំផុតសម្រាប់ការសិក្សាអំពីលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់វត្ថុធាតុ1,2,3,4,5,6,7។ជាពិសេស បច្ចេកទេសខ្ចាត់ខ្ចាយនឺត្រុងត្រូវបានគេប្រើជាទូទៅដើម្បីសិក្សាសមាសភាព រចនាសម្ព័ន្ធ និងភាពតានតឹងខាងក្នុងនៅក្នុងសារធាតុខាប់ ហើយអាចផ្តល់ព័ត៌មានលម្អិតអំពីសមាសធាតុដាននៅក្នុងលោហធាតុដែលពិបាករកឃើញដោយប្រើកាំរស្មីអ៊ិច spectroscopy8 ។វិធីសាស្រ្តនេះត្រូវបានចាត់ទុកថាជាឧបករណ៍ដ៏មានឥទ្ធិពលនៅក្នុងវិទ្យាសាស្ត្រមូលដ្ឋាន ហើយត្រូវបានប្រើប្រាស់ដោយអ្នកផលិតលោហធាតុ និងសម្ភារៈផ្សេងទៀត។ថ្មីៗនេះ ការបំភាយនឺត្រុងត្រូវបានប្រើដើម្បីរកមើលភាពតានតឹងដែលនៅសេសសល់នៅក្នុងសមាសធាតុមេកានិច ដូចជាផ្នែកផ្លូវដែក និងយន្តហោះ 9,10,11,12។នឺត្រុង​ក៏​ត្រូវ​បាន​ប្រើ​ក្នុង​អណ្តូង​ប្រេង និង​ឧស្ម័ន​ដែរ ព្រោះ​វា​ងាយ​នឹង​ចាប់​យក​ដោយ​វត្ថុធាតុ​សម្បូរ​ប្រូតុង ១៣.វិធីសាស្រ្តស្រដៀងគ្នានេះក៏ត្រូវបានគេប្រើនៅក្នុងវិស្វកម្មសំណង់ស៊ីវិលផងដែរ។ការធ្វើតេស្តនឺត្រុងហ្វាលដែលមិនបំផ្លិចបំផ្លាញគឺជាឧបករណ៍ដ៏មានប្រសិទ្ធភាពមួយសម្រាប់ការរកឃើញកំហុសដែលលាក់នៅក្នុងអគារ ផ្លូវរូងក្រោមដី និងស្ពាន។ការប្រើប្រាស់ធ្នឹមនឺត្រុងត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងសកម្មក្នុងការស្រាវជ្រាវវិទ្យាសាស្ត្រ និងឧស្សាហកម្ម ដែលភាគច្រើនត្រូវបានបង្កើតឡើងជាប្រវត្តិសាស្ត្រដោយប្រើរ៉េអាក់ទ័រនុយក្លេអ៊ែរ។
ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ជាមួយនឹងការឯកភាពជាសកលលើការមិនរីកសាយភាយនុយក្លេអ៊ែរ ការកសាងរ៉េអាក់ទ័រតូចៗសម្រាប់គោលបំណងស្រាវជ្រាវកាន់តែពិបាក។ជាងនេះទៅទៀត ឧបទ្ទវហេតុ Fukushima នាពេលថ្មីៗនេះ បានធ្វើឱ្យការកសាងរ៉េអាក់ទ័រនុយក្លេអ៊ែរ ស្ទើរតែអាចទទួលយកបានក្នុងសង្គម។នៅក្នុងការតភ្ជាប់ជាមួយនឹងនិន្នាការនេះ តម្រូវការសម្រាប់ប្រភពនឺត្រុងនៅឧបករណ៍បង្កើនល្បឿនកំពុងកើនឡើង 2.ជាជម្រើសមួយសម្រាប់ម៉ាស៊ីនរ៉េអាក់ទ័រនុយក្លេអ៊ែរ ប្រភពនឺត្រុងបំបែកពន្លឿនធំៗជាច្រើនកំពុងដំណើរការរួចហើយ 14,15 ។ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយសម្រាប់ការប្រើប្រាស់កាន់តែមានប្រសិទ្ធភាពនៃលក្ខណៈសម្បត្តិនៃធ្នឹមនឺត្រុង វាចាំបាច់ក្នុងការពង្រីកការប្រើប្រាស់ប្រភពបង្រួមនៅឧបករណ៍បង្កើនល្បឿន 16 ដែលអាចជាកម្មសិទ្ធិរបស់ស្ថាប័នស្រាវជ្រាវឧស្សាហកម្ម និងសាកលវិទ្យាល័យ។ប្រភពនឺត្រុងបង្កើនល្បឿនបានបន្ថែមសមត្ថភាព និងមុខងារថ្មីបន្ថែមពីលើការបម្រើជាជំនួសសម្រាប់រ៉េអាក់ទ័រនុយក្លេអ៊ែរ 14.ឧទាហរណ៍ ម៉ាស៊ីនភ្លើងដែលជំរុញដោយ linac អាចបង្កើតស្ទ្រីមនៃនឺត្រុងបានយ៉ាងងាយស្រួលដោយរៀបចំធ្នឹមដ្រាយ។នៅពេលដែលបញ្ចេញ នឺត្រុងគឺពិបាកគ្រប់គ្រង ហើយការវាស់វែងវិទ្យុសកម្មពិបាកវិភាគ ដោយសារសំលេងរំខានដែលបង្កើតដោយនឺត្រុងពីខាងក្រោយ។នឺត្រុងហ្វាលដែលគ្រប់គ្រងដោយឧបករណ៍បង្កើនល្បឿនជៀសវាងបញ្ហានេះ។គម្រោងជាច្រើនផ្អែកលើបច្ចេកវិទ្យាបង្កើនល្បឿនប្រូតុងត្រូវបានស្នើឡើងនៅជុំវិញពិភពលោក 17,18,19។ប្រតិកម្ម 7Li(p,n)7Be និង 9Be(p,n)9B ត្រូវបានគេប្រើញឹកញាប់បំផុតនៅក្នុងម៉ាស៊ីនផលិតនឺត្រុងហ្វាយដែលជំរុញដោយប្រូតុង ព្រោះវាជាប្រតិកម្មកំដៅចុងក្រោយ 20.វិទ្យុសកម្ម និងកាកសំណល់វិទ្យុសកម្មលើសអាចត្រូវបានបង្រួមអប្បបរមា ប្រសិនបើថាមពលដែលត្រូវបានជ្រើសរើសដើម្បីរំជើបរំជួលដល់ធ្នឹមប្រូតុងគឺលើសពីតម្លៃកម្រិតកំណត់បន្តិច។ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ ម៉ាស់នៃស្នូលគោលដៅគឺធំជាងប្រូតុង ហើយនឺត្រុងជាលទ្ធផលបានខ្ចាត់ខ្ចាយទៅគ្រប់ទិសទី។ភាពស្និទ្ធស្នាលនឹងការបំភាយអ៊ីសូត្រូពិចនៃលំហូរនឺត្រុង ការពារការដឹកជញ្ជូននឺត្រុងយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាពទៅកាន់វត្ថុនៃការសិក្សា។លើសពីនេះទៀត ដើម្បីទទួលបានបរិមាណនឺត្រុងដែលត្រូវការនៅទីតាំងនៃវត្ថុនោះ ចាំបាច់ត្រូវបង្កើនទាំងចំនួនប្រូតុងដែលផ្លាស់ទី និងថាមពលរបស់វា។ជាលទ្ធផល បរិមាណដ៏ធំនៃកាំរស្មីហ្គាម៉ា និងនឺត្រុងនឹងសាយភាយតាមមុំធំ ដោយបំផ្លាញអត្ថប្រយោជន៍នៃប្រតិកម្មកម្ដៅ។ម៉ាស៊ីនភ្លើងណឺត្រុងដែលមានមូលដ្ឋានលើប្រូតុងដែលជំរុញដោយឧបករណ៍បង្កើនល្បឿនធម្មតាមានការការពារវិទ្យុសកម្មដ៏រឹងមាំ និងជាផ្នែកដែលសំពីងសំពោងបំផុតនៃប្រព័ន្ធ។តម្រូវការដើម្បីបង្កើនថាមពលនៃការបើកបរប្រូតុងជាធម្មតាតម្រូវឱ្យមានការកើនឡើងបន្ថែមទៀតនៅក្នុងទំហំនៃឧបករណ៍បង្កើនល្បឿន។
ដើម្បីជម្នះការខ្វះខាតទូទៅនៃប្រភពនឺត្រុងហ្វាលបង្រួមធម្មតានៅឧបករណ៍បង្កើនល្បឿន គ្រោងការណ៍ប្រតិកម្មបញ្ច្រាស-kinematic ត្រូវបានស្នើឡើង 21 ។នៅក្នុងគ្រោងការណ៍នេះ ធ្នឹមលីចូម-អ៊ីយ៉ុងដែលធ្ងន់ជាងនេះ ត្រូវបានគេប្រើជាធ្នឹមណែនាំជំនួសឱ្យធ្នឹមប្រូតុង ដែលកំណត់គោលដៅទៅលើវត្ថុធាតុដើមដែលសម្បូរទៅដោយអ៊ីដ្រូសែន ដូចជាប្លាស្ទិកអ៊ីដ្រូកាបូន អ៊ីដ្រូសែន ឧស្ម័នអ៊ីដ្រូសែន ឬប្លាស្មាអ៊ីដ្រូសែន។ជម្មើសជំនួសត្រូវបានគេពិចារណា ដូចជា ធ្នឹមដែលជំរុញដោយអ៊ីយ៉ុង ប៊ីរីលីញ៉ូម ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ បេរីលញ៉ូមគឺជាសារធាតុពុលដែលទាមទារការថែទាំពិសេសក្នុងការដោះស្រាយ។ដូច្នេះ ធ្នឹមលីចូមគឺសមបំផុតសម្រាប់គ្រោងការណ៍ប្រតិកម្មបញ្ច្រាស-kinematic។ដោយសារសន្ទុះនៃស្នូលលីចូមគឺធំជាងប្រូតុង ចំណុចកណ្តាលនៃការប៉ះទង្គិចនុយក្លេអ៊ែរកំពុងបន្តទៅមុខឥតឈប់ឈរ ហើយនឺត្រុងក៏ត្រូវបានបញ្ចេញទៅមុខផងដែរ។លក្ខណៈពិសេសនេះលុបបំបាត់កាំរស្មីហ្គាម៉ាដែលមិនចង់បាន និងការបំភាយនឺត្រុងមុំខ្ពស់ 22 ។ការប្រៀបធៀបនៃករណីធម្មតានៃម៉ាស៊ីនប្រូតុង និងសេណារីយ៉ូ kinematics បញ្ច្រាសត្រូវបានបង្ហាញនៅក្នុងរូបភាពទី 1 ។
រូបភាពនៃមុំផលិតនឺត្រុងសម្រាប់ប្រូតុង និងធ្នឹមលីចូម (គូរជាមួយ Adobe Illustrator CS5, 15.1.0, https://www.adobe.com/products/illustrator.html)។(ក) នឺត្រុងអាចត្រូវបានគេច្រានចេញក្នុងទិសដៅណាមួយដែលជាលទ្ធផលនៃប្រតិកម្មដោយសារតែការពិតដែលថាប្រូតុងផ្លាស់ទីបានប៉ះនឹងអាតូមដែលធ្ងន់ជាងនៃគោលដៅលីចូម។(ខ) ផ្ទុយទៅវិញ ប្រសិនបើអ្នកបើកបរលីចូមអ៊ីយ៉ុងបំផ្ទុះគោលដៅដែលសម្បូរទៅដោយអ៊ីដ្រូសែន នឺត្រុងត្រូវបានបង្កើតក្នុងកោណតូចចង្អៀតក្នុងទិសដៅទៅមុខ ដោយសារល្បឿនខ្ពស់នៃមជ្ឈិមនៃប្រព័ន្ធ។
ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ មានតែម៉ាស៊ីនភ្លើងនឺត្រុង kinematic បញ្ច្រាសមួយចំនួនប៉ុណ្ណោះដែលមានដោយសារតែការលំបាកក្នុងការបង្កើតលំហូរដែលត្រូវការនៃអ៊ីយ៉ុងធ្ងន់ជាមួយនឹងបន្ទុកខ្ពស់បើប្រៀបធៀបទៅនឹងប្រូតុង។រុក្ខជាតិទាំងអស់នេះប្រើប្រភពអ៊ីយ៉ុង sputter អវិជ្ជមាន រួមផ្សំជាមួយឧបករណ៍បង្កើនល្បឿនអេឡិចត្រិច។ប្រភេទផ្សេងទៀតនៃប្រភពអ៊ីយ៉ុងត្រូវបានស្នើឡើងដើម្បីបង្កើនប្រសិទ្ធភាពនៃការបង្កើនល្បឿននៃធ្នឹម26។ក្នុងករណីណាក៏ដោយចរន្តធ្នឹមលីចូម - អ៊ីយ៉ុងដែលមានត្រូវបានកំណត់ត្រឹម 100 μA។វាត្រូវបានគេស្នើឱ្យប្រើ 1 mA នៃ Li3 + 27 ប៉ុន្តែចរន្តអ៊ីយ៉ុងនេះមិនត្រូវបានបញ្ជាក់ដោយវិធីសាស្ត្រនេះទេ។នៅក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃអាំងតង់ស៊ីតេ ឧបករណ៍បង្កើនល្បឿនធ្នឹមលីចូមមិនអាចប្រកួតប្រជែងជាមួយឧបករណ៍បង្កើនល្បឿននៃធ្នឹមប្រូតុងដែលចរន្តប្រូតុងខ្ពស់បំផុតលើសពី 10 mA28 ។
ដើម្បីអនុវត្តម៉ាស៊ីនភ្លើងនឺត្រុងបង្រួមជាក់ស្តែងដោយផ្អែកលើធ្នឹមលីចូម - អ៊ីយ៉ុង វាមានអត្ថប្រយោជន៍ក្នុងការបង្កើតអាំងតង់ស៊ីតេខ្ពស់ទាំងស្រុងដោយគ្មានអ៊ីយ៉ុង។អ៊ីយ៉ុងត្រូវបានពន្លឿន និងដឹកនាំដោយកម្លាំងអេឡិចត្រូម៉ាញេទិក ហើយកម្រិតបន្ទុកកាន់តែខ្ពស់នាំឱ្យមានការបង្កើនល្បឿនកាន់តែមានប្រសិទ្ធភាព។កម្មវិធីបញ្ជាធ្នឹម Li-ion ត្រូវការចរន្តកំពូល Li3+ លើសពី 10 mA ។
នៅក្នុងការងារនេះ យើងបង្ហាញពីការបង្កើនល្បឿននៃធ្នឹម Li3+ ជាមួយនឹងចរន្តខ្ពស់បំផុតរហូតដល់ 35 mA ដែលអាចប្រៀបធៀបទៅនឹងឧបករណ៍បង្កើនល្បឿនប្រូតុងកម្រិតខ្ពស់។ធ្នឹមលីចូមអ៊ីយ៉ុងដើមត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយប្រើឡាស៊ែរ និងគ្រោងការណ៍ផ្សាំផ្លាស្មាផ្ទាល់ (DPIS) ដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងដំបូងដើម្បីបង្កើនល្បឿន C6+ ។ប្រេកង់វិទ្យុ quadrupole linac (RFQ linac) ដែលរចនាតាមបំណងត្រូវបានប្រឌិតដោយប្រើរចនាសម្ព័ន្ធ resonant បួន។យើង​បាន​ផ្ទៀងផ្ទាត់​ថា​ធ្នឹម​ពន្លឿន​មាន​ថាមពល​ធ្នឹម​ភាព​បរិសុទ្ធ​ខ្ពស់​ដែល​គណនា។នៅពេលដែលធ្នឹម Li3+ ត្រូវបានចាប់យក និងបង្កើនល្បឿនដោយប្រសិទ្ធភាពនៃប្រេកង់វិទ្យុ (RF) ផ្នែក linac (ឧបករណ៍បង្កើនល្បឿន) ជាបន្តបន្ទាប់ត្រូវបានប្រើដើម្បីផ្តល់ថាមពលដែលត្រូវការដើម្បីបង្កើតលំហូរនឺត្រុងដ៏ខ្លាំងពីគោលដៅ។
ការបង្កើនល្បឿននៃអ៊ីយ៉ុងដំណើរការខ្ពស់គឺជាបច្ចេកវិទ្យាដែលបានបង្កើតឡើងយ៉ាងល្អ។ភារកិច្ចដែលនៅសេសសល់ក្នុងការសម្រេចនូវម៉ាស៊ីនភ្លើងនឺត្រុងហ្វាលបង្រួមថ្មីដែលមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់គឺបង្កើតនូវចំនួនដ៏ច្រើននៃអ៊ីយ៉ុងលីចូមដែលបានដកទាំងស្រុងហើយបង្កើតជារចនាសម្ព័ន្ធចង្កោមដែលមានស៊េរីនៃអ៊ីយ៉ុងជីពចរដែលធ្វើសមកាលកម្មជាមួយវដ្ត RF នៅក្នុងឧបករណ៍បង្កើនល្បឿន។លទ្ធផលនៃការពិសោធន៍ដែលបានរចនាឡើងដើម្បីសម្រេចបាននូវគោលដៅនេះត្រូវបានពិពណ៌នានៅក្នុងផ្នែករងចំនួនបីខាងក្រោម៖ (1) ជំនាន់នៃការគ្មានធ្នឹមលីចូម-អ៊ីយ៉ុងទាំងស្រុង (2) ការបង្កើនល្បឿននៃធ្នឹមដោយប្រើ RFQ linac ដែលបានរចនាពិសេស និង (3) ការបង្កើនល្បឿននៃការវិភាគ នៃធ្នឹមដើម្បីពិនិត្យមើលមាតិការបស់វា។នៅមន្ទីរពិសោធន៍ជាតិ Brookhaven (BNL) យើងបានសាងសង់ការរៀបចំពិសោធន៍ដែលបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 2 ។
ទិដ្ឋភាពទូទៅនៃការរៀបចំពិសោធន៍សម្រាប់ការវិភាគបង្កើនល្បឿននៃធ្នឹមលីចូម (បង្ហាញដោយ Inkscape, 1.0.2, https://inkscape.org/) ។ពីស្តាំទៅឆ្វេង ប្លាស្មា-ablative ឡាស៊ែរត្រូវបានបង្កើតនៅក្នុងអង្គជំនុំជម្រះអន្តរកម្មឡាស៊ែរ និងបញ្ជូនទៅកាន់ RFQ linac ។នៅពេលចូលទៅក្នុងឧបករណ៍បង្កើនល្បឿន RFQ អ៊ីយ៉ុងត្រូវបានបំបែកចេញពីប្លាស្មា ហើយចាក់ចូលទៅក្នុងឧបករណ៍បង្កើនល្បឿន RFQ តាមរយៈវាលអគ្គីសនីភ្លាមៗដែលបង្កើតឡើងដោយភាពខុសគ្នានៃវ៉ុល 52 kV រវាងអេឡិចត្រូតដក និងអេឡិចត្រូត RFQ នៅក្នុងតំបន់រសាត់។អ៊ីយ៉ុងដែលបានស្រង់ចេញត្រូវបានបង្កើនល្បឿនពី 22 keV/n ដល់ 204 keV/n ដោយប្រើអេឡិចត្រូត RFQ ប្រវែង 2 ម៉ែត្រ។ឧបករណ៍បំលែងចរន្ត (CT) ដែលត្រូវបានតំឡើងនៅទិន្នផលនៃ RFQ liac ផ្តល់នូវការវាស់វែងដែលមិនមានការបំផ្លិចបំផ្លាញនៃចរន្តធ្នឹមអ៊ីយ៉ុង។ធ្នឹមត្រូវបានផ្តោតដោយមេដែក quadrupole បី និងដឹកនាំទៅមេដែក dipole ដែលបំបែក និងដឹកនាំធ្នឹម Li3+ ចូលទៅក្នុងឧបករណ៍ចាប់។នៅខាងក្រោយរន្ធនោះ ឧបករណ៍ស្រូបផ្លាស្ទិចដែលអាចដកថយបាន និងពែង Faraday (FC) ដែលមានភាពលំអៀងរហូតដល់ -400 V ត្រូវបានប្រើដើម្បីរកមើលធ្នឹមបង្កើនល្បឿន។
ដើម្បីបង្កើតអ៊ីយ៉ុងលីចូមអ៊ីយ៉ុងយ៉ាងពេញលេញ (Li3+) វាចាំបាច់ក្នុងការបង្កើតប្លាស្មាដែលមានសីតុណ្ហភាពលើសពីថាមពលអ៊ីយ៉ូដទីបីរបស់វា (122.4 អ៊ីវី) ។យើងបានព្យាយាមប្រើឡាស៊ែរដើម្បីផលិតប្លាស្មាដែលមានសីតុណ្ហភាពខ្ពស់។ប្រភពអ៊ីយ៉ុងឡាស៊ែរប្រភេទនេះមិនត្រូវបានគេប្រើជាទូទៅដើម្បីបង្កើតធ្នឹមលីចូមអ៊ីយ៉ុងទេ ពីព្រោះលោហៈលីចូមមានប្រតិកម្ម និងទាមទារការគ្រប់គ្រងពិសេស។យើងបានបង្កើតប្រព័ន្ធផ្ទុកគោលដៅដើម្បីកាត់បន្ថយសំណើម និងការបំពុលខ្យល់នៅពេលដំឡើងក្រដាស lithium នៅក្នុងបន្ទប់ខ្វះចន្លោះអន្តរកម្មឡាស៊ែរ។ការរៀបចំសម្ភារៈទាំងអស់ត្រូវបានអនុវត្តនៅក្នុងបរិយាកាសដែលបានគ្រប់គ្រងនៃ argon ស្ងួត។បន្ទាប់ពី foil លីចូមត្រូវបានដំឡើងនៅក្នុងបន្ទប់គោលដៅឡាស៊ែរ foil ត្រូវបាន irradiated ជាមួយកាំរស្មីឡាស៊ែរ Nd:YAG ដែលមានថាមពល 800 mJ ក្នុងមួយជីពចរ។នៅឯការផ្តោតទៅលើគោលដៅ ដង់ស៊ីតេថាមពលឡាស៊ែរត្រូវបានគេប៉ាន់ស្មានថាមានប្រហែល 1012 W/cm2 ។ប្លាស្មាត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅពេលដែលឡាស៊ែរជីពចរបំផ្លាញគោលដៅនៅក្នុងកន្លែងទំនេរ។ក្នុងអំឡុងពេលនៃជីពចរឡាស៊ែរ 6 ns ទាំងមូល ប្លាស្មានៅតែបន្តឡើងកំដៅ ជាចម្បងដោយសារដំណើរការ bremsstrahlung បញ្ច្រាស។ដោយសារគ្មានការបង្ខាំងខាងក្រៅត្រូវបានអនុវត្តក្នុងដំណាក់កាលកំដៅ ប្លាស្មាចាប់ផ្តើមពង្រីកជាបីវិមាត្រ។នៅពេលដែលប្លាស្មាចាប់ផ្តើមពង្រីកលើផ្ទៃគោលដៅ ចំណុចកណ្តាលនៃម៉ាស់ប្លាស្មាទទួលបានល្បឿនកាត់កែងទៅនឹងផ្ទៃគោលដៅជាមួយនឹងថាមពល 600 eV/n ។បន្ទាប់ពីកំដៅប្លាស្មាបន្តផ្លាស់ទីក្នុងទិសដៅអ័ក្សពីគោលដៅពង្រីក isotropically ។
ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 2 ប្លាស្មា ablation ពង្រីកទៅជាទំហំទំនេរដែលហ៊ុំព័ទ្ធដោយធុងដែកដែលមានសក្តានុពលដូចគ្នាទៅនឹងគោលដៅ។ដូច្នេះ ប្លាស្មា​រសាត់​តាម​តំបន់​គ្មាន​វាល​ឆ្ពោះទៅរក​ឧបករណ៍​បង្កើនល្បឿន RFQ ។វាលម៉ាញេទិកអ័ក្សត្រូវបានអនុវត្តរវាងអង្គជំនុំជម្រះវិទ្យុសកម្មឡាស៊ែរ និង RFQ linac ដោយមធ្យោបាយនៃឧបករណ៏ solenoid រុំជុំវិញបន្ទប់ខ្វះចន្លោះ។ដែនម៉ាញេទិចនៃសូលីនអ៊ីតទប់ស្កាត់ការពង្រីករ៉ាឌីកាល់នៃប្លាស្មាដែលរសាត់ ដើម្បីរក្សាដង់ស៊ីតេប្លាស្មាខ្ពស់កំឡុងពេលបញ្ជូនទៅកាន់ RFQ aperture។ម្យ៉ាងវិញទៀតប្លាស្មាបន្តពង្រីកក្នុងទិសដៅអ័ក្សកំឡុងពេលរសាត់ បង្កើតបានជាប្លាស្មាពន្លូត។ភាពលំអៀងនៃតង់ស្យុងខ្ពស់ត្រូវបានអនុវត្តទៅធុងដែកដែលមានប្លាស្មានៅពីមុខច្រកចេញនៅច្រកចូល RFQ ។វ៉ុលលំអៀងត្រូវបានជ្រើសរើសដើម្បីផ្តល់អត្រាចាក់ 7Li3+ ដែលត្រូវការសម្រាប់ការបង្កើនល្បឿនត្រឹមត្រូវដោយ RFQ linac ។
ប្លាស្មា ablation លទ្ធផលមានមិនត្រឹមតែ 7Li3+ ប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែក៏មានលីចូមនៅក្នុងរដ្ឋបន្ទុកផ្សេងទៀត និងធាតុបំពុលផងដែរ ដែលត្រូវបានដឹកជញ្ជូនក្នុងពេលដំណាលគ្នាទៅកាន់ឧបករណ៍បង្កើនល្បឿនលីនេអ៊ែរ RFQ ។មុនពេលការពន្លឿនការពិសោធន៍ដោយប្រើ RFQ linac ការវិភាគពេលហោះហើរក្រៅបណ្តាញ (TOF) ត្រូវបានអនុវត្តដើម្បីសិក្សាសមាសភាព និងការចែកចាយថាមពលនៃអ៊ីយ៉ុងនៅក្នុងប្លាស្មា។ការដំឡើងការវិភាគលម្អិត និងការចែកចាយបន្ទុករដ្ឋដែលត្រូវបានអង្កេតត្រូវបានពន្យល់នៅក្នុងផ្នែកវិធីសាស្រ្ត។ការវិភាគបានបង្ហាញថាអ៊ីយ៉ុង 7Li3+ គឺជាភាគល្អិតសំខាន់ដែលស្មើនឹងប្រហែល 54% នៃភាគល្អិតទាំងអស់ ដូចបានបង្ហាញក្នុងរូបទី 3។ យោងតាមការវិភាគ ចរន្តអ៊ីយ៉ុង 7Li3+ នៅចំណុចទិន្នផលធ្នឹមអ៊ីយ៉ុងត្រូវបានប៉ាន់ប្រមាណថា 1.87 mA ។ក្នុងអំឡុងពេលនៃការធ្វើតេស្តបង្កើនល្បឿន វាល solenoid 79 mT ត្រូវបានអនុវត្តទៅប្លាស្មាពង្រីក។ជាលទ្ធផល ចរន្ត 7Li3+ ដែលស្រង់ចេញពីប្លាស្មា ហើយសង្កេតឃើញនៅលើឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាកើនឡើងដោយកត្តា 30។
ប្រភាគនៃអ៊ីយ៉ុងនៅក្នុងប្លាស្មាដែលបង្កើតដោយឡាស៊ែរ ទទួលបានដោយការវិភាគពេលហោះហើរ។អ៊ីយ៉ុង 7Li1+ និង 7Li2+ បង្កើតបាន 5% និង 25% នៃធ្នឹមអ៊ីយ៉ុងរៀងគ្នា។ប្រភាគដែលបានរកឃើញនៃភាគល្អិត 6Li យល់ស្របជាមួយនឹងខ្លឹមសារធម្មជាតិនៃ 6Li (7.6%) នៅក្នុងគោលដៅនៃ foil លីចូម នៅក្នុងកំហុសពិសោធន៍។ការចម្លងរោគអុកស៊ីហ្សែនបន្តិច (6.2%) ត្រូវបានគេសង្កេតឃើញ ជាចម្បង O1+ (2.1%) និង O2+ (1.5%) ដែលអាចបណ្តាលមកពីការកត់សុីលើផ្ទៃនៃគោលដៅ foil លីចូម។
ដូចដែលបានរៀបរាប់ពីមុន ប្លាស្មាលីចូមបានរសាត់ទៅក្នុងតំបន់ដែលគ្មានវាល មុនពេលចូលទៅក្នុង RFQ linac ។ការបញ្ចូលនៃ RFQ linac មានរន្ធអង្កត់ផ្ចិត 6 មីលីម៉ែត្រនៅក្នុងធុងដែកហើយវ៉ុលលំអៀងគឺ 52 kV ។ទោះបីជាតង់ស្យុងអេឡិចត្រូត RFQ ផ្លាស់ប្តូរយ៉ាងឆាប់រហ័ស ±29 kV នៅ 100 MHz ក៏ដោយក៏វ៉ុលបណ្តាលឱ្យមានការបង្កើនល្បឿនអ័ក្សដោយសារតែអេឡិចត្រូតបង្កើនល្បឿន RFQ មានសក្តានុពលជាមធ្យមនៃសូន្យ។ដោយសារតែវាលអគ្គិសនីដ៏រឹងមាំដែលបានបង្កើតនៅក្នុងគម្លាត 10 មីលីម៉ែត្ររវាងជំរៅ និងគែមនៃអេឡិចត្រូត RFQ មានតែអ៊ីយ៉ុងប្លាស្មាវិជ្ជមានប៉ុណ្ណោះដែលត្រូវបានស្រង់ចេញពីប្លាស្មានៅជំរៅ។នៅក្នុងប្រព័ន្ធចែកចាយអ៊ីយ៉ុងប្រពៃណី អ៊ីយ៉ុងត្រូវបានបំបែកចេញពីប្លាស្មាដោយវាលអគ្គិសនីនៅចម្ងាយដ៏សន្ធឹកសន្ធាប់នៅពីមុខឧបករណ៍បង្កើនល្បឿន RFQ ហើយបន្ទាប់មកផ្តោតលើជំរៅ RFQ ដោយធាតុផ្តោតលើធ្នឹម។ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ សម្រាប់ធ្នឹមអ៊ីយ៉ុងធ្ងន់ខ្លាំងដែលត្រូវការសម្រាប់ប្រភពនឺត្រុងខ្លាំង កម្លាំងច្រានដែលមិនមែនជាលីនេអ៊ែរដោយសារឥទ្ធិពលនៃបន្ទុកអវកាសអាចនាំឱ្យមានការបាត់បង់ចរន្តធ្នឹមយ៉ាងសំខាន់នៅក្នុងប្រព័ន្ធដឹកជញ្ជូនអ៊ីយ៉ុង ដែលកំណត់ចរន្តកំពូលដែលអាចបង្កើនល្បឿនបាន។នៅក្នុង DPIS របស់យើង អ៊ីយ៉ុងដែលមានអាំងតង់ស៊ីតេខ្ពស់ត្រូវបានដឹកជញ្ជូនជាប្លាស្មាដែលរសាត់ដោយផ្ទាល់ទៅកាន់ចំណុចចេញនៃជំរៅ RFQ ដូច្នេះវាមិនមានការខាតបង់នៃធ្នឹមអ៊ីយ៉ុងដោយសារតែការគិតថ្លៃក្នុងលំហ។ក្នុងអំឡុងពេលនៃបាតុកម្មនេះ DPIS ត្រូវបានអនុវត្តទៅលើធ្នឹមលីចូមអ៊ីយ៉ុងជាលើកដំបូង។
រចនាសម្ព័ន RFQ ត្រូវបានបង្កើតឡើងសម្រាប់ការផ្តោត និងបង្កើនល្បឿនថាមពលទាបនៃធ្នឹមអ៊ីយ៉ុងបច្ចុប្បន្នខ្ពស់ ហើយបានក្លាយជាស្តង់ដារសម្រាប់ការបង្កើនល្បឿនលំដាប់ដំបូង។យើងបានប្រើ RFQ ដើម្បីបង្កើនល្បឿនអ៊ីយ៉ុង 7Li3+ ពីថាមពលផ្សាំពី 22 keV/n ដល់ 204 keV/n។ទោះបីជាលីចូម និងភាគល្អិតផ្សេងទៀតដែលមានបន្ទុកទាបជាងនៅក្នុងប្លាស្មាក៏ត្រូវបានស្រង់ចេញពីប្លាស្មា ហើយចាក់ចូលទៅក្នុង RFQ aperture ក៏ដោយ RFQ linac បង្កើនល្បឿនត្រឹមតែអ៊ីយ៉ុងជាមួយនឹងសមាមាត្របន្ទុកទៅម៉ាស់ (Q/A) ជិត 7Li3+ ប៉ុណ្ណោះ។
នៅលើរូបភព។រូបភាពទី 4 បង្ហាញពីទម្រង់រលកដែលបានរកឃើញដោយ transformer បច្ចុប្បន្ន (CT) នៅទិន្នផលនៃ RFQ linac និង Faraday cup (FC) បន្ទាប់ពីការវិភាគមេដែក ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូបភព។2. ការផ្លាស់ប្តូរពេលវេលារវាងសញ្ញាអាចត្រូវបានបកស្រាយថាជាភាពខុសគ្នានៃពេលវេលានៃការហោះហើរនៅទីតាំងរបស់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា។ចរន្តអ៊ីយ៉ុងកំពូលដែលវាស់នៅ CT គឺ 43 mA ។នៅក្នុងទីតាំង RT ធ្នឹមដែលបានចុះបញ្ជីអាចផ្ទុកមិនត្រឹមតែអ៊ីយ៉ុងដែលបង្កើនល្បឿនដល់ថាមពលដែលបានគណនាប៉ុណ្ណោះទេ ថែមទាំងអ៊ីយ៉ុងផ្សេងទៀតក្រៅពី 7Li3+ ដែលមិនត្រូវបានបង្កើនល្បឿនគ្រប់គ្រាន់។ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ភាពស្រដៀងគ្នានៃទម្រង់ចរន្តអ៊ីយ៉ុងដែលត្រូវបានរកឃើញដោយមធ្យោបាយនៃ QD និង PC បង្ហាញថាចរន្តអ៊ីយ៉ុងភាគច្រើនមានការកើនឡើង 7Li3+ ហើយការថយចុះនៃតម្លៃកំពូលនៃចរន្តនៅលើកុំព្យូទ័រគឺបណ្តាលមកពីការបាត់បង់ធ្នឹមកំឡុងពេលផ្ទេរអ៊ីយ៉ុងរវាង QD និង កុំព្យូទ័រ។ការបាត់បង់នេះក៏ត្រូវបានបញ្ជាក់ដោយការក្លែងធ្វើស្រោមសំបុត្រផងដែរ។ដើម្បីវាស់ចរន្តធ្នឹម 7Li3+ ឱ្យបានត្រឹមត្រូវ ធ្នឹមត្រូវបានវិភាគដោយមេដែក dipole ដូចដែលបានពិពណ៌នានៅក្នុងផ្នែកបន្ទាប់។
Oscillograms នៃធ្នឹមបង្កើនល្បឿនដែលបានកត់ត្រានៅក្នុងទីតាំងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CT (ខ្សែកោងខ្មៅ) និង FC (ខ្សែកោងក្រហម) ។ការវាស់វែងទាំងនេះត្រូវបានបង្កឡើងដោយការរកឃើញវិទ្យុសកម្មឡាស៊ែរដោយឧបករណ៍ចាប់រូបភាពក្នុងអំឡុងពេលបង្កើតប្លាស្មាឡាស៊ែរ។ខ្សែកោងខ្មៅបង្ហាញពីទម្រង់រលកដែលបានវាស់នៅលើ CT ដែលភ្ជាប់ទៅនឹងទិន្នផល RFQ linac ។ដោយសារតែភាពជិតរបស់វាទៅនឹង RFQ linac ឧបករណ៍រាវរកចាប់យកសំឡេងរំខាន 100 MHz RF ដូច្នេះតម្រង FFT កម្រិតទាប 98 MHz ត្រូវបានអនុវត្តដើម្បីដកសញ្ញា RF ដែលមានអនុភាព 100 MHz ដាក់ពីលើសញ្ញារាវរក។ខ្សែកោងក្រហមបង្ហាញទម្រង់រលកនៅ FC បន្ទាប់ពីមេដែកវិភាគដឹកនាំធ្នឹមអ៊ីយ៉ុង 7Li3+ ។នៅក្នុងដែនម៉ាញេទិកនេះ ក្រៅពី 7Li3+, N6+ និង O7+ អាចដឹកជញ្ជូនបាន។
ធ្នឹមអ៊ីយ៉ុងបន្ទាប់ពី RFQ linac ត្រូវបានផ្តោតជាស៊េរីនៃមេដែកផ្តោត quadrupole បី ហើយបន្ទាប់មកវិភាគដោយមេដែក dipole ដើម្បីញែកភាពមិនបរិសុទ្ធនៅក្នុងធ្នឹមអ៊ីយ៉ុង។ដែនម៉ាញេទិកនៃ 0.268 T ដឹកនាំធ្នឹម 7Li3+ ចូលទៅក្នុង FC ។ទម្រង់រលករាវរកនៃដែនម៉ាញេទិកនេះត្រូវបានបង្ហាញជាខ្សែកោងក្រហមក្នុងរូបភាពទី 4។ ចរន្តនៃធ្នឹមកំពូលឈានដល់ 35 mA ដែលខ្ពស់ជាង 100 ដងច្រើនជាងធ្នឹម Li3+ ធម្មតាដែលផលិតនៅក្នុងឧបករណ៍បង្កើនល្បឿនអេឡិចត្រូស្ទិកធម្មតាដែលមានស្រាប់។ទទឹងជីពចររបស់ធ្នឹមគឺ 2.0 µs នៅទទឹងពេញនៅពាក់កណ្តាលអតិបរមា។ការរកឃើញធ្នឹម 7Li3+ ជាមួយនឹងដែនម៉ាញេទិច dipole បង្ហាញពីការគៀប និងការបង្កើនល្បឿននៃធ្នឹមដោយជោគជ័យ។ចរន្តធ្នឹមអ៊ីយ៉ុងដែលបានរកឃើញដោយ FC នៅពេលស្កេនដែនម៉ាញេទិកនៃឌីប៉ូលត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 5 ។ កំពូលតែមួយស្អាតត្រូវបានគេសង្កេតឃើញ បំបែកយ៉ាងល្អពីកំពូលផ្សេងទៀត។ដោយសារអ៊ីយ៉ុងទាំងអស់បង្កើនល្បឿនដល់ថាមពលរចនាដោយ RFQ linac មានល្បឿនដូចគ្នា ធ្នឹមអ៊ីយ៉ុងដែលមាន Q/A ដូចគ្នាគឺពិបាកក្នុងការបំបែកដោយដែនម៉ាញេទិច dipole ។ដូច្នេះហើយ យើងមិនអាចបែងចែក 7Li3+ ពី N6+ ឬ ​​O7+ បានទេ។ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ បរិមាណនៃសារធាតុមិនស្អាតអាចប៉ាន់ស្មានបានពីរដ្ឋដែលគិតថ្លៃជិតខាង។ឧទាហរណ៍ N7+ និង N5+ អាចបំបែកបានយ៉ាងងាយស្រួល ខណៈពេលដែល N6+ អាចជាផ្នែកមួយនៃភាពមិនបរិសុទ្ធ ហើយត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងមានវត្តមានក្នុងបរិមាណដូចគ្នាទៅនឹង N7+ និង N5+ ។កម្រិត​បំពុល​ដែល​បាន​ប៉ាន់​ប្រមាណ​គឺ​ប្រហែល 2% ។
វិសាលគមនៃសមាសធាតុ Beam ដែលទទួលបានដោយការស្កែនវាលម៉ាញេទិក dipole ។កំពូលនៅ 0.268 T ត្រូវគ្នាទៅនឹង 7Li3+ និង N6+ ។ទទឹងកំពូលអាស្រ័យលើទំហំនៃធ្នឹមនៅលើរន្ធ។ទោះបីជាមានកំពូលធំទូលាយក៏ដោយ 7Li3+ បំបែកបានយ៉ាងល្អពី 6Li3+, O6+, និង N5+ ប៉ុន្តែបំបែកយ៉ាងលំបាកពី O7+ និង N6+ ។
នៅទីតាំងរបស់ FC ទម្រង់ធ្នឹមត្រូវបានបញ្ជាក់ជាមួយនឹងឧបករណ៍ជំនួយភ្លើង និងថតដោយកាមេរ៉ាឌីជីថលដែលមានល្បឿនលឿនដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 6។ ធ្នឹមជីពចរ 7Li3+ ដែលមានចរន្ត 35 mA ត្រូវបានបង្ហាញថាត្រូវបានបង្កើនល្បឿនដល់ RFQ ដែលបានគណនា។ ថាមពល 204 keV/n ដែលត្រូវនឹង 1.4 MeV ហើយបញ្ជូនទៅឧបករណ៍ចាប់ FC ។
ទម្រង់ Beam សង្កេតឃើញនៅលើអេក្រង់ FC scintillator (ពណ៌ដោយ Fiji, 2.3.0, https://imagej.net/software/fiji/) ។ដែនម៉ាញេទិចនៃមេដែកឌីប៉ូលវិភាគត្រូវបានសម្រួលដើម្បីដឹកនាំការបង្កើនល្បឿននៃធ្នឹមអ៊ីយ៉ុង Li3+ ទៅនឹង RFQ ថាមពលរចនា។ចំណុច​ពណ៌​ខៀវ​នៅ​ក្នុង​តំបន់​បៃតង​គឺ​បណ្តាល​មក​ពី​សម្ភារៈ​ដែល​មាន​ស្នាម​អុច​ខ្មៅ។
យើងសម្រេចបាននូវការបង្កើតអ៊ីយ៉ុង 7Li3+ ដោយឡាស៊ែរ ablation លើផ្ទៃនៃ foil លីចូមរឹង ហើយធ្នឹមអ៊ីយ៉ុងបច្ចុប្បន្នខ្ពស់ត្រូវបានចាប់យក និងបង្កើនល្បឿនជាមួយនឹង RFQ linac ដែលបានរចនាយ៉ាងពិសេសដោយប្រើ DPIS ។នៅថាមពលធ្នឹមនៃ 1.4 MeV ចរន្តកំពូលនៃ 7Li3+ បានទៅដល់ FC បន្ទាប់ពីការវិភាគមេដែកគឺ 35 mA ។នេះបញ្ជាក់ថាផ្នែកសំខាន់បំផុតនៃការអនុវត្តប្រភពនឺត្រុងជាមួយ kinematics បញ្ច្រាសត្រូវបានអនុវត្តដោយពិសោធន៍។នៅក្នុងផ្នែកនៃក្រដាសនេះ ការរចនាទាំងមូលនៃប្រភពនឺត្រុងតូចមួយនឹងត្រូវបានពិភាក្សា រួមទាំងឧបករណ៍បង្កើនល្បឿនថាមពលខ្ពស់ និងស្ថានីយគោលដៅនឺត្រុង។ការរចនាគឺផ្អែកលើលទ្ធផលដែលទទួលបានជាមួយនឹងប្រព័ន្ធដែលមានស្រាប់នៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍របស់យើង។វាគួរតែត្រូវបានគេកត់សម្គាល់ថាចរន្តកំពូលនៃធ្នឹមអ៊ីយ៉ុងអាចត្រូវបានកើនឡើងបន្ថែមទៀតដោយកាត់បន្ថយចម្ងាយរវាង foil លីចូមនិង RFQ linac ។អង្ករ។7 បង្ហាញពីគោលគំនិតទាំងមូលនៃប្រភពណឺត្រុងបង្រួមដែលបានស្នើឡើងនៅឧបករណ៍បង្កើនល្បឿន។
ការរចនាគំនិតនៃប្រភពណឺត្រុងបង្រួមដែលបានស្នើឡើងនៅឧបករណ៍បង្កើនល្បឿន (គូរដោយ Freecad, 0.19, https://www.freecadweb.org/) ។ពីស្តាំទៅឆ្វេង៖ ប្រភពអ៊ីយ៉ុងឡាស៊ែរ មេដែកសូលុយស្យុង RFQ linac ការផ្ទេរធ្នឹមថាមពលមធ្យម (MEBT) IH linac និងអង្គជំនុំជម្រះអន្តរកម្មសម្រាប់ការបង្កើតនឺត្រុង។ការការពារវិទ្យុសកម្មត្រូវបានផ្តល់ជាចម្បងក្នុងទិសដៅទៅមុខដោយសារតែធម្មជាតិដឹកនាំតូចចង្អៀតនៃធ្នឹមនឺត្រុងដែលបានផលិត។
បន្ទាប់ពី RFQ linac ការបង្កើនល្បឿនបន្ថែមទៀតនៃរចនាសម្ព័ន្ធ H អន្តរឌីជីថល (IH linac) 30 linac ត្រូវបានគ្រោងទុក។IH linacs ប្រើរចនាសម្ព័ន្ធបំពង់ drift ទម្រង់π ដើម្បីផ្តល់នូវជម្រាលវាលអគ្គិសនីខ្ពស់លើជួរល្បឿនជាក់លាក់មួយ។ការសិក្សាគោលគំនិតត្រូវបានអនុវត្តដោយផ្អែកលើការក្លែងធ្វើឌីណាមិកបណ្តោយ 1D និងការក្លែងធ្វើសែល 3D ។ការគណនាបង្ហាញថា 100 MHz IH linac ដែលមានតង់ស្យុងបំពង់រសាត់សមហេតុផល (តិចជាង 450 kV) និងមេដែកផ្តោតខ្លាំងអាចបង្កើនល្បឿននៃធ្នឹម 40 mA ពី 1.4 ទៅ 14 MeV នៅចម្ងាយ 1.8 ម៉ែត្រ។ការចែកចាយថាមពលនៅចុងបញ្ចប់នៃខ្សែសង្វាក់បង្កើនល្បឿនត្រូវបានប៉ាន់ប្រមាណនៅ± 0.4 MeV ដែលមិនប៉ះពាល់ដល់វិសាលគមថាមពលនៃនឺត្រុងដែលផលិតដោយគោលដៅបំប្លែងនឺត្រុង។លើសពីនេះ ភាពសាយភាយនៃធ្នឹមមានកម្រិតទាបគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីផ្តោតធ្នឹមចូលទៅក្នុងកន្លែងធ្នឹមតូចជាងធម្មតាដែលត្រូវការសម្រាប់មេដែក quadrupole ដែលមានកម្លាំងមធ្យម និងទំហំ។នៅក្នុងការបញ្ជូនធ្នឹមថាមពលមធ្យម (MEBT) រវាង RFQ linac និង IH linac, beamforming resonator ត្រូវបានប្រើដើម្បីរក្សារចនាសម្ព័ន្ធ beamforming ។មេដែក quadrupole បីត្រូវបានប្រើដើម្បីគ្រប់គ្រងទំហំនៃធ្នឹមចំហៀង។យុទ្ធសាស្ត្រ​រចនា​នេះ​ត្រូវ​បាន​គេ​ប្រើ​ក្នុង​ឧបករណ៍​បង្កើនល្បឿន​ជា​ច្រើន​ ៣១,៣២,៣៣។ប្រវែងសរុបនៃប្រព័ន្ធទាំងមូលពីប្រភពអ៊ីយ៉ុងទៅអង្គជំនុំជម្រះគោលដៅត្រូវបានគេប៉ាន់ប្រមាណថាតិចជាង 8 ម៉ែត្រ ដែលអាចសមនឹងរថយន្តដឹកទំនិញពាក់កណ្តាលរ៉ឺម៉កស្តង់ដារ។
គោលដៅបំប្លែងនឺត្រុងនឹងត្រូវបានដំឡើងដោយផ្ទាល់បន្ទាប់ពីឧបករណ៍បង្កើនល្បឿនលីនេអ៊ែរ។យើងពិភាក្សាអំពីការរចនាស្ថានីយ៍គោលដៅដោយផ្អែកលើការសិក្សាពីមុនដោយប្រើសេណារីយ៉ូ kinematic បញ្ច្រាស 23 ។គោលដៅបំប្លែងដែលបានរាយការណ៍រួមមានវត្ថុធាតុរឹង (ប៉ូលីប្រូភីលីន (C3H6) និងទីតានីញ៉ូមអ៊ីដ្រូដ (TiH2)) និងប្រព័ន្ធគោលដៅឧស្ម័ន។គោលដៅនីមួយៗមានគុណសម្បត្តិ និងគុណវិបត្តិ។គោលដៅរឹងអនុញ្ញាតឱ្យមានការគ្រប់គ្រងកម្រាស់ច្បាស់លាស់។គោលដៅកាន់តែស្តើង ការរៀបចំលំហនៃផលិតកម្មនឺត្រុងគឺកាន់តែត្រឹមត្រូវ។ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ គោលដៅបែបនេះអាចនៅតែមានកម្រិតខ្លះនៃប្រតិកម្មនុយក្លេអ៊ែរ និងវិទ្យុសកម្មដែលមិនចង់បាន។ម្យ៉ាងវិញទៀត គោលដៅអ៊ីដ្រូសែនអាចផ្តល់បរិយាកាសស្អាតជាងមុន ដោយលុបបំបាត់ការផលិត 7Be ដែលជាផលិតផលសំខាន់នៃប្រតិកម្មនុយក្លេអ៊ែរ។ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ អ៊ីដ្រូសែនមានសមត្ថភាពរារាំងខ្សោយ ហើយត្រូវការចម្ងាយរាងកាយធំសម្រាប់ការបញ្ចេញថាមពលគ្រប់គ្រាន់។នេះគឺជាគុណវិបត្តិបន្តិចសម្រាប់ការវាស់វែង TOF ។លើសពីនេះ ប្រសិនបើខ្សែភាពយន្តស្តើងមួយត្រូវបានប្រើដើម្បីបិទគោលដៅអ៊ីដ្រូសែន នោះចាំបាច់ត្រូវគិតគូរពីការបាត់បង់ថាមពលនៃកាំរស្មីហ្គាម៉ាដែលបង្កើតឡើងដោយខ្សែភាពយន្តស្តើង និងធ្នឹមលីចូមដែលកើតឡើង។
LICORNE ប្រើគោលដៅ polypropylene ហើយប្រព័ន្ធគោលដៅត្រូវបានធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងទៅជាកោសិកាអ៊ីដ្រូសែនដែលបិទជិតជាមួយ tantalum foil ។សន្មត់ថាចរន្តធ្នឹមនៃ 100 nA សម្រាប់ 7Li34 ប្រព័ន្ធគោលដៅទាំងពីរអាចផលិតបានរហូតដល់ 107 n/s/sr ។ប្រសិនបើយើងអនុវត្តការបំប្លែងទិន្នផលនឺត្រុងដែលបានអះអាងនេះទៅប្រភពនឺត្រុងដែលបានស្នើរបស់យើង នោះធ្នឹមដែលជំរុញដោយលីចូមនៃ 7 × 10-8 C អាចទទួលបានសម្រាប់ជីពចរឡាស៊ែរនីមួយៗ។នេះមានន័យថាការបាញ់ឡាស៊ែរត្រឹមតែពីរដងក្នុងមួយវិនាទីផលិតនឺត្រុង 40% ច្រើនជាង LICORNE អាចផលិតក្នុងមួយវិនាទីជាមួយនឹងធ្នឹមបន្ត។លំហូរសរុបអាចត្រូវបានកើនឡើងយ៉ាងងាយស្រួលដោយការបង្កើនប្រេកង់រំភើបនៃឡាស៊ែរ។ប្រសិនបើយើងសន្មត់ថាមានប្រព័ន្ធឡាស៊ែរ 1 kHz នៅលើទីផ្សារនោះ លំហូរនឺត្រុងមធ្យមអាចធ្វើមាត្រដ្ឋានបានយ៉ាងងាយស្រួលរហូតដល់ប្រហែល 7 × 109 n/s/sr ។
នៅពេលដែលយើងប្រើប្រព័ន្ធអត្រាផ្ទួនខ្ពស់ជាមួយនឹងគោលដៅផ្លាស្ទិច វាចាំបាច់ក្នុងការគ្រប់គ្រងការបង្កើតកំដៅនៅលើគោលដៅព្រោះឧទាហរណ៍ polypropylene មានចំណុចរលាយទាប 145-175 °C និងចរន្តកំដៅទាប 0.1-0.22 W / ។ m/K ។សម្រាប់ធ្នឹម lithium-ion 14 MeV គោលដៅ polypropylene ក្រាស់ 7 µm គឺគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីកាត់បន្ថយថាមពលរបស់ធ្នឹមទៅកម្រិតប្រតិកម្ម (13.098 MeV) ។ដោយគិតគូរពីឥទ្ធិពលសរុបនៃអ៊ីយ៉ុងដែលបង្កើតដោយការបាញ់ឡាស៊ែរមួយទៅលើគោលដៅ ការបញ្ចេញថាមពលនៃអ៊ីយ៉ុងលីចូមតាមរយៈប៉ូលីភីលីនត្រូវបានប៉ាន់ប្រមាណនៅ 64 mJ/pulse ។ដោយសន្មតថាថាមពលទាំងអស់ត្រូវបានផ្ទេរក្នុងរង្វង់ដែលមានអង្កត់ផ្ចិត 10 មីលីម៉ែត្រ ជីពចរនីមួយៗត្រូវគ្នាទៅនឹងការកើនឡើងសីតុណ្ហភាពប្រហែល 18 K/pulse ។ការបញ្ចេញថាមពលនៅលើគោលដៅ polypropylene គឺផ្អែកលើការសន្មត់សាមញ្ញថាការបាត់បង់ថាមពលទាំងអស់ត្រូវបានរក្សាទុកជាកំដៅ ដោយគ្មានវិទ្យុសកម្ម ឬការបាត់បង់កំដៅផ្សេងទៀត។ដោយសារការបង្កើនចំនួនជីពចរក្នុងមួយវិនាទីតម្រូវឱ្យមានការលុបបំបាត់ការឡើងកំដៅ យើងអាចប្រើគោលដៅឆ្នូត ដើម្បីជៀសវាងការបញ្ចេញថាមពលនៅចំណុចដូចគ្នា 23 ។សន្មត់ថាកន្លែងធ្នឹម 10 មីលីម៉ែត្រនៅលើគោលដៅដែលមានអត្រាធ្វើឡើងវិញឡាស៊ែរនៃ 100 Hz ល្បឿនស្កេននៃកាសែត polypropylene នឹងមាន 1 m/s ។អត្រាពាក្យដដែលៗកាន់តែខ្ពស់អាចធ្វើទៅបាន ប្រសិនបើការត្រួតលើគ្នារវាងធ្នឹមត្រូវបានអនុញ្ញាត។
យើងក៏បានស៊ើបអង្កេតគោលដៅជាមួយអាគុយអ៊ីដ្រូសែនផងដែរ ពីព្រោះធ្នឹមដ្រាយខ្លាំងជាងអាចប្រើដោយមិនធ្វើឱ្យខូចដល់គោលដៅ។ធ្នឹមនឺត្រុងអាចត្រូវបានលៃតម្រូវបានយ៉ាងងាយស្រួលដោយការផ្លាស់ប្តូរប្រវែងនៃបន្ទប់ឧស្ម័ននិងសម្ពាធអ៊ីដ្រូសែននៅខាងក្នុង។បន្ទះដែកស្តើងត្រូវបានគេប្រើជាញឹកញាប់នៅក្នុងឧបករណ៍បង្កើនល្បឿនដើម្បីបំបែកតំបន់ឧស្ម័ននៃគោលដៅពីការខ្វះចន្លោះ។ដូច្នេះវាចាំបាច់ក្នុងការបង្កើនថាមពលនៃធ្នឹមលីចូម - អ៊ីយ៉ុងដែលកើតឡើងក្នុងគោលបំណងដើម្បីទូទាត់សងសម្រាប់ការខាតបង់ថាមពលនៅលើ foil ។ការផ្គុំគោលដៅដែលបានពិពណ៌នានៅក្នុងរបាយការណ៍ 35 មានធុងអាលុយមីញ៉ូមប្រវែង 3.5 សង់ទីម៉ែត្រដែលមានសម្ពាធឧស្ម័ន H2 នៃ 1.5 atm ។ធ្នឹមលីចូមអ៊ីយ៉ុង 16.75 MeV ចូលទៅក្នុងថ្មតាមរយៈ foil Ta foil 2.7 µm ដែលត្រជាក់ដោយខ្យល់ ហើយថាមពលនៃធ្នឹមលីចូមអ៊ីយ៉ុងនៅចុងបញ្ចប់នៃថ្មត្រូវបានបន្ថយដល់កម្រិតប្រតិកម្ម។ដើម្បីបង្កើនថាមពលធ្នឹមនៃថ្មលីចូម-អ៊ីយ៉ុងពី 14.0 MeV ដល់ 16.75 MeV IH linac ត្រូវមានប្រវែងប្រហែល 30 សង់ទីម៉ែត្រ។
ការបំភាយនឺត្រុងចេញពីគោលដៅកោសិកាឧស្ម័នក៏ត្រូវបានសិក្សាផងដែរ។សម្រាប់គោលដៅឧស្ម័ន LICORNE ដែលបានរៀបរាប់ខាងលើ ការក្លែងធ្វើ GEANT436 បង្ហាញថានឺត្រុងតម្រង់ទិសខ្ពស់ត្រូវបានបង្កើតនៅខាងក្នុងកោណ ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 1 ក្នុង [37] ។ឯកសារយោង 35 បង្ហាញពីជួរថាមពលពី 0.7 ដល់ 3.0 MeV ជាមួយនឹងការបើកកោណអតិបរមា 19.5° ទាក់ទងទៅនឹងទិសដៅនៃការសាយភាយនៃធ្នឹមមេ។នឺត្រុងតម្រង់ទិសខ្ពស់អាចកាត់បន្ថយយ៉ាងច្រើននូវសម្ភារៈការពារនៅមុំភាគច្រើន កាត់បន្ថយទម្ងន់នៃរចនាសម្ព័ន្ធ និងផ្តល់នូវភាពបត់បែនកាន់តែច្រើនក្នុងការដំឡើងឧបករណ៍វាស់។តាមទស្សនៈនៃការការពារវិទ្យុសកម្ម បន្ថែមពីលើនឺត្រុង គោលដៅឧស្ម័ននេះបញ្ចេញកាំរស្មីហ្គាម៉ា 478 keV អ៊ីសូត្រូពិចនៅក្នុងប្រព័ន្ធកូអរដោណេកណ្តាល ៣៨។កាំរស្មីγទាំងនេះត្រូវបានផលិតជាលទ្ធផលនៃ 7Be decay និង 7Li deexcitation ដែលកើតឡើងនៅពេលដែលធ្នឹម Li បឋមប៉ះនឹងបង្អួចបញ្ចូល Ta ។ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ ដោយការបន្ថែមឧបករណ៍ភ្ជាប់ស៊ីឡាំងក្រាស់ 35 Pb/Cu ផ្ទៃខាងក្រោយអាចត្រូវបានកាត់បន្ថយយ៉ាងខ្លាំង។
ជាគោលដៅជំនួស មនុស្សម្នាក់អាចប្រើបង្អួចប្លាស្មា [39, 40] ដែលធ្វើឱ្យវាអាចសម្រេចបាននូវសម្ពាធអ៊ីដ្រូសែនខ្ពស់ និងតំបន់តូចមួយនៃការបង្កើតនឺត្រុង ទោះបីជាវាទាបជាងគោលដៅរឹងក៏ដោយ។
យើងកំពុងស៊ើបអង្កេតជម្រើសកំណត់គោលដៅបំប្លែងនឺត្រុងសម្រាប់ការចែកចាយថាមពលដែលរំពឹងទុក និងទំហំធ្នឹមនៃធ្នឹមលីចូមអ៊ីយ៉ុងដោយប្រើ GEANT4 ។ការក្លែងធ្វើរបស់យើងបង្ហាញពីការចែកចាយថាមពលនឺត្រុងជាប់គ្នា និងការចែកចាយមុំសម្រាប់គោលដៅអ៊ីដ្រូសែននៅក្នុងអក្សរសិល្ប៍ខាងលើ។នៅក្នុងប្រព័ន្ធគោលដៅណាមួយ នឺត្រុងតម្រង់ទិសខ្ពស់អាចត្រូវបានផលិតដោយប្រតិកម្ម kinematic បញ្ច្រាសដែលជំរុញដោយធ្នឹម 7Li3+ ដ៏ខ្លាំងនៅលើគោលដៅដែលសម្បូរទៅដោយអ៊ីដ្រូសែន។ដូច្នេះហើយ ប្រភពនឺត្រុងថ្មីអាចត្រូវបានអនុវត្តដោយរួមបញ្ចូលគ្នានូវបច្ចេកវិទ្យាដែលមានស្រាប់។
លក្ខខណ្ឌ​វិទ្យុសកម្ម​ឡាស៊ែរ​បាន​បង្កើត​ឡើងវិញ​នូវ​ការ​ពិសោធន៍​បង្កើត​ធ្នឹម​អ៊ីយ៉ុង​មុន​ការ​ធ្វើ​បាតុកម្ម​ដែល​មាន​ល្បឿន​លឿន។ឡាស៊ែរគឺជាប្រព័ន្ធ nanosecond Nd:YAG លើតុដែលមានដង់ស៊ីតេថាមពលឡាស៊ែរ 1012 W/cm2 ប្រវែងរលកមូលដ្ឋាន 1064 nm ថាមពលកន្លែង 800 mJ និងរយៈពេលជីពចរ 6 ns ។អង្កត់ផ្ចិតកន្លែងនៅលើគោលដៅត្រូវបានប៉ាន់ស្មាននៅ 100 μm។ដោយសារតែលោហៈលីចូម (Alfa Aesar, 99.9% សុទ្ធ) គឺទន់ណាស់ សម្ភារៈកាត់យ៉ាងជាក់លាក់ត្រូវបានចុចចូលទៅក្នុងផ្សិត។វិមាត្រ foil 25 mm × 25 mm កម្រាស់ 0.6 mm ។ការខូចខាតដូច Crater កើតឡើងលើផ្ទៃគោលដៅ នៅពេលដែលឡាស៊ែរវាយប្រហារវា ដូច្នេះគោលដៅត្រូវបានផ្លាស់ទីដោយវេទិការមូរ ដើម្បីផ្តល់ផ្នែកថ្មីនៃផ្ទៃគោលដៅជាមួយនឹងការបាញ់ឡាស៊ែរនីមួយៗ។ដើម្បីជៀសវាងការផ្សំឡើងវិញដោយសារតែឧស្ម័នដែលនៅសេសសល់ សម្ពាធក្នុងអង្គជំនុំជម្រះត្រូវបានរក្សាទុកនៅខាងក្រោមចន្លោះ 10-4 Pa ។
បរិមាណដំបូងនៃប្លាស្មាឡាស៊ែរគឺតូច ដោយសារទំហំនៃកន្លែងឡាស៊ែរគឺ 100 μm និងក្នុងរង្វង់ 6 ns បន្ទាប់ពីជំនាន់របស់វា។កម្រិតសំឡេងអាចត្រូវបានយកជាចំណុចជាក់លាក់មួយ និងពង្រីក។ប្រសិនបើឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាត្រូវបានដាក់នៅចម្ងាយ xm ពីផ្ទៃគោលដៅ នោះសញ្ញាដែលទទួលបានត្រូវគោរពតាមទំនាក់ទំនង៖ ចរន្តអ៊ីយ៉ុង I ពេលវេលាមកដល់អ៊ីយ៉ុង t និងទទឹងជីពចរτ។
ប្លាស្មាដែលបានបង្កើតត្រូវបានសិក្សាដោយវិធីសាស្ត្រ TOF ជាមួយ FC និងឧបករណ៍វិភាគអ៊ីយ៉ុងថាមពល (EIA) ដែលមានទីតាំងនៅចម្ងាយ 2.4 ម៉ែត្រ និង 3.85 ម៉ែត្រពីគោលដៅឡាស៊ែរ។FC មានក្រឡាចត្រង្គទប់ស្កាត់លំអៀងដោយ -5 kV ដើម្បីការពារអេឡិចត្រុង។EIA មាន deflector អេឡិចត្រូស្ទិក 90 ដឺក្រេ ដែលមានអេឡិចត្រូតស៊ីឡាំងដែក coaxial ពីរដែលមានវ៉ុលដូចគ្នា ប៉ុន្តែប៉ូលទល់មុខ វិជ្ជមាននៅខាងក្រៅ និងអវិជ្ជមាននៅខាងក្នុង។ប្លាស្មាពង្រីកត្រូវបានតម្រង់ចូលទៅក្នុង deflector នៅខាងក្រោយរន្ធដោត ហើយផ្លាតដោយវាលអគ្គីសនីដែលឆ្លងកាត់ស៊ីឡាំង។អ៊ីយ៉ុងដែលបំពេញទំនាក់ទំនង E/z = eKU ត្រូវបានរកឃើញដោយប្រើមេគុណអេឡិចត្រុងបន្ទាប់បន្សំ (SEM) (Hamamatsu R2362) ដែល E, z, e, K និង U គឺជាថាមពលអ៊ីយ៉ុង ស្ថានភាពនៃបន្ទុក និងបន្ទុកគឺជាកត្តាធរណីមាត្រ EIA .អេឡិចត្រុងរៀងគ្នានិងភាពខុសគ្នាសក្តានុពលរវាងអេឡិចត្រូត។តាមរយៈការផ្លាស់ប្តូរវ៉ុលនៅទូទាំង deflector មនុស្សម្នាក់អាចទទួលបានថាមពលនិងការចែកចាយបន្ទុកនៃអ៊ីយ៉ុងនៅក្នុងប្លាស្មា។វ៉ុលអូសទាញ U/2 EIA ស្ថិតនៅក្នុងចន្លោះពី 0.2 V ដល់ 800 V ដែលត្រូវគ្នានឹងថាមពលអ៊ីយ៉ុងក្នុងចន្លោះពី 4 eV ដល់ 16 keV ក្នុងមួយរដ្ឋបន្ទុក។
ការចែកចាយនៃស្ថានភាពបន្ទុកនៃអ៊ីយ៉ុងដែលបានវិភាគក្រោមលក្ខខណ្ឌនៃការ irradiation ឡាស៊ែរដែលបានពិពណ៌នានៅក្នុងផ្នែក "ការបង្កើតធ្នឹមលីចូមដែលបានដកទាំងស្រុង" ត្រូវបានបង្ហាញនៅក្នុងរូបភព។៨.
ការវិភាគនៃការបែងចែករដ្ឋនៃបន្ទុកអ៊ីយ៉ុង។នេះគឺជាទម្រង់ពេលវេលាដង់ស៊ីតេបច្ចុប្បន្នអ៊ីយ៉ុងដែលបានវិភាគជាមួយ EIA និងធ្វើមាត្រដ្ឋាននៅចម្ងាយ 1 ម៉ែត្រពីបន្ទះលីចូមដោយប្រើសមីការ។(1) និង (2) ។ប្រើលក្ខខណ្ឌនៃការ irradiation ឡាស៊ែរដែលបានពិពណ៌នានៅក្នុងផ្នែក "ជំនាន់នៃ Lithium Beam ដែលត្រូវបានដកចេញទាំងស្រុង" ។ដោយការរួមបញ្ចូលដង់ស៊ីតេបច្ចុប្បន្ននីមួយៗ សមាមាត្រនៃអ៊ីយ៉ុងនៅក្នុងប្លាស្មាត្រូវបានគណនា បង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 3 ។
ប្រភពអ៊ីយ៉ុងឡាស៊ែរអាចបញ្ជូនធ្នឹមអ៊ីយ៉ុង multi-mA ខ្លាំងជាមួយនឹងបន្ទុកខ្ពស់។ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការដឹកជញ្ជូនតាមធ្នឹមមានការលំបាកខ្លាំងណាស់ដោយសារតែការបញ្ចូលបន្ទុកក្នុងលំហ ដូច្នេះវាមិនត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយនោះទេ។នៅក្នុងគ្រោងការណ៍ប្រពៃណី ធ្នឹមអ៊ីយ៉ុងត្រូវបានស្រង់ចេញពីប្លាស្មា ហើយដឹកជញ្ជូនទៅកាន់ឧបករណ៍បង្កើនល្បឿនបឋមតាមខ្សែបន្ទាត់ធ្នឹមដែលមានមេដែកផ្តោតអារម្មណ៍ជាច្រើនដើម្បីបង្កើតធ្នឹមអ៊ីយ៉ុងស្របតាមសមត្ថភាពចាប់យករបស់ឧបករណ៍បង្កើនល្បឿន។នៅក្នុងធ្នឹមកម្លាំងបន្ទុកអវកាស ធ្នឹមខុសគ្នាមិនត្រង់ជួរ ហើយការបាត់បង់ធ្នឹមធ្ងន់ធ្ងរត្រូវបានគេសង្កេតឃើញ ជាពិសេសនៅក្នុងតំបន់ដែលមានល្បឿនទាប។ដើម្បីជម្នះបញ្ហានេះក្នុងការអភិវឌ្ឍន៍ឧបករណ៍បង្កើនល្បឿនកាបូនវេជ្ជសាស្រ្ត គម្រោងចែកចាយធ្នឹម DPIS41 ថ្មីត្រូវបានស្នើឡើង។យើងបានអនុវត្តបច្ចេកទេសនេះដើម្បីបង្កើនល្បឿននៃធ្នឹមលីចូម-អ៊ីយ៉ុងដ៏មានអានុភាពពីប្រភពនឺត្រុងថ្មី។
ដូចដែលបានបង្ហាញនៅក្នុងរូបភព។4, ចន្លោះដែលប្លាស្មាត្រូវបានបង្កើត និងពង្រីកត្រូវបានហ៊ុំព័ទ្ធដោយធុងដែក។កន្លែងបិទជិតលាតសន្ធឹងទៅច្រកចូល RFQ resonator រួមទាំងបរិមាណនៅខាងក្នុងឧបករណ៏ solenoid ។វ៉ុល 52 kV ត្រូវបានអនុវត្តទៅធុង។នៅក្នុង resonator RFQ អ៊ីយ៉ុងត្រូវបានទាញដោយសក្តានុពលតាមរយៈរន្ធអង្កត់ផ្ចិត 6 មីលីម៉ែត្រដោយការបិទភ្ជាប់ RFQ ។កម្លាំងច្រណែនដែលមិនមែនជាលីនេអ៊ែរនៅលើខ្សែបន្ទាត់ធ្នឹមត្រូវបានលុបចោលនៅពេលដែលអ៊ីយ៉ុងត្រូវបានដឹកជញ្ជូននៅក្នុងស្ថានភាពប្លាស្មា។លើសពីនេះទៀត ដូចដែលបានរៀបរាប់ខាងលើ យើងបានអនុវត្តវាល solenoid រួមជាមួយនឹង DPIS ដើម្បីគ្រប់គ្រង និងបង្កើនដង់ស៊ីតេនៃអ៊ីយ៉ុងនៅក្នុងជំរៅស្រង់ចេញ។
ឧបករណ៍បង្កើនល្បឿន RFQ មានបន្ទប់បូមធូលីរាងស៊ីឡាំងដូចបានបង្ហាញក្នុងរូបភព។9 ក.នៅខាងក្នុងវា កំណាត់ទង់ដែងគ្មានអុកស៊ីហ្សែនចំនួនបួនត្រូវបានដាក់ជាបួនជ្រុងដោយស៊ីមេទ្រីជុំវិញអ័ក្សធ្នឹម (រូបភាពទី 9 ខ)។កំណាត់ និងអង្គជំនុំជម្រះចំនួន 4 បង្កើតបានជាសៀគ្វី RF ដែលមានអនុភាព។វាល RF ដែលត្រូវបានបំផុសគំនិតបង្កើតវ៉ុលផ្លាស់ប្តូរពេលវេលាឆ្លងកាត់ដំបង។អ៊ីយ៉ុង​ដែល​ដាក់​តាម​បណ្តោយ​ជុំវិញ​អ័ក្ស​ត្រូវ​បាន​រក្សា​នៅ​ខាង​ក្រោយ​ដោយ​វាល quadrupole ។ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ ចុងដំបងត្រូវបានកែប្រែដើម្បីបង្កើតវាលអគ្គិសនីតាមអ័ក្ស។វាលអ័ក្សបំបែកធ្នឹមបន្តដែលបានចាក់ចូលទៅក្នុងបណ្តុំនៃធ្នឹមដែលហៅថាធ្នឹម។ធ្នឹមនីមួយៗត្រូវបានផ្ទុកក្នុងរយៈពេលវដ្ត RF ជាក់លាក់មួយ (10 ns) ។ធ្នឹមដែលនៅជាប់គ្នាត្រូវបានដាក់គម្លាតទៅតាមរយៈពេលនៃប្រេកង់វិទ្យុ។នៅក្នុង RFQ linac ធ្នឹម 2 µs ពីប្រភពអ៊ីយ៉ុងឡាស៊ែរត្រូវបានបំប្លែងទៅជា 200 ធ្នឹម។បន្ទាប់មកធ្នឹមត្រូវបានពន្លឿនទៅថាមពលដែលបានគណនា។
ឧបករណ៍បង្កើនល្បឿនលីនេអ៊ែរ RFQ ។(a) (ឆ្វេង) ទិដ្ឋភាពខាងក្រៅនៃអង្គជំនុំជម្រះ RFQ linac ។(b) (ស្តាំ) អេឡិចត្រូតបួននៅក្នុងអង្គជំនុំជម្រះ។
ប៉ារ៉ាម៉ែត្ររចនាសំខាន់នៃ RFQ linac គឺវ៉ុលដំបង ប្រេកង់ resonant កាំប្រហោងធ្នឹម និងម៉ូឌុលអេឡិចត្រូត។ជ្រើសរើសវ៉ុលនៅលើដំបង ± 29 kV ដើម្បីឱ្យវាលអគ្គីសនីរបស់វាស្ថិតនៅក្រោមកម្រិតនៃការបំបែកចរន្តអគ្គិសនី។ប្រេកង់ resonant កាន់តែទាប កម្លាំងផ្តោតនៅពេលក្រោយកាន់តែធំ និងវាលបង្កើនល្បឿនមធ្យមកាន់តែតូច។រ៉ាឌីដែលមានជំរៅធំធ្វើឱ្យវាអាចបង្កើនទំហំធ្នឹម ហើយជាលទ្ធផល បង្កើនចរន្តធ្នឹមដោយសារការបញ្ជូនបន្ទុកក្នុងលំហតូចជាងមុន។ម៉្យាងវិញទៀត រ៉ាឌីដែលមានជំរៅធំ ត្រូវការថាមពល RF បន្ថែមទៀត ដើម្បីផ្តល់ថាមពលដល់ RFQ linac ។លើសពីនេះទៀតវាត្រូវបានកំណត់ដោយតម្រូវការគុណភាពនៃគេហទំព័រ។ដោយផ្អែកលើសមតុល្យទាំងនេះ ប្រេកង់ resonant (100 MHz) និងកាំ Aperture (4.5 mm) ត្រូវបានជ្រើសរើសសម្រាប់ការបង្កើនល្បឿននៃធ្នឹមបច្ចុប្បន្នខ្ពស់។ម៉ូឌុលត្រូវបានជ្រើសរើសដើម្បីកាត់បន្ថយការបាត់បង់ធ្នឹម និងបង្កើនប្រសិទ្ធភាពបង្កើនល្បឿន។ការរចនាត្រូវបានធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងជាច្រើនដងដើម្បីបង្កើតការរចនា RFQ linac ដែលអាចបង្កើនល្បឿនអ៊ីយ៉ុង 7Li3+ នៅ 40 mA ពី 22 keV/n ដល់ 204 keV/n ក្នុងរយៈពេល 2 ម៉ែត្រ។ថាមពល RF ដែលត្រូវបានវាស់កំឡុងពេលពិសោធន៍គឺ 77 kW ។
RFQ linac អាចបង្កើនល្បឿនអ៊ីយ៉ុងជាមួយនឹងជួរ Q/A ជាក់លាក់។ដូច្នេះនៅពេលវិភាគធ្នឹមដែលស៊ីទៅចុងបញ្ចប់នៃឧបករណ៍បង្កើនល្បឿនលីនេអ៊ែរវាចាំបាច់ដើម្បីយកទៅក្នុងគណនីអ៊ីសូតូបនិងសារធាតុផ្សេងទៀត។លើសពីនេះទៀតអ៊ីយ៉ុងដែលចង់បានដែលបង្កើនល្បឿនដោយផ្នែកប៉ុន្តែចុះក្រោមលក្ខខណ្ឌបង្កើនល្បឿននៅពាក់កណ្តាលឧបករណ៍បង្កើនល្បឿននៅតែអាចបំពេញការបង្ខាំងនៅពេលក្រោយហើយអាចដឹកជញ្ជូនដល់ទីបញ្ចប់។កាំរស្មីដែលមិនចង់បានក្រៅពីភាគល្អិត 7Li3+ ដែលត្រូវបានវិស្វកម្មត្រូវបានគេហៅថាមិនបរិសុទ្ធ។នៅក្នុងការពិសោធន៍របស់យើង ភាពមិនបរិសុទ្ធ 14N6+ និង 16O7+ មានការព្រួយបារម្ភខ្លាំងបំផុត ចាប់តាំងពីបន្ទះដែកលីចូមមានប្រតិកម្មជាមួយនឹងអុកស៊ីហ្សែន និងអាសូតនៅក្នុងខ្យល់។អ៊ីយ៉ុងទាំងនេះមានសមាមាត្រ Q/A ដែលអាចបង្កើនល្បឿនជាមួយ 7Li3+ ។យើងប្រើមេដែក dipole ដើម្បីបំបែកធ្នឹមដែលមានគុណភាពនិងគុណភាពខុសៗគ្នាសម្រាប់ការវិភាគធ្នឹមបន្ទាប់ពី RFQ linac ។
ខ្សែបន្ទាត់ធ្នឹមបន្ទាប់ពី RFQ linac ត្រូវបានរចនាឡើងដើម្បីបញ្ជូនធ្នឹម 7Li3+ ដែលមានល្បឿនលឿនពេញលេញទៅ FC បន្ទាប់ពីមេដែកឌីប៉ូល។អេឡិចត្រូតលំអៀង -400 V ត្រូវបានប្រើដើម្បីទប់ស្កាត់អេឡិចត្រុងបន្ទាប់បន្សំនៅក្នុងពែង ដើម្បីវាស់ចរន្តអ៊ីយ៉ុងយ៉ាងត្រឹមត្រូវ។ជាមួយនឹងអុបទិកនេះ គន្លងអ៊ីយ៉ុងត្រូវបានបំបែកទៅជា dipoles និងផ្តោតលើកន្លែងផ្សេងៗគ្នាអាស្រ័យលើ Q/A ។ដោយសារកត្តាផ្សេងៗដូចជាការសាយភាយនៃសន្ទុះ និងការបញ្ចោញបន្ទុកក្នុងលំហ ធ្នឹមនៅឯការផ្តោតអារម្មណ៍មានទទឹងជាក់លាក់។ប្រភេទសត្វអាចត្រូវបានបំបែកបានលុះត្រាតែចម្ងាយរវាងទីតាំងប្រសព្វនៃប្រភេទអ៊ីយ៉ុងទាំងពីរគឺធំជាងទទឹងធ្នឹម។ដើម្បីទទួលបានគុណភាពបង្ហាញខ្ពស់បំផុត រន្ធផ្តេកត្រូវបានដំឡើងនៅជិតចង្កេះធ្នឹម ដែលធ្នឹមត្រូវបានប្រមូលផ្តុំជាក់ស្តែង។អេក្រង់បញ្ចាំងពន្លឺ (CsI(Tl) ពី Saint-Gobain, 40 mm × 40 mm × 3 mm) ត្រូវបានតំឡើងនៅចន្លោះរន្ធ និងកុំព្យូទ័រ។scintillator ត្រូវបានប្រើដើម្បីកំណត់រន្ធតូចបំផុតដែលភាគល្អិតដែលបានរចនាត្រូវឆ្លងកាត់សម្រាប់ដំណោះស្រាយដ៏ល្អប្រសើរ និងដើម្បីបង្ហាញពីទំហំធ្នឹមដែលអាចទទួលយកបានសម្រាប់ធ្នឹមអ៊ីយ៉ុងធ្ងន់បច្ចុប្បន្នខ្ពស់។រូបភាពធ្នឹមនៅលើម៉ាស៊ីនស្កេនត្រូវបានថតដោយកាមេរ៉ា CCD តាមរយៈបង្អួចខ្វះចន្លោះ។កែតម្រូវបង្អួចពេលវេលានៃការប៉ះពាល់ ដើម្បីគ្របដណ្តប់ទទឹងជីពចររបស់ធ្នឹមទាំងមូល។
សំណុំទិន្នន័យដែលបានប្រើ ឬវិភាគក្នុងការសិក្សាបច្ចុប្បន្នអាចរកបានពីអ្នកនិពន្ធរៀងៗខ្លួនតាមការស្នើសុំសមហេតុផល។
Manke, I. et al ។រូបភាពបីវិមាត្រនៃដែនម៉ាញេទិក។ឃុំជាតិ។1, 125. https://doi.org/10.1038/ncomms1125 (2010).
Anderson, IS et al ។លទ្ធភាពនៃការសិក្សាប្រភពណឺត្រុងបង្រួមនៅឧបករណ៍បង្កើនល្បឿន។រូបវិទ្យា។តំណាង 654, 1-58 ។https://doi.org/10.1016/j.physrep.2016.07.007 (2016) ។
Urchuoli, A. et al ។មីក្រូទស្សន៍គណនាដែលមានមូលដ្ឋានលើនឺត្រុង៖ Pliobates cataloniae និង Barberapithecus huerzeleri ជាករណីសាកល្បង។បាទ។J. រូបវិទ្យា។នរវិទ្យា។១៦៦, ៩៨៧–៩៩៣។https://doi.org/10.1002/ajpa.23467 (2018) ។