ogólnopolskie warsztaty akceleracji i zastosowań ciężkich jonów
DESCRIPTION
Ogólnopolskie warsztaty Akceleracji i Zastosowań Ciężkich Jonów. Akceleracja ciężkich jonów i elementy optyki jonowej. Olga Steczkiewicz. Warszawa, 25.10.2010. Akcelerator – urządzenie służące do przyspieszania jonów. Rodzaje akceleratorów: liniowe: - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Ogólnopolskie warsztaty
Akceleracji i Zastosowań Ciężkich Jonów
Akceleracja ciężkich jonów i elementy optyki jonowej
Olga Steczkiewicz
Warszawa, 25.10.2010
Akcelerator – urządzenie służące do przyspieszania jonów
Rodzaje akceleratorów:
a) liniowe:
- akcelerator van de Graaffa: Lech (IBJ, Warszawa, Polska)
- Linac (CERN, Genewa, Szwajcaria)
a) kołowe:
- cyklotrony: U200-P (ŚLCJ, Warszawa, Polska), K130 (JYFL, Jyväskylä, Finlandia), K800 (INFN LNS, Catania, Włochy), U400 i U400M (JINR, Dubna, Rosja)
- synchrotrony: LHC (CERN, Genewa, Szwajcaria)
Akcelerator elektrostatyczny (van de Graaffa)
LINAC
CYKLOTRON
Rysunek cyklotronu z wniosku patentowego z 1934 roku
(Ernest Lawrence, 1931 r.)
SYNCHROTRON
Droga ciężkich jonów w warszawskim cyklotronie
Źródło jonów typu ECR
Linia iniekcyjnaInflektor zwierciadlany
CYKLOTRON IZOCHRONICZNY
Wyprowadzenie - stripperJonowody
Układ pomiarowy
Zasada działania źródła jonów typu ECR(Electron Cyclotron Resonance )
Nasze źródła jonów i linia iniekcyjna
Inflektor zwierciadlany
Inflektor spiralny
0 20 400
0.5
1 1
0.7
vr t( )
tk
109
t
109
0 10 20 30 400
0.5
1
1.5
0.5
1
E t( )
Einj
tk
109
t
109
Cyklotron izochroniczny
r
B(r)
Bo0 R
klasyczny
izochroniczny
0 0.2 0.4 0.6 0.82
2.01
2.02
2.03
2.04
B r( )0
B r( )1
B r( )2
r
N
O
Ar
N
S
θ
Bθ
z, Bz vr
FT
r
Bθ
vrFT
Siła Thomasa
SS
SS
D
D
D
D
WYKŁADZINY DUANTÓW
Wewnątrz wykładzin umieszczone są duanty, na które podawane jest napięcie (do 70kV) o wysokiej częstości (od 12 MHz do 19 MHz).
Wykładziny są uziemione. W szczelinie pomiędzy brzegiem duantu a brzegiem wykładziny następuje przyspieszanie jonów (4 razy na
każdym obrocie.
Wiązka
Wykładzinauziemiona
Duant RF V+
Wykładzinauziemiona
Duant RF V+
Pole elektryczne
Wyprowadzenie wiązki – stripper
-220
-200
-180
-160
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
-250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150
[cm]
[cm
]
SS
2-obrotowe wyprowadzenie jonu 16O+3
-200
-150
-100
-50
0
-250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150
[cm]
[cm
]
S S
Zależność populacji stanów ładunkowych po strippingu od liczby masowej A jonów
2.062
0.001
Fq
Z 3Q 3
Q Z
q
0 5
1
2
3
Charge after stripping
Pop
ulat
ion
A=10, Z=5, Q=2, E=5 MeV/A
0.517
0.001
Fq
Z 3Q 3
Q Z
q
0 5 10
0.5
1
Charge after stripping
Pop
ulat
ion
A=20, Z=10, Q=3, E=5 MeV/A
0.471
0.001
Fq
Z 3Q 3
Q Z
q
5 10 15 20
0.2
0.4
0.6
Charge after stripping
Pop
ulat
ion
A=40, Z=18, Q=8, E=5 MeV/A
Zależność populacji stanów ładunkowych po strippingu od energii jonów
0.508
0.001
Fq
Z 3Q 3
Q Z
q
0 5 10
0.5
1
Charge after stripping
Pop
ulat
ion
A=14, Z=7, Q=3, E=1 MeV/A
0.563
0.001
Fq
Z 3Q 3
Q Z
q
0 5 10
0.5
1
Charge after stripping
Pop
ulat
ion
A=14, Z=7, Q=3, E=3 MeV/A
1.437
0.001
Fq
Z 3Q 3
Q Z
q
0 5 10
1
2
Charge after stripping
Pop
ulat
ion
A=14, Z=7, Q=3, E=6 MeV/A
Wyprowadzenie wiązki – deflektor elektrostatyczny
Jonowody
Na wszystkich jonowodach zainstalowane są elementy ułatwiające prowadzenie w nich przyspieszonej wiązki ciężkich jonów do układu eksperymentalnego.
- magnesy kwadrupolowe
- magnesy dipolowe: analizujące, rozprowadzające i steeringi
- kubki Faraday’a
- ekrany luminescencyjne
Magnes kwadrupolowy
Magnes kwadrupolowy
x
y
S
S N
N Fx
Fy
FD
0 0.1 0.2 0.30
0.02
0.04
0.06
xDn
yF n
z n
0.4 0.5 0.6 0.70
0.02
0.04
0.06
xFn
yD n
z n s L
DF s2
LL ss1
z
Magnes dipolowy - steering
B
+
-
+-
N1=No.COS(φ)
N2=No.sin(φ) S1 S2
Diagnostyka wiązki - kubek Faraday’a
V-300 V
Wiązka
I
Diagnostyka wiązki - „luminofor”
TV
Wiązka
I
Scyntylator
Dziękuję za uwagę!