Введение к работе
^155ЬН1_!1Е!2?>лемы^ Данная работа проводилась в
замках деятельности по развитию новой экспериментальной базы їаборатории ядерных реакции им. Г.Н. Флерова ОИЯИ, применяемой іля решения задач, возникающих в традиционных и новых направлениях, а именно:
- поиск в природе гипотетических сверхтяжелых элементов, масса
ідер которых превышает массу ядер всех известных элементов
іериодической системы Менделеева;
- изучение физических и химических свойств трансурановых и
грансфермиевых элементов и механизма ядерных реакций с
тяжелыми ионами;
- исследования на пучках экзотических ядер.
Целью_р_абот, составивших диссертацию, было:
проектирование и создание ультрачувствительного масс-спектрометра ЛИДИА для поиска сверхтяжелых элементов в природе і проведения локального структурного анализа следовых количеств тяжелых элементов в геологических пробах и образцах;
- техническое предложение схемы и магнитной структуры
ускорительно- накопительного комплекса тяжелых ионов K4-KW
цля получения интенсивных пучков радиоактивных ядер и изучения
їх физических свойств.
В соответствии с указанной целью в диссертационной работе ;тавятся_и_р_ешаются_следу_ющие_задачи:
- проектирование магнитной системы трехкаскадного
^льтрачувствительного масс-спектрометра ЛИДИА, отвечающей
требованиям устранения фона рассеянных ионов основы образца
іри элементном анализе на уровне относительной
іувствительности лучше ю"'ат./ат. и абсолютной
чувствительности лучше Ю8 атомов.
- разработка и реализация новой конструкции токовых катущек а-
і -типов для активной коррекции магнитного поля дипольных
лагнитов, позволяющая достигать в рабочей области магнитной
юрожки шириной 120 мм, при плотности тока js25 А/мм и уровне
зозбуждения основого поля в =(1.0-1.3) тл, при естественном
охлаждении и без существенного разогрева изоляционного
іатериала:
а) в случае а-катушек: распределенного градиента магнитного
поля ав/агїЮ.2 Тл/м;
б) в случае /3-катушек: распределенной секступольной
составляющей поля э2в/Эг2зз.б Тл/м2.
предложение и расчет усовершенствованной схемы масс-спектрометра ЛИДИА с разрешением по массе R г4000 (10%-ный уровень) при телесном угле захвата П=0.3-10~3 ср и ширине щели источника о.з мм.
предложение и расчет ионно- оптической схемы накопительного кольца К4 с системой инжекции, реализующей новый метод инжекции охлаждением пучка для ионов с Аг20 и позволяющей достигнуть времени накопления и охлаждения пучков не более 250 мс.
предложение и расчет ионно-оптической схемы канала сепарации пучков радиоактивных ядер, образующихся в реакции фрагментации на производящей мишени первичных ионов, отличающейся тем, что для достижения углов захвата |е | = |9 1*50 мрад
1 гор. ' ' верт.
вылетающих из мишени вторичных ионов с импульсным разбросом Др/р=±0.5% применен триплет широкоапертурных квадрупольных линз, преобразующий реальный источник ионов сепарационного канала в мнимый с уменьшенным разбросом ионов по углам выхода ІЄ |зіо мрад и |в Ы25 мрад и соответствующим
1 гор. ^ ' верт. '
уменьшением размеров используемых дипольных магнитов. Наличие в системе данного канала мнимого источника позволяет дополнительно понизить, как минимум на порядок величины, фон от первичного прямого пучка.
- предложение и расчет ионно- оптической схемы инжекции и
электронного охлаждения на орбите кольца К10 пучков
короткоживущих (т ьО.ОІс) радиоактивных ядер за счет
последовательных этапов:
а) охлаждения первичного пучка на инжекционной орбите кольца
К4 для уменьшения его продольного и поперечного эмиттансов ;
б) ускорения этого пучка до максимально возможной для данного
кольца энергии, соответствующей магнитной жесткости 4 Тл -м;
в) l/4-периодного синхротронного вращения в вч-поле
продольного эллипса небанчированного первичного пучка;
г) быстрого вывода и фокусировки короткого (=20нс) импульса
первичного пучка на производящую мишень малого размера (язімм) и образования вторичных радиоактивных пучков той же временной длительности и с поперечным эмиттансом до 25л мм мрад;
д) получения сепарированного пучка радиоактивных ядер;
е) 1/4-периодного синхротронного вращения в ВЧ-поле на
инжекционной орбите кольца К10 продольного фазового эллипса
полученного . радиоактивного пучка для уменьшения его
импульсного разброса и соответствующего сокращения времени
охлаждения: 0.01с на орбите инжекции и 1.0с на орбите
накопления (стэка) .
Эти задачи решались в работах /1-8/.
Кчн4я_новизна р_абот, составивших диссертацию,
заключается в следующем:
-
Впервые реализована на практике трехкаскадная схема масс-спектрометра с большой светосилой, удовлетворяющая требованиям, необходимым для поиска сверхтяжелых элементов в природе на уровне относительной чувствительности лучше 10" ат./ат. примеси тяжелого элемента в образце с абсолютной чувствительностью порядка 108 атомов определяемого элемента (вес пробы ОКОЛО 10 мг).
-
Разработана магнитная структура ускорительно-накопительного комплекса тяжелых ионов К4-К10 для реализации новой схемы получения прецизионных пучков короткоживущих радиоактивных ядер.
Пвактическаяценность. Масс-спектрометр ЛИДИА может быть применен для чувствительного локального анализа элементного состава пород, минералов и синтетических веществ. После предлагаемой его модернизации в прибор с двойной фокусировкой и достижения массового разрешения R 1000, он может иметь
практическое применение в производстве сверхчистых полупроводниковых материалов с контролируемым содержанием примесных элементов. Созданные корректирующие токовые катушки, которые позволяют достигать плотности тока в витках обмотки до 25 А/мм2 без существенного разогрева (ts400C) изоляционного материала, могут найти применение при разработке различных ионно-оптичесхих систем.
Разработанные и рассчитанные схемы кольца К4, канала сепарации, инжекции и охлаждения пучка на орбите кольца кю в данное время применяются при разработке технического проекта накопительного комплекса К4-К10.
*ПЕ255НЇЇ2_Е^2ЇЇ Результаты диссертационной работы представлялись на: 9-ой Международной конференции по масс-спектрометрии (Вена, Австрия 1982), 3-й и 5-ой Всесоюзных конференциях по масс-спектрометрии (Ленинград, 1981,1985), 8-й Всесоюзной конференции по методам получения и анализа высокочистых веществ (Горький, 1988), на Международной конференции по ускорителям частиц IEEE (Сан-Франциско, США 1991).
253ME232S* По результатам исследований, составивших основу диссертации, опубликовано 8 работ. Эти результаты полученц
автором В период 1982-1992 Г.Г.
іЕЇ5ІЇЕЇ_2_25ії_йїЕІ*ЦЦїї- Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и изложена на 121 страницах машинописного текста, включая 37 рисунков, 20 таблиц и список литературы из 93 наименований.
