304L 6.35*1mm స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ కాయిల్డ్ గొట్టాల సరఫరాదారులు, పల్సెడ్ డైరెక్ట్ న్యూట్రాన్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి తీవ్రమైన లిథియం పుంజం యొక్క ప్రదర్శన

Nature.comని సందర్శించినందుకు ధన్యవాదాలు.మీరు పరిమిత CSS మద్దతుతో బ్రౌజర్ సంస్కరణను ఉపయోగిస్తున్నారు.ఉత్తమ అనుభవం కోసం, మీరు నవీకరించబడిన బ్రౌజర్‌ను ఉపయోగించాల్సిందిగా మేము సిఫార్సు చేస్తున్నాము (లేదా Internet Explorerలో అనుకూలత మోడ్‌ని నిలిపివేయండి).అదనంగా, కొనసాగుతున్న మద్దతును నిర్ధారించడానికి, మేము స్టైల్స్ మరియు జావాస్క్రిప్ట్ లేకుండా సైట్‌ని చూపుతాము.
స్లైడర్‌లు ఒక్కో స్లయిడ్‌కు మూడు కథనాలను చూపుతున్నాయి.స్లయిడ్‌ల ద్వారా తరలించడానికి వెనుక మరియు తదుపరి బటన్‌లను ఉపయోగించండి లేదా ప్రతి స్లయిడ్ ద్వారా తరలించడానికి చివర ఉన్న స్లయిడ్ కంట్రోలర్ బటన్‌లను ఉపయోగించండి.

న్యూక్లియర్ రియాక్టర్ల అధ్యయనానికి ప్రత్యామ్నాయంగా, లిథియం-అయాన్ బీమ్ డ్రైవర్‌ను ఉపయోగించి కాంపాక్ట్ యాక్సిలరేటర్-నడిచే న్యూట్రాన్ జనరేటర్ ఆశాజనక అభ్యర్థి కావచ్చు ఎందుకంటే ఇది తక్కువ అవాంఛిత రేడియేషన్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.అయినప్పటికీ, లిథియం అయాన్ల యొక్క తీవ్రమైన పుంజంను అందించడం కష్టం, మరియు అటువంటి పరికరాల యొక్క ఆచరణాత్మక అనువర్తనం అసాధ్యంగా పరిగణించబడింది.తగినంత అయాన్ ప్రవాహం యొక్క అత్యంత తీవ్రమైన సమస్య ప్రత్యక్ష ప్లాస్మా ఇంప్లాంటేషన్ పథకాన్ని వర్తింపజేయడం ద్వారా పరిష్కరించబడింది.ఈ పథకంలో, లిథియం మెటల్ రేకు యొక్క లేజర్ అబ్లేషన్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన అధిక-సాంద్రత కలిగిన పల్సెడ్ ప్లాస్మా అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ క్వాడ్రూపోల్ యాక్సిలరేటర్ (RFQ యాక్సిలరేటర్) ద్వారా సమర్ధవంతంగా ఇంజెక్ట్ చేయబడుతుంది మరియు వేగవంతం చేయబడుతుంది.మేము 35 mA యొక్క పీక్ బీమ్ కరెంట్‌ని 1.43 MeVకి వేగవంతం చేసాము, ఇది సంప్రదాయ ఇంజెక్టర్ మరియు యాక్సిలరేటర్ సిస్టమ్‌లు అందించగల దానికంటే రెండు ఆర్డర్‌లు ఎక్కువ.
ఎక్స్-కిరణాలు లేదా చార్జ్డ్ రేణువుల వలె కాకుండా, న్యూట్రాన్‌లు పెద్దగా చొచ్చుకుపోయే లోతును కలిగి ఉంటాయి మరియు ఘనీభవించిన పదార్థంతో ప్రత్యేకమైన పరస్పర చర్యను కలిగి ఉంటాయి, ఇవి 1,2,3,4,5,6,7 పదార్థాల లక్షణాలను అధ్యయనం చేయడానికి చాలా బహుముఖ ప్రోబ్స్‌గా చేస్తాయి.ప్రత్యేకించి, న్యూట్రాన్ స్కాటరింగ్ పద్ధతులు సాధారణంగా సంగ్రహణ పదార్థంలో కూర్పు, నిర్మాణం మరియు అంతర్గత ఒత్తిళ్లను అధ్యయనం చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు మరియు ఎక్స్-రే స్పెక్ట్రోస్కోపీని ఉపయోగించి గుర్తించడం కష్టంగా ఉండే లోహ మిశ్రమాలలో ట్రేస్ సమ్మేళనాలపై వివరణాత్మక సమాచారాన్ని అందిస్తుంది.ఈ పద్ధతి ప్రాథమిక శాస్త్రంలో శక్తివంతమైన సాధనంగా పరిగణించబడుతుంది మరియు లోహాలు మరియు ఇతర పదార్థాల తయారీదారులచే ఉపయోగించబడుతుంది.ఇటీవల, రైలు మరియు విమాన భాగాలు9,10,11,12 వంటి యాంత్రిక భాగాలలో అవశేష ఒత్తిడిని గుర్తించడానికి న్యూట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్ ఉపయోగించబడింది.న్యూట్రాన్లు చమురు మరియు గ్యాస్ బావులలో కూడా ఉపయోగించబడతాయి ఎందుకంటే అవి ప్రోటాన్-రిచ్ పదార్థాల ద్వారా సులభంగా సంగ్రహించబడతాయి13.సివిల్ ఇంజనీరింగ్‌లో కూడా ఇలాంటి పద్ధతులు ఉపయోగించబడతాయి.నాన్-డిస్ట్రక్టివ్ న్యూట్రాన్ టెస్టింగ్ అనేది భవనాలు, సొరంగాలు మరియు వంతెనలలో దాచిన లోపాలను గుర్తించడానికి సమర్థవంతమైన సాధనం.న్యూట్రాన్ కిరణాల ఉపయోగం శాస్త్రీయ పరిశోధన మరియు పరిశ్రమలో చురుకుగా ఉపయోగించబడుతుంది, వీటిలో చాలా చారిత్రాత్మకంగా అణు రియాక్టర్లను ఉపయోగించి అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి.
అయినప్పటికీ, అణు వ్యాప్తి నిరోధకంపై ప్రపంచ ఏకాభిప్రాయంతో, పరిశోధన ప్రయోజనాల కోసం చిన్న రియాక్టర్లను నిర్మించడం చాలా కష్టంగా మారుతోంది.అంతేకాదు, ఇటీవల జరిగిన ఫుకుషిమా ప్రమాదం అణు రియాక్టర్ల నిర్మాణాన్ని దాదాపుగా సామాజికంగా ఆమోదించేలా చేసింది.ఈ ధోరణికి సంబంధించి, యాక్సిలరేటర్ల వద్ద న్యూట్రాన్ మూలాల డిమాండ్ పెరుగుతోంది2.అణు రియాక్టర్లకు ప్రత్యామ్నాయంగా, అనేక పెద్ద యాక్సిలరేటర్-విభజన న్యూట్రాన్ మూలాలు ఇప్పటికే పనిచేస్తున్నాయి14,15.అయినప్పటికీ, న్యూట్రాన్ కిరణాల లక్షణాలను మరింత సమర్థవంతంగా ఉపయోగించడం కోసం, యాక్సిలరేటర్ల వద్ద కాంపాక్ట్ మూలాల వినియోగాన్ని విస్తరించడం అవసరం, [16] ఇవి పారిశ్రామిక మరియు విశ్వవిద్యాలయ పరిశోధనా సంస్థలకు చెందినవి కావచ్చు.యాక్సిలరేటర్ న్యూట్రాన్ మూలాలు న్యూక్లియర్ రియాక్టర్‌లకు ప్రత్యామ్నాయంగా పనిచేయడంతో పాటు కొత్త సామర్థ్యాలు మరియు విధులను జోడించాయి.ఉదాహరణకు, ఒక లినాక్-నడిచే జనరేటర్ డ్రైవ్ బీమ్‌ను మార్చడం ద్వారా న్యూట్రాన్‌ల ప్రవాహాన్ని సులభంగా సృష్టించగలదు.ఒకసారి విడుదల చేసిన తర్వాత, న్యూట్రాన్‌లను నియంత్రించడం కష్టం మరియు బ్యాక్‌గ్రౌండ్ న్యూట్రాన్‌ల ద్వారా సృష్టించబడిన శబ్దం కారణంగా రేడియేషన్ కొలతలు విశ్లేషించడం కష్టం.యాక్సిలరేటర్ ద్వారా నియంత్రించబడే పల్సెడ్ న్యూట్రాన్‌లు ఈ సమస్యను నివారిస్తాయి.ప్రపంచవ్యాప్తంగా ప్రోటాన్ యాక్సిలరేటర్ టెక్నాలజీ ఆధారంగా అనేక ప్రాజెక్టులు ప్రతిపాదించబడ్డాయి17,18,19.7Li(p, n)7Be మరియు 9Be(p, n)9B ప్రతిచర్యలు చాలా తరచుగా ప్రోటాన్-నడిచే కాంపాక్ట్ న్యూట్రాన్ జనరేటర్లలో ఉపయోగించబడతాయి ఎందుకంటే అవి ఎండోథర్మిక్ ప్రతిచర్యలు20.ప్రోటాన్ పుంజాన్ని ఉత్తేజపరిచేందుకు ఎంచుకున్న శక్తి థ్రెషోల్డ్ విలువ కంటే కొంచెం ఎక్కువగా ఉంటే అదనపు రేడియేషన్ మరియు రేడియోధార్మిక వ్యర్థాలను తగ్గించవచ్చు.అయినప్పటికీ, లక్ష్య కేంద్రకం యొక్క ద్రవ్యరాశి ప్రోటాన్ల కంటే చాలా పెద్దది మరియు ఫలితంగా వచ్చే న్యూట్రాన్లు అన్ని దిశలలో చెల్లాచెదురుగా ఉంటాయి.న్యూట్రాన్ ఫ్లక్స్ యొక్క ఐసోట్రోపిక్ ఉద్గారానికి దగ్గరగా ఉండటం వలన అధ్యయనం యొక్క వస్తువుకు న్యూట్రాన్‌ల సమర్థవంతమైన రవాణాను నిరోధిస్తుంది.అదనంగా, వస్తువు యొక్క ప్రదేశంలో న్యూట్రాన్ల అవసరమైన మోతాదును పొందేందుకు, కదిలే ప్రోటాన్ల సంఖ్య మరియు వాటి శక్తి రెండింటినీ గణనీయంగా పెంచడం అవసరం.ఫలితంగా, పెద్ద మోతాదులో గామా కిరణాలు మరియు న్యూట్రాన్లు పెద్ద కోణాల ద్వారా వ్యాపిస్తాయి, ఎండోథెర్మిక్ ప్రతిచర్యల ప్రయోజనాన్ని నాశనం చేస్తాయి.ఒక సాధారణ యాక్సిలరేటర్ నడిచే కాంపాక్ట్ ప్రోటాన్-ఆధారిత న్యూట్రాన్ జనరేటర్ బలమైన రేడియేషన్ షీల్డింగ్‌ను కలిగి ఉంటుంది మరియు ఇది సిస్టమ్‌లోని అతి పెద్ద భాగం.డ్రైవింగ్ ప్రోటాన్ల శక్తిని పెంచడానికి సాధారణంగా యాక్సిలరేటర్ సౌకర్యం యొక్క పరిమాణంలో అదనపు పెరుగుదల అవసరం.
యాక్సిలరేటర్‌ల వద్ద సాంప్రదాయిక కాంపాక్ట్ న్యూట్రాన్ మూలాల యొక్క సాధారణ లోపాలను అధిగమించడానికి, విలోమ-కైనమాటిక్ రియాక్షన్ పథకం ప్రతిపాదించబడింది21.ఈ పథకంలో, హైడ్రోకార్బన్ ప్లాస్టిక్‌లు, హైడ్రైడ్‌లు, హైడ్రోజన్ గ్యాస్ లేదా హైడ్రోజన్ ప్లాస్మా వంటి హైడ్రోజన్ అధికంగా ఉండే పదార్థాలను లక్ష్యంగా చేసుకుని, ప్రోటాన్ పుంజానికి బదులుగా బరువైన లిథియం-అయాన్ పుంజం గైడ్ బీమ్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది.బెరీలియం అయాన్-నడిచే కిరణాలు వంటి ప్రత్యామ్నాయాలు పరిగణించబడ్డాయి, అయినప్పటికీ, బెరీలియం అనేది ఒక విషపూరిత పదార్థం, దీనికి నిర్వహణలో ప్రత్యేక శ్రద్ధ అవసరం.అందువల్ల, విలోమ-కైనమాటిక్ ప్రతిచర్య పథకాలకు లిథియం పుంజం అత్యంత అనుకూలమైనది.లిథియం న్యూక్లియైల మొమెంటం ప్రోటాన్‌ల కంటే ఎక్కువగా ఉన్నందున, అణు తాకిడి ద్రవ్యరాశి కేంద్రం నిరంతరం ముందుకు కదులుతుంది మరియు న్యూట్రాన్‌లు కూడా ముందుకు విడుదలవుతాయి.ఈ ఫీచర్ అవాంఛిత గామా కిరణాలు మరియు హై యాంగిల్ న్యూట్రాన్ ఉద్గారాలను బాగా తొలగిస్తుంది22.ప్రోటాన్ ఇంజిన్ యొక్క సాధారణ కేసు మరియు విలోమ కైనమాటిక్స్ దృశ్యం యొక్క పోలిక మూర్తి 1లో చూపబడింది.
ప్రోటాన్ మరియు లిథియం కిరణాల కోసం న్యూట్రాన్ ఉత్పత్తి కోణాల దృష్టాంతం (Adobe Illustrator CS5, 15.1.0, https://www.adobe.com/products/illustrator.htmlతో గీసారు).(ఎ) కదిలే ప్రోటాన్‌లు లిథియం లక్ష్యంలోని చాలా బరువైన పరమాణువులను తాకడం వల్ల ప్రతిచర్య ఫలితంగా న్యూట్రాన్‌లు ఏ దిశలోనైనా బయటకు పంపబడతాయి.(b) దీనికి విరుద్ధంగా, ఒక లిథియం-అయాన్ డ్రైవర్ హైడ్రోజన్-సమృద్ధిగా ఉన్న లక్ష్యాన్ని బాంబు పేల్చినట్లయితే, వ్యవస్థ యొక్క ద్రవ్యరాశి కేంద్రం యొక్క అధిక వేగం కారణంగా న్యూట్రాన్లు ముందుకు దిశలో ఇరుకైన కోన్‌లో ఉత్పత్తి చేయబడతాయి.
అయినప్పటికీ, ప్రోటాన్‌లతో పోలిస్తే అధిక ఛార్జ్‌తో భారీ అయాన్‌ల అవసరమైన ఫ్లక్స్‌ను ఉత్పత్తి చేయడంలో ఇబ్బంది కారణంగా కొన్ని విలోమ కైనమాటిక్ న్యూట్రాన్ జనరేటర్‌లు మాత్రమే ఉన్నాయి.ఈ మొక్కలన్నీ టెన్డం ఎలక్ట్రోస్టాటిక్ యాక్సిలరేటర్‌లతో కలిపి ప్రతికూల స్పుటర్ అయాన్ మూలాలను ఉపయోగిస్తాయి.బీమ్ త్వరణం యొక్క సామర్థ్యాన్ని పెంచడానికి ఇతర రకాల అయాన్ మూలాలు ప్రతిపాదించబడ్డాయి26.ఏదైనా సందర్భంలో, అందుబాటులో ఉన్న లిథియం-అయాన్ బీమ్ కరెంట్ 100 µAకి పరిమితం చేయబడింది.Li3+27 యొక్క 1 mAని ఉపయోగించాలని ప్రతిపాదించబడింది, అయితే ఈ అయాన్ బీమ్ కరెంట్ ఈ పద్ధతి ద్వారా నిర్ధారించబడలేదు.తీవ్రత పరంగా, లిథియం బీమ్ యాక్సిలరేటర్‌లు ప్రోటాన్ బీమ్ యాక్సిలరేటర్‌లతో పోటీపడలేవు, దీని గరిష్ట ప్రోటాన్ కరెంట్ 10 mA28 కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది.
లిథియం-అయాన్ పుంజం ఆధారంగా ప్రాక్టికల్ కాంపాక్ట్ న్యూట్రాన్ జనరేటర్‌ను అమలు చేయడానికి, అయాన్లు లేకుండా పూర్తిగా అధిక-తీవ్రతను ఉత్పత్తి చేయడం ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది.అయాన్లు విద్యుదయస్కాంత శక్తుల ద్వారా వేగవంతం మరియు మార్గనిర్దేశం చేయబడతాయి మరియు అధిక ఛార్జ్ స్థాయి ఫలితంగా మరింత సమర్థవంతమైన త్వరణం ఏర్పడుతుంది.Li-ion బీమ్ డ్రైవర్‌లకు 10 mA కంటే ఎక్కువ Li3+ పీక్ కరెంట్‌లు అవసరం.
ఈ పనిలో, మేము 35 mA వరకు గరిష్ట ప్రవాహాలతో Li3+ కిరణాల త్వరణాన్ని ప్రదర్శిస్తాము, ఇది అధునాతన ప్రోటాన్ యాక్సిలరేటర్‌లతో పోల్చవచ్చు.అసలు లిథియం అయాన్ పుంజం లేజర్ అబ్లేషన్ మరియు C6+ని వేగవంతం చేయడానికి మొదట డెవలప్ చేయబడిన డైరెక్ట్ ప్లాస్మా ఇంప్లాంటేషన్ స్కీమ్ (DPIS)ని ఉపయోగించి సృష్టించబడింది.అనుకూల-రూపకల్పన చేయబడిన రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ క్వాడ్రూపోల్ లినాక్ (RFQ లినాక్) నాలుగు-రాడ్ ప్రతిధ్వని నిర్మాణాన్ని ఉపయోగించి తయారు చేయబడింది.మేము యాక్సిలరేటింగ్ బీమ్ లెక్కించిన అధిక స్వచ్ఛత పుంజం శక్తిని కలిగి ఉందని ధృవీకరించాము.రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ (RF) యాక్సిలరేటర్ ద్వారా Li3+ పుంజం ప్రభావవంతంగా సంగ్రహించబడి మరియు వేగవంతం చేయబడిన తర్వాత, లక్ష్యం నుండి బలమైన న్యూట్రాన్ ప్రవాహాన్ని ఉత్పత్తి చేయడానికి అవసరమైన శక్తిని అందించడానికి తదుపరి లినాక్ (యాక్సిలరేటర్) విభాగం ఉపయోగించబడుతుంది.
అధిక పనితీరు అయాన్ల త్వరణం బాగా స్థిరపడిన సాంకేతికత.కొత్త అత్యంత సమర్థవంతమైన కాంపాక్ట్ న్యూట్రాన్ జనరేటర్‌ను గ్రహించడంలో మిగిలిన పని ఏమిటంటే, పెద్ద సంఖ్యలో పూర్తిగా తొలగించబడిన లిథియం అయాన్‌లను ఉత్పత్తి చేయడం మరియు యాక్సిలరేటర్‌లో RF చక్రంతో సమకాలీకరించబడిన అయాన్ పల్స్‌ల శ్రేణిని కలిగి ఉన్న క్లస్టర్ నిర్మాణాన్ని రూపొందించడం.ఈ లక్ష్యాన్ని సాధించడానికి రూపొందించిన ప్రయోగాల ఫలితాలు క్రింది మూడు ఉపవిభాగాలలో వివరించబడ్డాయి: (1) లిథియం-అయాన్ పుంజం పూర్తిగా లేని ఉత్పత్తి, (2) ప్రత్యేకంగా రూపొందించిన RFQ లినాక్‌ని ఉపయోగించి బీమ్ త్వరణం మరియు (3) విశ్లేషణ యొక్క త్వరణం దాని కంటెంట్లను తనిఖీ చేయడానికి పుంజం యొక్క.బ్రూక్‌హావెన్ నేషనల్ లాబొరేటరీ (BNL)లో, మేము మూర్తి 2లో చూపిన ప్రయోగాత్మక సెటప్‌ను రూపొందించాము.
లిథియం కిరణాల వేగవంతమైన విశ్లేషణ కోసం ప్రయోగాత్మక సెటప్ యొక్క అవలోకనం (Inkscape, 1.0.2, https://inkscape.org/ ద్వారా వివరించబడింది).కుడి నుండి ఎడమకు, లేజర్-అబ్లేటివ్ ప్లాస్మా లేజర్-టార్గెట్ ఇంటరాక్షన్ ఛాంబర్‌లో ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది మరియు RFQ లినాక్‌కు పంపిణీ చేయబడుతుంది.RFQ యాక్సిలరేటర్‌లోకి ప్రవేశించిన తర్వాత, అయాన్లు ప్లాస్మా నుండి వేరు చేయబడతాయి మరియు డ్రిఫ్ట్ ప్రాంతంలోని వెలికితీత ఎలక్ట్రోడ్ మరియు RFQ ఎలక్ట్రోడ్ మధ్య 52 kV వోల్టేజ్ తేడాతో సృష్టించబడిన ఆకస్మిక విద్యుత్ క్షేత్రం ద్వారా RFQ యాక్సిలరేటర్‌లోకి ఇంజెక్ట్ చేయబడతాయి.2 మీటర్ల పొడవు గల RFQ ఎలక్ట్రోడ్‌లను ఉపయోగించి సంగ్రహించిన అయాన్‌లు 22 keV/n నుండి 204 keV/n వరకు వేగవంతం చేయబడతాయి.RFQ లినాక్ అవుట్‌పుట్ వద్ద ఇన్‌స్టాల్ చేయబడిన ప్రస్తుత ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ (CT) అయాన్ బీమ్ కరెంట్ యొక్క నాన్-డిస్ట్రక్టివ్ కొలతను అందిస్తుంది.పుంజం మూడు క్వాడ్రూపోల్ అయస్కాంతాలచే కేంద్రీకరించబడింది మరియు ద్విధ్రువ అయస్కాంతానికి మళ్ళించబడుతుంది, ఇది Li3+ పుంజాన్ని డిటెక్టర్‌లోకి వేరు చేసి నిర్దేశిస్తుంది.చీలిక వెనుక, ముడుచుకునే ప్లాస్టిక్ సింటిలేటర్ మరియు -400 V వరకు పక్షపాతంతో కూడిన ఫెరడే కప్ (FC) వేగవంతమైన పుంజాన్ని గుర్తించడానికి ఉపయోగించబడతాయి.
పూర్తిగా అయనీకరణం చేయబడిన లిథియం అయాన్లను (Li3+) ఉత్పత్తి చేయడానికి, దాని మూడవ అయనీకరణ శక్తి (122.4 eV) కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతతో ప్లాస్మాను సృష్టించడం అవసరం.మేము అధిక-ఉష్ణోగ్రత ప్లాస్మాను ఉత్పత్తి చేయడానికి లేజర్ అబ్లేషన్‌ని ఉపయోగించడానికి ప్రయత్నించాము.లిథియం అయాన్ కిరణాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఈ రకమైన లేజర్ అయాన్ మూలం సాధారణంగా ఉపయోగించబడదు ఎందుకంటే లిథియం మెటల్ రియాక్టివ్ మరియు ప్రత్యేక నిర్వహణ అవసరం.వాక్యూమ్ లేజర్ ఇంటరాక్షన్ ఛాంబర్‌లో లిథియం ఫాయిల్‌ను ఇన్‌స్టాల్ చేసేటప్పుడు తేమ మరియు గాలి కాలుష్యాన్ని తగ్గించడానికి మేము టార్గెట్ లోడింగ్ సిస్టమ్‌ను అభివృద్ధి చేసాము.పదార్థాల యొక్క అన్ని సన్నాహాలు పొడి ఆర్గాన్ యొక్క నియంత్రిత వాతావరణంలో నిర్వహించబడ్డాయి.లేజర్ టార్గెట్ ఛాంబర్‌లో లిథియం ఫాయిల్‌ను అమర్చిన తర్వాత, ప్రతి పల్స్‌కు 800 mJ శక్తితో రేకు పల్సెడ్ Nd:YAG లేజర్ రేడియేషన్‌తో వికిరణం చేయబడింది.లక్ష్యంపై దృష్టి కేంద్రీకరించినప్పుడు, లేజర్ శక్తి సాంద్రత సుమారు 1012 W/cm2గా అంచనా వేయబడింది.పల్సెడ్ లేజర్ వాక్యూమ్‌లో లక్ష్యాన్ని నాశనం చేసినప్పుడు ప్లాస్మా సృష్టించబడుతుంది.మొత్తం 6 ns లేజర్ పల్స్ సమయంలో, ప్లాస్మా వేడెక్కడం కొనసాగుతుంది, ప్రధానంగా రివర్స్ బ్రెమ్స్‌స్ట్రాహ్లంగ్ ప్రక్రియ కారణంగా.తాపన దశలో ఎటువంటి పరిమిత బాహ్య క్షేత్రం వర్తించదు కాబట్టి, ప్లాస్మా మూడు కోణాలలో విస్తరించడం ప్రారంభమవుతుంది.ప్లాస్మా లక్ష్య ఉపరితలంపై విస్తరించడం ప్రారంభించినప్పుడు, ప్లాస్మా యొక్క ద్రవ్యరాశి కేంద్రం 600 eV/n శక్తితో లక్ష్య ఉపరితలానికి లంబంగా వేగాన్ని పొందుతుంది.వేడి చేసిన తర్వాత, ప్లాస్మా లక్ష్యం నుండి అక్షసంబంధ దిశలో కదులుతూ, ఐసోట్రోపికల్‌గా విస్తరిస్తుంది.
మూర్తి 2లో చూపినట్లుగా, అబ్లేషన్ ప్లాస్మా లక్ష్యం వలె అదే సంభావ్యతతో మెటల్ కంటైనర్‌తో చుట్టుముట్టబడిన వాక్యూమ్ వాల్యూమ్‌గా విస్తరిస్తుంది.అందువలన, ప్లాస్మా ఫీల్డ్-ఫ్రీ రీజియన్ ద్వారా RFQ యాక్సిలరేటర్ వైపు మళ్లుతుంది.వాక్యూమ్ చాంబర్ చుట్టూ గాయపడిన సోలేనోయిడ్ కాయిల్ ద్వారా లేజర్ రేడియేషన్ చాంబర్ మరియు RFQ లినాక్ మధ్య అక్షసంబంధ అయస్కాంత క్షేత్రం వర్తించబడుతుంది.సోలనోయిడ్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం RFQ ఎపర్చరుకు డెలివరీ సమయంలో అధిక ప్లాస్మా సాంద్రతను నిర్వహించడానికి డ్రిఫ్టింగ్ ప్లాస్మా యొక్క రేడియల్ విస్తరణను అణిచివేస్తుంది.మరోవైపు, డ్రిఫ్ట్ సమయంలో ప్లాస్మా అక్షసంబంధ దిశలో విస్తరిస్తూ, పొడుగుచేసిన ప్లాస్మాను ఏర్పరుస్తుంది.RFQ ఇన్లెట్ వద్ద నిష్క్రమణ పోర్ట్ ముందు ప్లాస్మా ఉన్న మెటల్ పాత్రకు అధిక వోల్టేజ్ బయాస్ వర్తించబడుతుంది.RFQ లినాక్ ద్వారా సరైన త్వరణం కోసం అవసరమైన 7Li3+ ఇంజెక్షన్ రేటును అందించడానికి బయాస్ వోల్టేజ్ ఎంచుకోబడింది.
ఫలితంగా ఏర్పడే అబ్లేషన్ ప్లాస్మాలో 7Li3+ మాత్రమే కాకుండా, ఇతర ఛార్జ్ స్టేట్‌లలో లిథియం మరియు కాలుష్య కారకాలు కూడా ఉంటాయి, ఇవి ఏకకాలంలో RFQ లీనియర్ యాక్సిలరేటర్‌కు రవాణా చేయబడతాయి.RFQ లినాక్ ఉపయోగించి వేగవంతమైన ప్రయోగాలకు ముందు, ప్లాస్మాలోని అయాన్ల కూర్పు మరియు శక్తి పంపిణీని అధ్యయనం చేయడానికి ఆఫ్‌లైన్ టైమ్-ఆఫ్-ఫ్లైట్ (TOF) విశ్లేషణ జరిగింది.వివరణాత్మక విశ్లేషణాత్మక సెటప్ మరియు గమనించిన స్టేట్-ఆఫ్-ఛార్జ్ పంపిణీలు మెథడ్స్ విభాగంలో వివరించబడ్డాయి.అంజీర్ 3లో చూపిన విధంగా, 7Li3+ అయాన్లు ప్రధాన రేణువులని, అన్ని కణాలలో దాదాపు 54% వాటాను కలిగి ఉన్నాయని విశ్లేషణ చూపించింది. విశ్లేషణ ప్రకారం, అయాన్ బీమ్ అవుట్‌పుట్ పాయింట్ వద్ద 7Li3+ అయాన్ కరెంట్ 1.87 mAగా అంచనా వేయబడింది.వేగవంతమైన పరీక్షల సమయంలో, విస్తరిస్తున్న ప్లాస్మాకు 79 mT సోలనోయిడ్ ఫీల్డ్ వర్తించబడుతుంది.ఫలితంగా, ప్లాస్మా నుండి సేకరించిన 7Li3+ కరెంట్ మరియు డిటెక్టర్‌పై గమనించినది 30 రెట్లు పెరిగింది.
విమాన సమయ విశ్లేషణ ద్వారా పొందిన లేజర్-ఉత్పత్తి ప్లాస్మాలోని అయాన్ల భిన్నాలు.7Li1+ మరియు 7Li2+ అయాన్లు అయాన్ పుంజంలో వరుసగా 5% మరియు 25% ఉంటాయి.6Li కణాల యొక్క గుర్తించబడిన భిన్నం ప్రయోగాత్మక లోపంలో లిథియం రేకు లక్ష్యంలో 6Li (7.6%) యొక్క సహజ కంటెంట్‌తో అంగీకరిస్తుంది.కొద్దిగా ఆక్సిజన్ కాలుష్యం (6.2%) గమనించబడింది, ప్రధానంగా O1+ (2.1%) మరియు O2+ (1.5%), ఇది లిథియం రేకు లక్ష్యం యొక్క ఉపరితలం యొక్క ఆక్సీకరణ కారణంగా కావచ్చు.
ఇంతకు ముందు చెప్పినట్లుగా, RFQ లినాక్‌లోకి ప్రవేశించే ముందు లిథియం ప్లాస్మా ఫీల్డ్‌లెస్ ప్రాంతంలో డ్రిఫ్ట్ అవుతుంది.RFQ లినాక్ యొక్క ఇన్‌పుట్ ఒక మెటల్ కంటైనర్‌లో 6 mm వ్యాసం కలిగిన రంధ్రం కలిగి ఉంటుంది మరియు బయాస్ వోల్టేజ్ 52 kV.RFQ ఎలక్ట్రోడ్ వోల్టేజ్ 100 MHz వద్ద వేగంగా ±29 kV మారినప్పటికీ, RFQ యాక్సిలరేటర్ ఎలక్ట్రోడ్‌లు సున్నా యొక్క సగటు సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉన్నందున వోల్టేజ్ అక్షసంబంధ త్వరణాన్ని కలిగిస్తుంది.ఎపర్చరు మరియు RFQ ఎలక్ట్రోడ్ యొక్క అంచు మధ్య 10 mm గ్యాప్‌లో ఉత్పన్నమయ్యే బలమైన విద్యుత్ క్షేత్రం కారణంగా, ఎపర్చరు వద్ద ప్లాస్మా నుండి సానుకూల ప్లాస్మా అయాన్లు మాత్రమే సంగ్రహించబడతాయి.సాంప్రదాయ అయాన్ డెలివరీ సిస్టమ్స్‌లో, అయాన్లు ప్లాస్మా నుండి RFQ యాక్సిలరేటర్ ముందు గణనీయమైన దూరంలో ఉన్న విద్యుత్ క్షేత్రం ద్వారా వేరు చేయబడతాయి మరియు తరువాత బీమ్ ఫోకస్ చేసే మూలకం ద్వారా RFQ ఎపర్చరులో కేంద్రీకరించబడతాయి.అయినప్పటికీ, తీవ్రమైన న్యూట్రాన్ మూలానికి అవసరమైన తీవ్రమైన భారీ అయాన్ కిరణాల కోసం, స్పేస్ ఛార్జ్ ప్రభావాల కారణంగా నాన్-లీనియర్ రిపుల్సివ్ శక్తులు అయాన్ రవాణా వ్యవస్థలో గణనీయమైన పుంజం కరెంట్ నష్టాలకు దారితీస్తాయి, ఇది వేగవంతం చేయగల గరిష్ట కరెంట్‌ను పరిమితం చేస్తుంది.మా DPISలో, అధిక-తీవ్రత కలిగిన అయాన్లు డ్రిఫ్టింగ్ ప్లాస్మాగా నేరుగా RFQ ఎపర్చరు యొక్క నిష్క్రమణ బిందువుకు రవాణా చేయబడతాయి, కాబట్టి స్పేస్ ఛార్జ్ కారణంగా అయాన్ పుంజం యొక్క నష్టం ఉండదు.ఈ ప్రదర్శన సమయంలో, DPIS మొదటిసారిగా లిథియం-అయాన్ పుంజానికి వర్తించబడింది.
RFQ నిర్మాణం తక్కువ శక్తి గల అధిక కరెంట్ అయాన్ కిరణాలను కేంద్రీకరించడం మరియు వేగవంతం చేయడం కోసం అభివృద్ధి చేయబడింది మరియు ఇది మొదటి ఆర్డర్ త్వరణానికి ప్రమాణంగా మారింది.మేము 22 keV/n ఇంప్లాంట్ శక్తి నుండి 204 keV/n వరకు 7Li3+ అయాన్‌లను వేగవంతం చేయడానికి RFQని ఉపయోగించాము.ప్లాస్మాలో తక్కువ ఛార్జ్ ఉన్న లిథియం మరియు ఇతర కణాలు కూడా ప్లాస్మా నుండి సంగ్రహించబడినప్పటికీ మరియు RFQ ఎపర్చరులోకి ఇంజెక్ట్ చేయబడినప్పటికీ, RFQ లినాక్ 7Li3+కి దగ్గరగా ఉన్న ఛార్జ్-టు-మాస్ రేషియో (Q/A)తో మాత్రమే అయాన్లను వేగవంతం చేస్తుంది.
అంజీర్ న.అంజీర్‌లో చూపిన విధంగా అయస్కాంతాన్ని విశ్లేషించిన తర్వాత RFQ లినాక్ మరియు ఫెరడే కప్ (FC) యొక్క అవుట్‌పుట్ వద్ద ప్రస్తుత ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ (CT) ద్వారా గుర్తించబడిన తరంగ రూపాలను మూర్తి 4 చూపిస్తుంది.2. సిగ్నల్స్ మధ్య సమయ మార్పును డిటెక్టర్ ఉన్న ప్రదేశంలో ఫ్లైట్ సమయంలో తేడాగా అర్థం చేసుకోవచ్చు.CT వద్ద కొలవబడిన గరిష్ట అయాన్ కరెంట్ 43 mA.RT స్థానంలో, నమోదిత పుంజం లెక్కించిన శక్తికి వేగవంతం చేయబడిన అయాన్‌లను మాత్రమే కాకుండా, 7Li3+ కంటే ఇతర అయాన్‌లను కూడా కలిగి ఉంటుంది, ఇవి తగినంతగా వేగవంతం చేయబడవు.అయినప్పటికీ, QD మరియు PCల ద్వారా కనుగొనబడిన అయాన్ కరెంట్ రూపాల సారూప్యత అయాన్ కరెంట్ ప్రధానంగా యాక్సిలరేటెడ్ 7Li3+ని కలిగి ఉంటుందని సూచిస్తుంది మరియు PCలో కరెంట్ యొక్క గరిష్ట విలువ తగ్గడం QD మరియు మధ్య అయాన్ బదిలీ సమయంలో పుంజం నష్టాల వల్ల సంభవిస్తుంది. PC.నష్టాలు ఇది ఎన్వలప్ అనుకరణ ద్వారా కూడా నిర్ధారించబడింది.7Li3+ బీమ్ కరెంట్‌ను ఖచ్చితంగా కొలవడానికి, తదుపరి విభాగంలో వివరించిన విధంగా బీమ్ డైపోల్ మాగ్నెట్‌తో విశ్లేషించబడుతుంది.
డిటెక్టర్ స్థానాలు CT (బ్లాక్ కర్వ్) మరియు FC (ఎరుపు వక్రత)లో నమోదు చేయబడిన వేగవంతమైన పుంజం యొక్క ఓసిల్లోగ్రామ్‌లు.లేజర్ ప్లాస్మా ఉత్పత్తి సమయంలో ఫోటోడెటెక్టర్ ద్వారా లేజర్ రేడియేషన్‌ను గుర్తించడం ద్వారా ఈ కొలతలు ప్రేరేపించబడతాయి.బ్లాక్ కర్వ్ RFQ లినాక్ అవుట్‌పుట్‌కు కనెక్ట్ చేయబడిన CTపై కొలవబడిన తరంగ రూపాన్ని చూపుతుంది.RFQ లినాక్‌కి సామీప్యత కారణంగా, డిటెక్టర్ 100 MHz RF నాయిస్‌ను గ్రహిస్తుంది, కాబట్టి డిటెక్షన్ సిగ్నల్‌పై సూపర్‌పోజ్ చేసిన 100 MHz రెసొనెంట్ RF సిగ్నల్‌ను తీసివేయడానికి 98 MHz తక్కువ పాస్ FFT ఫిల్టర్ వర్తించబడింది.విశ్లేషణాత్మక అయస్కాంతం 7Li3+ అయాన్ పుంజాన్ని నిర్దేశించిన తర్వాత ఎరుపు వక్రత FC వద్ద తరంగ రూపాన్ని చూపుతుంది.ఈ అయస్కాంత క్షేత్రంలో, 7Li3+ కాకుండా, N6+ మరియు O7+లను రవాణా చేయవచ్చు.
RFQ లినాక్ తర్వాత అయాన్ పుంజం మూడు క్వాడ్రూపోల్ ఫోకస్ అయస్కాంతాల శ్రేణి ద్వారా కేంద్రీకరించబడుతుంది మరియు అయాన్ పుంజంలోని మలినాలను వేరుచేయడానికి ద్విధ్రువ అయస్కాంతాల ద్వారా విశ్లేషించబడుతుంది.0.268 T అయస్కాంత క్షేత్రం 7Li3+ కిరణాలను FCలోకి నిర్దేశిస్తుంది.ఈ అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క గుర్తింపు తరంగ రూపం మూర్తి 4లో ఎరుపు వక్రరేఖగా చూపబడింది. పీక్ బీమ్ కరెంట్ 35 mAకి చేరుకుంటుంది, ఇది ఇప్పటికే ఉన్న సంప్రదాయ ఎలక్ట్రోస్టాటిక్ యాక్సిలరేటర్‌లలో ఉత్పత్తి చేయబడిన సాధారణ Li3+ బీమ్ కంటే 100 రెట్లు ఎక్కువ.బీమ్ పల్స్ వెడల్పు సగం గరిష్టంగా పూర్తి వెడల్పుతో 2.0 µs.ద్విధ్రువ అయస్కాంత క్షేత్రంతో 7Li3+ బీమ్‌ని గుర్తించడం విజయవంతమైన బంచ్ మరియు బీమ్ త్వరణాన్ని సూచిస్తుంది.ద్విధ్రువ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని స్కాన్ చేస్తున్నప్పుడు FC ద్వారా గుర్తించబడిన అయాన్ బీమ్ కరెంట్ అంజీర్ 5లో చూపబడింది. ఇతర శిఖరాల నుండి బాగా వేరు చేయబడిన ఒక శుభ్రమైన ఒకే శిఖరం గమనించబడింది.RFQ లినాక్ ద్వారా డిజైన్ శక్తికి వేగవంతం చేయబడిన అన్ని అయాన్లు ఒకే వేగాన్ని కలిగి ఉంటాయి కాబట్టి, ఒకే Q/A ఉన్న అయాన్ కిరణాలను ద్విధ్రువ అయస్కాంత క్షేత్రాల ద్వారా వేరు చేయడం కష్టం.కాబట్టి, మేము 7Li3+ని N6+ లేదా O7+ నుండి వేరు చేయలేము.అయితే, పొరుగు ఛార్జ్ రాష్ట్రాల నుండి మలినాలను అంచనా వేయవచ్చు.ఉదాహరణకు, N7+ మరియు N5+లను సులభంగా వేరు చేయవచ్చు, అయితే N6+ మలినంలో భాగం కావచ్చు మరియు N7+ మరియు N5+ల మాదిరిగానే దాదాపుగా ఉండవచ్చు.అంచనా వేసిన కాలుష్య స్థాయి దాదాపు 2%.
ద్విధ్రువ అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని స్కాన్ చేయడం ద్వారా పొందిన బీమ్ కాంపోనెంట్ స్పెక్ట్రా.0.268 T వద్ద ఉన్న శిఖరం 7Li3+ మరియు N6+కి అనుగుణంగా ఉంటుంది.పీక్ వెడల్పు చీలికపై పుంజం యొక్క పరిమాణంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.విస్తృత శిఖరాలు ఉన్నప్పటికీ, 7Li3+ 6Li3+, O6+ మరియు N5+ నుండి బాగా వేరు చేస్తుంది, కానీ O7+ మరియు N6+ నుండి పేలవంగా వేరు చేస్తుంది.
FC ఉన్న ప్రదేశంలో, బీమ్ ప్రొఫైల్ ప్లగ్-ఇన్ సింటిలేటర్‌తో నిర్ధారించబడింది మరియు ఫిగర్ 6లో చూపిన విధంగా వేగవంతమైన డిజిటల్ కెమెరాతో రికార్డ్ చేయబడింది. 35 mA కరెంట్‌తో 7Li3+ పల్సెడ్ బీమ్ లెక్కించబడిన RFQకి వేగవంతం చేయబడినట్లు చూపబడింది. 204 keV/n శక్తి, ఇది 1.4 MeVకి అనుగుణంగా ఉంటుంది మరియు FC డిటెక్టర్‌కు ప్రసారం చేయబడుతుంది.
బీమ్ ప్రొఫైల్ ప్రీ-ఎఫ్‌సి సింటిలేటర్ స్క్రీన్‌పై గమనించబడింది (ఫిజి, 2.3.0, https://imagej.net/software/fiji/ రంగులో ఉంది).విశ్లేషణాత్మక ద్విధ్రువ అయస్కాంతం యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం Li3+ అయాన్ పుంజం యొక్క త్వరణాన్ని డిజైన్ శక్తి RFQకి నిర్దేశించడానికి ట్యూన్ చేయబడింది.ఆకుపచ్చ ప్రాంతంలో నీలం చుక్కలు లోపభూయిష్ట సింటిలేటర్ పదార్థం వల్ల ఏర్పడతాయి.
ఘన లిథియం రేకు యొక్క ఉపరితలం యొక్క లేజర్ అబ్లేషన్ ద్వారా మేము 7Li3+ అయాన్ల ఉత్పత్తిని సాధించాము మరియు DPISని ఉపయోగించి ప్రత్యేకంగా రూపొందించిన RFQ లినాక్‌తో అధిక కరెంట్ అయాన్ పుంజం సంగ్రహించబడింది మరియు వేగవంతం చేయబడింది.1.4 MeV యొక్క పుంజం శక్తి వద్ద, అయస్కాంతం యొక్క విశ్లేషణ తర్వాత FCలో 7Li3+ గరిష్ట కరెంట్ 35 mA.విలోమ కైనమాటిక్స్‌తో న్యూట్రాన్ మూలం అమలులో అత్యంత ముఖ్యమైన భాగం ప్రయోగాత్మకంగా అమలు చేయబడిందని ఇది నిర్ధారిస్తుంది.పేపర్‌లోని ఈ భాగంలో, అధిక శక్తి యాక్సిలరేటర్‌లు మరియు న్యూట్రాన్ టార్గెట్ స్టేషన్‌లతో సహా కాంపాక్ట్ న్యూట్రాన్ మూలం యొక్క మొత్తం రూపకల్పన చర్చించబడుతుంది.మా ప్రయోగశాలలో ఇప్పటికే ఉన్న సిస్టమ్‌లతో పొందిన ఫలితాల ఆధారంగా డిజైన్ రూపొందించబడింది.లిథియం రేకు మరియు RFQ లినాక్ మధ్య దూరాన్ని తగ్గించడం ద్వారా అయాన్ పుంజం యొక్క పీక్ కరెంట్‌ను మరింత పెంచవచ్చని గమనించాలి.అన్నం.7 యాక్సిలరేటర్ వద్ద ప్రతిపాదిత కాంపాక్ట్ న్యూట్రాన్ మూలం యొక్క మొత్తం భావనను వివరిస్తుంది.
యాక్సిలరేటర్ వద్ద ప్రతిపాదిత కాంపాక్ట్ న్యూట్రాన్ మూలం యొక్క సంభావిత రూపకల్పన (ఫ్రీకాడ్, 0.19, https://www.freecadweb.org/ ద్వారా తీయబడింది).కుడి నుండి ఎడమకు: లేజర్ అయాన్ సోర్స్, సోలనోయిడ్ మాగ్నెట్, RFQ లినాక్, మీడియం ఎనర్జీ బీమ్ ట్రాన్స్‌ఫర్ (MEBT), IH లినాక్ మరియు న్యూట్రాన్ ఉత్పత్తి కోసం ఇంటరాక్షన్ ఛాంబర్.ఉత్పత్తి చేయబడిన న్యూట్రాన్ కిరణాల యొక్క ఇరుకైన నిర్దేశిత స్వభావం కారణంగా రేడియేషన్ రక్షణ ప్రధానంగా ముందుకు దిశలో అందించబడుతుంది.
RFQ లినాక్ తర్వాత, ఇంటర్-డిజిటల్ హెచ్-స్ట్రక్చర్ (IH లినాక్)30 లినాక్ యొక్క మరింత త్వరణం ప్రణాళిక చేయబడింది.IH లినాక్‌లు నిర్దిష్ట వేగంతో అధిక విద్యుత్ క్షేత్ర ప్రవణతలను అందించడానికి π-మోడ్ డ్రిఫ్ట్ ట్యూబ్ నిర్మాణాన్ని ఉపయోగిస్తాయి.1D లాంగిట్యూడినల్ డైనమిక్స్ సిమ్యులేషన్ మరియు 3D షెల్ సిమ్యులేషన్ ఆధారంగా సంభావిత అధ్యయనం జరిగింది.సహేతుకమైన డ్రిఫ్ట్ ట్యూబ్ వోల్టేజ్ (450 kV కంటే తక్కువ) మరియు బలమైన ఫోకస్ చేసే అయస్కాంతం కలిగిన 100 MHz IH లినాక్ 1.8 మీటర్ల దూరంలో 40 mA పుంజం 1.4 నుండి 14 MeV వరకు వేగవంతం చేయగలదని లెక్కలు చూపిస్తున్నాయి.యాక్సిలరేటర్ గొలుసు చివరిలో శక్తి పంపిణీ ± 0.4 MeV వద్ద అంచనా వేయబడింది, ఇది న్యూట్రాన్ మార్పిడి లక్ష్యం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన న్యూట్రాన్ల శక్తి వర్ణపటాన్ని గణనీయంగా ప్రభావితం చేయదు.అదనంగా, బీమ్ ఎమిసివిటీ అనేది సాధారణంగా మీడియం బలం మరియు సైజు క్వాడ్రూపోల్ మాగ్నెట్‌కు అవసరమైన దానికంటే చిన్న బీమ్ స్పాట్‌లోకి పుంజంను కేంద్రీకరించేంత తక్కువగా ఉంటుంది.RFQ లినాక్ మరియు IH లినాక్ మధ్య మధ్యస్థ శక్తి పుంజం (MEBT) ప్రసారంలో, బీమ్‌ఫార్మింగ్ రెసొనేటర్ బీమ్‌ఫార్మింగ్ నిర్మాణాన్ని నిర్వహించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.సైడ్ బీమ్ యొక్క పరిమాణాన్ని నియంత్రించడానికి మూడు క్వాడ్రూపోల్ అయస్కాంతాలను ఉపయోగిస్తారు.ఈ డిజైన్ వ్యూహం అనేక యాక్సిలరేటర్లలో ఉపయోగించబడింది31,32,33.అయాన్ మూలం నుండి లక్ష్య గది వరకు మొత్తం సిస్టమ్ యొక్క మొత్తం పొడవు 8 మీ కంటే తక్కువగా అంచనా వేయబడింది, ఇది ప్రామాణిక సెమీ-ట్రయిలర్ ట్రక్కులో సరిపోతుంది.
న్యూట్రాన్ మార్పిడి లక్ష్యం నేరుగా లీనియర్ యాక్సిలరేటర్ తర్వాత ఇన్‌స్టాల్ చేయబడుతుంది.మేము విలోమ కైనమాటిక్ దృశ్యాలను ఉపయోగించి మునుపటి అధ్యయనాల ఆధారంగా లక్ష్య స్టేషన్ డిజైన్‌లను చర్చిస్తాము23.నివేదించబడిన మార్పిడి లక్ష్యాలలో ఘన పదార్థాలు (పాలీప్రొఫైలిన్ (C3H6) మరియు టైటానియం హైడ్రైడ్ (TiH2)) మరియు వాయు లక్ష్య వ్యవస్థలు ఉన్నాయి.ప్రతి లక్ష్యానికి ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు ఉన్నాయి.ఘన లక్ష్యాలు ఖచ్చితమైన మందం నియంత్రణను అనుమతిస్తాయి.లక్ష్యం సన్నగా ఉంటే, న్యూట్రాన్ ఉత్పత్తి యొక్క ప్రాదేశిక అమరిక మరింత ఖచ్చితమైనది.అయినప్పటికీ, అటువంటి లక్ష్యాలు ఇప్పటికీ కొంత స్థాయి అవాంఛిత అణు ప్రతిచర్యలు మరియు రేడియేషన్‌ను కలిగి ఉండవచ్చు.మరోవైపు, అణు ప్రతిచర్య యొక్క ప్రధాన ఉత్పత్తి అయిన 7Be ఉత్పత్తిని తొలగించడం ద్వారా హైడ్రోజన్ లక్ష్యం స్వచ్ఛమైన వాతావరణాన్ని అందిస్తుంది.అయినప్పటికీ, హైడ్రోజన్ బలహీనమైన అవరోధ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంది మరియు తగినంత శక్తి విడుదల కోసం పెద్ద భౌతిక దూరం అవసరం.TOF కొలతలకు ఇది కొద్దిగా ప్రతికూలమైనది.అదనంగా, హైడ్రోజన్ లక్ష్యాన్ని మూసివేయడానికి సన్నని చలనచిత్రాన్ని ఉపయోగించినట్లయితే, సన్నని చలనచిత్రం మరియు సంఘటన లిథియం పుంజం ద్వారా ఉత్పన్నమయ్యే గామా కిరణాల శక్తి నష్టాలను పరిగణనలోకి తీసుకోవడం అవసరం.
LICORNE పాలీప్రొఫైలిన్ లక్ష్యాలను ఉపయోగిస్తుంది మరియు టార్గెట్ సిస్టమ్ టాంటాలమ్ ఫాయిల్‌తో సీలు చేయబడిన హైడ్రోజన్ కణాలకు అప్‌గ్రేడ్ చేయబడింది.7Li34 కోసం 100 nA యొక్క బీమ్ కరెంట్‌ని ఊహిస్తే, రెండు లక్ష్య వ్యవస్థలు 107 n/s/sr వరకు ఉత్పత్తి చేయగలవు.మేము ఈ క్లెయిమ్ చేసిన న్యూట్రాన్ దిగుబడి మార్పిడిని మా ప్రతిపాదిత న్యూట్రాన్ మూలానికి వర్తింపజేస్తే, ప్రతి లేజర్ పల్స్‌కు 7 × 10–8 C యొక్క లిథియం-ఆధారిత పుంజం పొందవచ్చు.దీనర్థం, లేజర్‌ను సెకనుకు రెండుసార్లు కాల్చడం వలన LICORNE ఒక సెకనులో నిరంతర పుంజంతో ఉత్పత్తి చేయగల దానికంటే 40% ఎక్కువ న్యూట్రాన్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.లేజర్ యొక్క ఉత్తేజిత ఫ్రీక్వెన్సీని పెంచడం ద్వారా మొత్తం ఫ్లక్స్ సులభంగా పెరుగుతుంది.మార్కెట్‌లో 1 kHz లేజర్ సిస్టమ్ ఉందని మేము ఊహిస్తే, సగటు న్యూట్రాన్ ఫ్లక్స్‌ను సులభంగా 7 × 109 n/s/sr వరకు స్కేల్ చేయవచ్చు.
మేము ప్లాస్టిక్ లక్ష్యాలతో అధిక పునరావృత రేటు వ్యవస్థలను ఉపయోగించినప్పుడు, లక్ష్యాలపై ఉష్ణ ఉత్పత్తిని నియంత్రించడం అవసరం ఎందుకంటే, ఉదాహరణకు, పాలీప్రొఫైలిన్ తక్కువ ద్రవీభవన స్థానం 145–175 °C మరియు తక్కువ ఉష్ణ వాహకత 0.1–0.22 W/. m/K.14 MeV లిథియం-అయాన్ పుంజం కోసం, 7 µm మందపాటి పాలీప్రొఫైలిన్ లక్ష్యం ప్రతిచర్య థ్రెషోల్డ్ (13.098 MeV)కి పుంజం శక్తిని తగ్గించడానికి సరిపోతుంది.లక్ష్యంపై ఒక లేజర్ షాట్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన అయాన్ల మొత్తం ప్రభావాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, పాలీప్రొఫైలిన్ ద్వారా లిథియం అయాన్ల శక్తి విడుదల 64 mJ/పల్స్‌గా అంచనా వేయబడింది.మొత్తం శక్తి 10 మిమీ వ్యాసంతో ఒక వృత్తంలో బదిలీ చేయబడిందని ఊహిస్తే, ప్రతి పల్స్ సుమారుగా 18 K/పల్స్ ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదలకు అనుగుణంగా ఉంటుంది.పాలీప్రొఫైలిన్ లక్ష్యాలపై శక్తి విడుదల అనేది రేడియేషన్ లేదా ఇతర ఉష్ణ నష్టాలు లేకుండా, అన్ని శక్తి నష్టాలు వేడిగా నిల్వ చేయబడతాయి అనే సాధారణ ఊహపై ఆధారపడి ఉంటాయి.సెకనుకు పప్పుల సంఖ్యను పెంచడం వలన ఉష్ణ పెరుగుదలను తొలగించడం అవసరం కాబట్టి, అదే పాయింట్‌లో శక్తి విడుదలను నివారించడానికి మేము స్ట్రిప్ లక్ష్యాలను ఉపయోగించవచ్చు23.100 Hz యొక్క లేజర్ పునరావృత రేటుతో లక్ష్యంపై 10 mm బీమ్ స్పాట్‌ను ఊహించినట్లయితే, పాలీప్రొఫైలిన్ టేప్ యొక్క స్కానింగ్ వేగం 1 m/s అవుతుంది.బీమ్ స్పాట్ అతివ్యాప్తి అనుమతించబడితే అధిక పునరావృత రేట్లు సాధ్యమవుతాయి.
మేము హైడ్రోజన్ బ్యాటరీలతో లక్ష్యాలను కూడా పరిశోధించాము, ఎందుకంటే లక్ష్యాన్ని దెబ్బతీయకుండా బలమైన డ్రైవ్ బీమ్‌లను ఉపయోగించవచ్చు.గ్యాస్ చాంబర్ యొక్క పొడవు మరియు లోపల హైడ్రోజన్ ఒత్తిడిని మార్చడం ద్వారా న్యూట్రాన్ పుంజం సులభంగా ట్యూన్ చేయబడుతుంది.శూన్యం నుండి లక్ష్యం యొక్క వాయు ప్రాంతాన్ని వేరు చేయడానికి సన్నని మెటల్ రేకులు తరచుగా యాక్సిలరేటర్లలో ఉపయోగించబడతాయి.అందువల్ల, రేకుపై శక్తి నష్టాలను భర్తీ చేయడానికి సంఘటన లిథియం-అయాన్ పుంజం యొక్క శక్తిని పెంచడం అవసరం.నివేదిక 35లో వివరించిన టార్గెట్ అసెంబ్లీ 3.5 సెం.మీ పొడవు గల అల్యూమినియం కంటైనర్‌ను 1.5 atm యొక్క H2 వాయువు పీడనంతో కలిగి ఉంది.16.75 MeV లిథియం అయాన్ పుంజం గాలి-చల్లబడిన 2.7 µm Ta రేకు ద్వారా బ్యాటరీలోకి ప్రవేశిస్తుంది మరియు బ్యాటరీ చివరిలో ఉన్న లిథియం అయాన్ పుంజం యొక్క శక్తి ప్రతిచర్య థ్రెషోల్డ్‌కు తగ్గుతుంది.లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీల బీమ్ ఎనర్జీని 14.0 MeV నుండి 16.75 MeVకి పెంచడానికి, IH లినాక్‌ను దాదాపు 30 సెం.మీ పొడవు పెంచాలి.
గ్యాస్ సెల్ లక్ష్యాల నుండి న్యూట్రాన్ల ఉద్గారాలను కూడా అధ్యయనం చేశారు.పైన పేర్కొన్న LICORNE గ్యాస్ లక్ష్యాల కోసం, GEANT436 అనుకరణలు కోన్ లోపల అధిక ఆధారిత న్యూట్రాన్‌లు ఉత్పన్నమవుతాయని చూపుతున్నాయి, [37]లోని మూర్తి 1లో చూపబడింది.రిఫరెన్స్ 35 ప్రధాన పుంజం యొక్క ప్రచారం దిశకు సంబంధించి గరిష్టంగా 19.5° కోన్ ఓపెనింగ్‌తో 0.7 నుండి 3.0 MeV వరకు శక్తి పరిధిని చూపుతుంది.అధిక ఆధారిత న్యూట్రాన్లు చాలా కోణాలలో షీల్డింగ్ పదార్థాన్ని గణనీయంగా తగ్గించగలవు, నిర్మాణం యొక్క బరువును తగ్గించడం మరియు కొలత పరికరాల సంస్థాపనలో ఎక్కువ సౌలభ్యాన్ని అందిస్తాయి.రేడియేషన్ రక్షణ దృక్కోణం నుండి, న్యూట్రాన్‌లతో పాటు, ఈ వాయు లక్ష్యం సెంట్రాయిడ్ కోఆర్డినేట్ సిస్టమ్‌లో ఐసోట్రోపికల్‌గా 478 కెవి గామా కిరణాలను విడుదల చేస్తుంది.ఈ γ-కిరణాలు 7Be క్షయం మరియు 7Li డీఎక్సిటేషన్ ఫలితంగా ఉత్పత్తి చేయబడతాయి, ఇది ప్రాధమిక Li కిరణం ఇన్‌పుట్ విండో Taను తాకినప్పుడు సంభవిస్తుంది.అయినప్పటికీ, మందపాటి 35 Pb/Cu స్థూపాకార కొలిమేటర్‌ని జోడించడం ద్వారా, నేపథ్యాన్ని గణనీయంగా తగ్గించవచ్చు.
ప్రత్యామ్నాయ లక్ష్యం వలె, ప్లాస్మా విండో [39, 40]ను ఉపయోగించవచ్చు, ఇది సాపేక్షంగా అధిక హైడ్రోజన్ పీడనాన్ని మరియు న్యూట్రాన్ ఉత్పత్తి యొక్క చిన్న ప్రాదేశిక ప్రాంతాన్ని సాధించడం సాధ్యం చేస్తుంది, అయినప్పటికీ ఇది ఘన లక్ష్యాల కంటే తక్కువగా ఉంటుంది.
మేము GEANT4ని ఉపయోగించి లిథియం అయాన్ పుంజం యొక్క ఊహించిన శక్తి పంపిణీ మరియు బీమ్ పరిమాణం కోసం న్యూట్రాన్ మార్పిడి లక్ష్య ఎంపికలను పరిశీలిస్తున్నాము.మా అనుకరణలు పై సాహిత్యంలో హైడ్రోజన్ లక్ష్యాల కోసం న్యూట్రాన్ శక్తి మరియు కోణీయ పంపిణీల స్థిరమైన పంపిణీని చూపుతాయి.ఏదైనా లక్ష్య వ్యవస్థలో, హైడ్రోజన్-రిచ్ టార్గెట్‌పై బలమైన 7Li3+ పుంజం ద్వారా నడిచే విలోమ కైనమాటిక్ ప్రతిచర్య ద్వారా అధిక ఆధారిత న్యూట్రాన్‌లు ఉత్పత్తి చేయబడతాయి.అందువల్ల, ఇప్పటికే ఉన్న సాంకేతికతలను కలపడం ద్వారా కొత్త న్యూట్రాన్ మూలాలను అమలు చేయవచ్చు.
లేజర్ రేడియేషన్ పరిస్థితులు వేగవంతమైన ప్రదర్శనకు ముందు అయాన్ పుంజం ఉత్పత్తి ప్రయోగాలను పునరుత్పత్తి చేశాయి.లేజర్ అనేది డెస్క్‌టాప్ నానోసెకండ్ Nd:YAG సిస్టమ్, లేజర్ పవర్ డెన్సిటీ 1012 W/cm2, ప్రాథమిక తరంగదైర్ఘ్యం 1064 nm, స్పాట్ ఎనర్జీ 800 mJ మరియు పల్స్ వ్యవధి 6 ns.లక్ష్యంపై స్పాట్ వ్యాసం 100 µmగా అంచనా వేయబడింది.లిథియం మెటల్ (ఆల్ఫా ఈసర్, 99.9% స్వచ్ఛమైనది) చాలా మృదువైనది కాబట్టి, ఖచ్చితంగా కత్తిరించిన పదార్థం అచ్చులోకి నొక్కబడుతుంది.రేకు కొలతలు 25 mm × 25 mm, మందం 0.6 mm.ఒక లేజర్ దానిని తాకినప్పుడు లక్ష్యం యొక్క ఉపరితలంపై బిలం వంటి నష్టం జరుగుతుంది, కాబట్టి ప్రతి లేజర్ షాట్‌తో లక్ష్యం యొక్క ఉపరితలం యొక్క తాజా భాగాన్ని అందించడానికి మోటరైజ్డ్ ప్లాట్‌ఫారమ్ ద్వారా లక్ష్యం తరలించబడుతుంది.అవశేష వాయువు కారణంగా పునఃకలయికను నివారించడానికి, ఛాంబర్లో ఒత్తిడి 10-4 Pa పరిధిలో ఉంచబడింది.
లేజర్ ప్లాస్మా యొక్క ప్రారంభ వాల్యూమ్ చిన్నది, ఎందుకంటే లేజర్ స్పాట్ పరిమాణం 100 μm మరియు దాని ఉత్పత్తి తర్వాత 6 ns లోపల ఉంటుంది.వాల్యూమ్‌ను ఖచ్చితమైన పాయింట్‌గా తీసుకొని విస్తరించవచ్చు.డిటెక్టర్‌ను లక్ష్య ఉపరితలం నుండి xm దూరంలో ఉంచినట్లయితే, అందుకున్న సిగ్నల్ సంబంధానికి కట్టుబడి ఉంటుంది: అయాన్ కరెంట్ I, అయాన్ రాక సమయం t మరియు పల్స్ వెడల్పు τ.
లేజర్ లక్ష్యం నుండి 2.4 మీ మరియు 3.85 మీ దూరంలో ఉన్న FC మరియు ఎనర్జీ అయాన్ ఎనలైజర్ (EIA)తో TOF పద్ధతి ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన ప్లాస్మా అధ్యయనం చేయబడింది.FC ఎలక్ట్రాన్‌లను నిరోధించడానికి -5 kV పక్షపాతంతో అణచివేసే గ్రిడ్‌ను కలిగి ఉంది.EIA 90 డిగ్రీల ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ డిఫ్లెక్టర్‌ను కలిగి ఉంది, ఇది ఒకే వోల్టేజ్‌తో రెండు ఏకాక్షక మెటల్ స్థూపాకార ఎలక్ట్రోడ్‌లను కలిగి ఉంటుంది, అయితే వ్యతిరేక ధ్రువణత, వెలుపల సానుకూలంగా మరియు లోపలి వైపు ప్రతికూలంగా ఉంటుంది.విస్తరిస్తున్న ప్లాస్మా స్లాట్ వెనుక ఉన్న డిఫ్లెక్టర్‌లోకి పంపబడుతుంది మరియు సిలిండర్ గుండా వెళుతున్న విద్యుత్ క్షేత్రం ద్వారా విక్షేపం చెందుతుంది.E/z = eKU సంబంధాన్ని సంతృప్తిపరిచే అయాన్లు సెకండరీ ఎలక్ట్రాన్ మల్టిప్లైయర్ (SEM) (హమామట్సు R2362)ని ఉపయోగించి గుర్తించబడతాయి, ఇక్కడ E, z, e, K, మరియు U అయాన్ శక్తి, ఛార్జ్ స్థితి మరియు ఛార్జ్ EIA రేఖాగణిత కారకాలు. .ఎలక్ట్రాన్లు, వరుసగా, మరియు ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య సంభావ్య వ్యత్యాసం.డిఫ్లెక్టర్‌లో వోల్టేజ్‌ని మార్చడం ద్వారా, ప్లాస్మాలోని అయాన్ల శక్తి మరియు ఛార్జ్ పంపిణీని పొందవచ్చు.స్వీప్ వోల్టేజ్ U/2 EIA 0.2 V నుండి 800 V వరకు ఉంటుంది, ఇది ఛార్జ్ స్థితికి 4 eV నుండి 16 keV వరకు ఉన్న అయాన్ శక్తికి అనుగుణంగా ఉంటుంది.
"పూర్తిగా తీసివేసిన లిథియం కిరణాల ఉత్పత్తి" విభాగంలో వివరించిన లేజర్ రేడియేషన్ పరిస్థితులలో విశ్లేషించబడిన అయాన్ల ఛార్జ్ స్థితి యొక్క పంపిణీలు అంజీర్‌లో చూపబడ్డాయి.8.
అయాన్ల ఛార్జ్ స్థితి పంపిణీ యొక్క విశ్లేషణ.EIAతో విశ్లేషించబడిన అయాన్ కరెంట్ డెన్సిటీ టైమ్ ప్రొఫైల్ ఇక్కడ ఉంది మరియు సమీకరణాన్ని ఉపయోగించి లిథియం ఫాయిల్ నుండి 1 మీ వద్ద స్కేల్ చేయబడింది.(1) మరియు (2)."పూర్తిగా ఎక్స్‌ఫోలియేటెడ్ లిథియం బీమ్ జనరేషన్" విభాగంలో వివరించిన లేజర్ రేడియేషన్ పరిస్థితులను ఉపయోగించండి.ప్రతి ప్రస్తుత సాంద్రతను ఏకీకృతం చేయడం ద్వారా, ప్లాస్మాలోని అయాన్ల నిష్పత్తి మూర్తి 3లో చూపబడింది.
లేజర్ అయాన్ మూలాలు అధిక ఛార్జ్‌తో తీవ్రమైన బహుళ-mA అయాన్ పుంజాన్ని అందించగలవు.అయినప్పటికీ, స్పేస్ ఛార్జ్ రిపల్షన్ కారణంగా బీమ్ డెలివరీ చాలా కష్టం, కాబట్టి ఇది విస్తృతంగా ఉపయోగించబడలేదు.సాంప్రదాయ స్కీమ్‌లో, అయాన్ కిరణాలు ప్లాస్మా నుండి సంగ్రహించబడతాయి మరియు యాక్సిలరేటర్ యొక్క పికప్ సామర్ధ్యం ప్రకారం అయాన్ పుంజాన్ని ఆకృతి చేయడానికి అనేక ఫోకస్ చేసే అయస్కాంతాలతో బీమ్ లైన్‌తో పాటు ప్రాధమిక యాక్సిలరేటర్‌కు రవాణా చేయబడతాయి.స్పేస్ ఛార్జ్ ఫోర్స్ బీమ్‌లలో, కిరణాలు నాన్-లీనియర్‌గా విభేదిస్తాయి మరియు ముఖ్యంగా తక్కువ వేగం ఉన్న ప్రాంతంలో తీవ్రమైన బీమ్ నష్టాలు గమనించబడతాయి.మెడికల్ కార్బన్ యాక్సిలరేటర్ల అభివృద్ధిలో ఈ సమస్యను అధిగమించడానికి, కొత్త DPIS41 బీమ్ డెలివరీ పథకం ప్రతిపాదించబడింది.కొత్త న్యూట్రాన్ మూలం నుండి శక్తివంతమైన లిథియం-అయాన్ పుంజంను వేగవంతం చేయడానికి మేము ఈ సాంకేతికతను వర్తింపజేసాము.
అంజీర్లో చూపిన విధంగా.4, ప్లాస్మా ఉత్పత్తి చేయబడి మరియు విస్తరించే స్థలం చుట్టూ ఒక మెటల్ కంటైనర్ ఉంటుంది.పరివేష్టిత స్థలం సోలనోయిడ్ కాయిల్ లోపల వాల్యూమ్‌తో సహా RFQ రెసొనేటర్ ప్రవేశ ద్వారం వరకు విస్తరించి ఉంటుంది.కంటైనర్‌కు 52 కెవి వోల్టేజ్ వర్తించబడింది.RFQ రెసొనేటర్‌లో, RFQని గ్రౌండింగ్ చేయడం ద్వారా 6 mm వ్యాసం కలిగిన రంధ్రం ద్వారా అయాన్లు పొటెన్షియల్ ద్వారా లాగబడతాయి.అయాన్లు ప్లాస్మా స్థితిలో రవాణా చేయబడినందున బీమ్ లైన్‌లోని నాన్-లీనియర్ వికర్షక శక్తులు తొలగించబడతాయి.అదనంగా, పైన పేర్కొన్నట్లుగా, వెలికితీత ఎపర్చరులో అయాన్ల సాంద్రతను నియంత్రించడానికి మరియు పెంచడానికి మేము DPISతో కలిపి సోలనోయిడ్ ఫీల్డ్‌ను వర్తింపజేసాము.
RFQ యాక్సిలరేటర్ అంజీర్‌లో చూపిన విధంగా స్థూపాకార వాక్యూమ్ చాంబర్‌ను కలిగి ఉంటుంది.9a.దాని లోపల, ఆక్సిజన్ లేని రాగి నాలుగు రాడ్లు పుంజం అక్షం చుట్టూ చతుర్భుజ-సమరూపంగా ఉంచబడ్డాయి (Fig. 9b).4 రాడ్‌లు మరియు గదులు ప్రతిధ్వనించే RF సర్క్యూట్‌ను ఏర్పరుస్తాయి.ప్రేరేపిత RF ఫీల్డ్ రాడ్ అంతటా సమయం మారుతున్న వోల్టేజ్‌ను సృష్టిస్తుంది.అక్షం చుట్టూ రేఖాంశంగా అమర్చబడిన అయాన్లు చతుర్భుజ క్షేత్రం ద్వారా పార్శ్వంగా ఉంచబడతాయి.అదే సమయంలో, రాడ్ యొక్క కొన ఒక అక్ష విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని సృష్టించడానికి మాడ్యులేట్ చేయబడింది.అక్షసంబంధ క్షేత్రం ఇంజెక్ట్ చేయబడిన నిరంతర పుంజంను పుంజం అని పిలువబడే పుంజం పప్పుల శ్రేణిగా విభజిస్తుంది.ప్రతి పుంజం ఒక నిర్దిష్ట RF సైకిల్ సమయం (10 ns) లోపల ఉంటుంది.రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ వ్యవధి ప్రకారం ప్రక్కనే ఉన్న కిరణాలు ఖాళీగా ఉంటాయి.RFQ లినాక్‌లో, లేజర్ అయాన్ మూలం నుండి 2 µs పుంజం 200 కిరణాల సీక్వెన్స్‌గా మార్చబడుతుంది.అప్పుడు పుంజం లెక్కించిన శక్తికి వేగవంతం చేయబడుతుంది.
లీనియర్ యాక్సిలరేటర్ RFQ.(ఎ) (ఎడమ) RFQ లినాక్ చాంబర్ యొక్క బాహ్య వీక్షణ.(బి) (కుడి) చాంబర్‌లోని ఫోర్-రాడ్ ఎలక్ట్రోడ్.
RFQ లినాక్ యొక్క ప్రధాన డిజైన్ పారామితులు రాడ్ వోల్టేజ్, రెసొనెంట్ ఫ్రీక్వెన్సీ, బీమ్ హోల్ రేడియస్ మరియు ఎలక్ట్రోడ్ మాడ్యులేషన్.రాడ్ ± 29 kVపై వోల్టేజ్‌ని ఎంచుకోండి, తద్వారా దాని విద్యుత్ క్షేత్రం విద్యుత్ బ్రేక్‌డౌన్ థ్రెషోల్డ్‌కు దిగువన ఉంటుంది.ప్రతిధ్వని పౌనఃపున్యం తక్కువగా ఉంటే, పార్శ్వ ఫోకస్ చేసే శక్తి ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు సగటు త్వరణం క్షేత్రం తక్కువగా ఉంటుంది.పెద్ద ఎపర్చరు రేడియాలు బీమ్ పరిమాణాన్ని పెంచడం సాధ్యం చేస్తాయి మరియు తత్ఫలితంగా, చిన్న స్పేస్ ఛార్జ్ వికర్షణ కారణంగా బీమ్ కరెంట్‌ను పెంచుతుంది.మరోవైపు, RFQ లినాక్‌ను శక్తివంతం చేయడానికి పెద్ద ఎపర్చరు రేడియాలకు మరింత RF శక్తి అవసరం.అదనంగా, ఇది సైట్ యొక్క నాణ్యత అవసరాల ద్వారా పరిమితం చేయబడింది.ఈ బ్యాలెన్స్‌ల ఆధారంగా, అధిక-కరెంట్ బీమ్ త్వరణం కోసం ప్రతిధ్వని ఫ్రీక్వెన్సీ (100 MHz) మరియు ఎపర్చరు వ్యాసార్థం (4.5 మిమీ) ఎంపిక చేయబడ్డాయి.బీమ్ నష్టాన్ని తగ్గించడానికి మరియు యాక్సిలరేషన్ సామర్థ్యాన్ని పెంచడానికి మాడ్యులేషన్ ఎంచుకోబడింది.2 m లోపల 22 keV/n నుండి 204 keV/n వరకు 40 mA వద్ద 7Li3+ అయాన్‌లను వేగవంతం చేయగల RFQ లినాక్ డిజైన్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి డిజైన్ చాలాసార్లు ఆప్టిమైజ్ చేయబడింది.ప్రయోగం సమయంలో కొలవబడిన RF శక్తి 77 kW.
RFQ లినాక్‌లు నిర్దిష్ట Q/A పరిధితో అయాన్‌లను వేగవంతం చేయగలవు.అందువల్ల, ఒక లీనియర్ యాక్సిలరేటర్ చివరిలో ఫీడ్ చేయబడిన బీమ్‌ను విశ్లేషించేటప్పుడు, ఐసోటోప్‌లు మరియు ఇతర పదార్ధాలను పరిగణనలోకి తీసుకోవడం అవసరం.అదనంగా, కావలసిన అయాన్లు, పాక్షికంగా వేగవంతమవుతాయి, కానీ యాక్సిలరేటర్ మధ్యలో త్వరణం పరిస్థితులలో దిగివుంటాయి, ఇప్పటికీ పార్శ్వ నిర్బంధాన్ని చేరుకోగలవు మరియు చివరి వరకు రవాణా చేయబడతాయి.ఇంజనీర్డ్ 7Li3+ కణాలు కాకుండా అవాంఛిత కిరణాలను మలినాలు అంటారు.మా ప్రయోగాలలో, 14N6+ మరియు 16O7+ మలినాలు చాలా ఆందోళన కలిగించాయి, ఎందుకంటే లిథియం మెటల్ ఫాయిల్ గాలిలోని ఆక్సిజన్ మరియు నైట్రోజన్‌తో చర్య జరుపుతుంది.ఈ అయాన్లు Q/A నిష్పత్తిని కలిగి ఉంటాయి, వీటిని 7Li3+తో వేగవంతం చేయవచ్చు.మేము RFQ లినాక్ తర్వాత బీమ్ విశ్లేషణ కోసం విభిన్న నాణ్యత మరియు నాణ్యత గల బీమ్‌లను వేరు చేయడానికి డైపోల్ మాగ్నెట్‌లను ఉపయోగిస్తాము.
RFQ లినాక్ తర్వాత బీమ్ లైన్ పూర్తిగా వేగవంతమైన 7Li3+ బీమ్‌ను డైపోల్ మాగ్నెట్ తర్వాత FCకి అందించడానికి రూపొందించబడింది.-400 V బయాస్ ఎలక్ట్రోడ్‌లు అయాన్ బీమ్ కరెంట్‌ను ఖచ్చితంగా కొలవడానికి కప్పులోని ద్వితీయ ఎలక్ట్రాన్‌లను అణిచివేసేందుకు ఉపయోగిస్తారు.ఈ ఆప్టిక్స్‌తో, అయాన్ పథాలు ద్విధ్రువాలుగా వేరు చేయబడతాయి మరియు Q/A ఆధారంగా వేర్వేరు ప్రదేశాలలో కేంద్రీకరించబడతాయి.మొమెంటం డిఫ్యూజన్ మరియు స్పేస్ ఛార్జ్ రిపల్షన్ వంటి వివిధ కారకాల కారణంగా, ఫోకస్ వద్ద ఉన్న పుంజం నిర్దిష్ట వెడల్పును కలిగి ఉంటుంది.రెండు అయాన్ జాతుల ఫోకల్ స్థానాల మధ్య దూరం బీమ్ వెడల్పు కంటే ఎక్కువగా ఉంటే మాత్రమే జాతులు వేరు చేయబడతాయి.సాధ్యమయ్యే అత్యధిక రిజల్యూషన్ పొందడానికి, పుంజం నడుము దగ్గర ఒక క్షితిజ సమాంతర చీలిక వ్యవస్థాపించబడుతుంది, ఇక్కడ పుంజం ఆచరణాత్మకంగా కేంద్రీకృతమై ఉంటుంది.స్లిట్ మరియు PC మధ్య సెయింట్-గోబైన్ నుండి స్కింటిలేషన్ స్క్రీన్ (CsI(Tl), 40 mm × 40 mm × 3 mm) వ్యవస్థాపించబడింది.సరైన రిజల్యూషన్ కోసం రూపొందించిన కణాలు అతి చిన్న చీలికను గుర్తించడానికి మరియు అధిక కరెంట్ హెవీ అయాన్ కిరణాల కోసం ఆమోదయోగ్యమైన పుంజం పరిమాణాలను ప్రదర్శించడానికి సింటిలేటర్ ఉపయోగించబడింది.సింటిలేటర్‌లోని బీమ్ ఇమేజ్ వాక్యూమ్ విండో ద్వారా CCD కెమెరా ద్వారా రికార్డ్ చేయబడుతుంది.మొత్తం బీమ్ పల్స్ వెడల్పును కవర్ చేయడానికి ఎక్స్‌పోజర్ టైమ్ విండోను సర్దుబాటు చేయండి.
ప్రస్తుత అధ్యయనంలో ఉపయోగించిన లేదా విశ్లేషించబడిన డేటాసెట్‌లు సహేతుకమైన అభ్యర్థనపై సంబంధిత రచయితల నుండి అందుబాటులో ఉంటాయి.
మాంకే, I. మరియు ఇతరులు.మాగ్నెటిక్ డొమైన్‌ల త్రీ-డైమెన్షనల్ ఇమేజింగ్.జాతీయ కమ్యూన్.1, 125. https://doi.org/10.1038/ncomms1125 (2010).
ఆండర్సన్, IS మరియు ఇతరులు.యాక్సిలరేటర్ల వద్ద కాంపాక్ట్ న్యూట్రాన్ మూలాలను అధ్యయనం చేసే అవకాశాలు.భౌతిక శాస్త్రం.రెప్. 654, 1-58.https://doi.org/10.1016/j.physrep.2016.07.007 (2016).
ఉర్చువోలీ, ఎ. మరియు ఇతరులు.న్యూట్రాన్-ఆధారిత కంప్యూటెడ్ మైక్రోటోమోగ్రఫీ: ప్లియోబేట్స్ కాటలోనియా మరియు బార్బెరాపిథెకస్ హుర్జెలెరి పరీక్షా కేసులు.అవును.J. ఫిజిక్స్.మానవ శాస్త్రం.166, 987–993.https://doi.org/10.1002/ajpa.23467 (2018).