|
В Северной Америке и Японии также действуют и разрабатываются новые установки ISOLDE. ISAC - проект осуществляется в Ванкувере (Канада). В качестве первичного ускорителя протонов используется синхротрон с энергией 500 МэВ и током 100 мА. В качестве ускорителя вторичных частиц линейный ускоритель с энергией 1.5 Мэв/нуклон на первом этапе. Предполагается в дальнейшем поднять энергию линейного ускорителя до 6.5 Мэв/нуклон. В настоящее время на синхротроне получен пучок с энергией 500 Мэв и током 10мА. Этот проект аналогичен европейским проектам REX-ISOLDE и SIRIUS. HRIBF (Holifield Radioactive Ion Beam Facility) - проект реализуется в ORNL (Ок Ридж, США). Первичный ускоритель – циклотрон ускоряющий
пучки протонов, дейтронов и RIA (Rare Isotope Accelerator) - проект реализуется в ANL (Чикаго, США). Первичный пучок тяжелых ионов вплоть до урана ускоряется до энергии 400 Мэв/нуклон. Этот пучок фрагментируют на толстой мишени, выдерживающей большие токи пучка и затем, после разделения с помощью магнитного сепаратора, тормозится в газовой среде. Получающийся низкоэнергетичный пучок однократно заряженных ионов затем с помощью линейного ускорителя ускоряется до энергии 15 Мэв/нуклон. Такой метод позволяет получать короткоживущие изотопы. Он не будет зависеть от химических свойств ускоряемых частиц. JHF (Japan Hadron Facility) - проект реализуется в JAERI (Токаи, Япония). Предполагается использовать протонный синхротрон с энергией 3Гэв и током 300 мА как источник первичного пучка и затем ускорять пучки радиоактивных ядер с помощью линейного ускорителя до энергии 9 Мэв/нуклон. Проект аналогичен европейским проектам REX-ISOLDE и SIRIUS.
Метод In-Flight GSI (Gesselshaft fuer Schwerionenforshung) - ускорительный комплекс в Дармштадте, Германия.
Расположение ускорительного комплекса и
экспериментального оборудования показано на
рис. 4.12. Линейный ускоритель UNILAC инжектирует
частицы с энергией 1 - 5 МэВ/нуклон в
сверхпроводящий синхротрон SIS (Schwerionen Synchrotron),
который ускоряет ионы от водорода до урана в
диапазоне энергий от 50 кэВ/нуклон до
4.5 ГэВ/нуклон. Максимальная энергия
определяется максимальной магнитной жесткостью
системы SIS - H Таблица 4.3. Экспериментальные возможности GSI
Фильтр скоростей SHIP (Separator for Heavy Ion Reaction Products) установлен на пучке тяжелых ионов и сепарирует частицы в зависимости от их скорости (рис.4.13).
Сепаратор состоит из двух
электрических и четырех магнитных диполей и двух
квадрупольных триплетов. Длина сепаратора от
мишени до детекторов составляет 11 м. Радиус
колеса мишени ~ 155 мм и оно вращается синхронно с
микроструктурой пучка ускорителя. Детектирующая
система состоит из двух детекторов вторичных
нейтронов по времени пролета и
позиционно-чувствительного кремниевого
детектора. Время пролета продуктов реакции через
сепаратор SHIP составляет 2 мкс. Более подробное
описание сепаратора можно найти в работе [H.Folder et
al. Nucl. Instr. And Meth. A362, 1955, p.64]. GANIL (Grand Accelerateur National d'Ions Lourds) - ускорительный комплекс во Франции. Пучок тяжелых ионов с энергией до 95 МэВ/нуклон фрагментирует на тонкой мишени, продукты реакции фокусируются с помощью сверхпроводящих линз и устройство SISSI увеличивающего интенсивность полезного пучка в 10 раз. Отобранные ионы детектируются с помощью устройства LISE. ACCULINNA (АКУЛИНА) - масс-сепаратор в ЛЯР ОИЯИ (Дубна, Россия). Масс-сепаратор АКУЛИНА на пучке циклотрона У-400М дает хорошие возможности для получения вторичных пучков высокого качества (см. табл. 4.4). Радиоактивные пучки получаются в результате первичного ускорения на циклотроне У-400М ионов 7Li, 11B, 13C, 15N, 18O. Основным преимуществом комплекса является высокая интенсивность первичного пучка, которая в непрерывном режиме облучения поддерживается на уровне 2.4·1011 с-1. Ионно-оптическая схема масс-сепаратора АКУЛИНА, а также ряд вспомогательных средств диагностики вторичных пучков позволяют фокусировать вторичные пучки на мишень площадью 0.8 см2. Энергетический разброс пучков вторичных частиц составляет ~5%. Дополнительное измерение времени пролета ионов дает возможность повысить точность измерения энергии детектируемых ионов до 1%. Таблица 4.4. Характеристики вторичных пучков, полученных в ОИЯИ
В ОИЯИ реализуется проект, в котором первоначальным источником тяжелых ионов является циклотрон У-400М. После облучения мишени и анализа продуктов фрагмент-сепаратором пучок попадает в накопительное кольцо К4 с электронным охлаждением (рис. 4.14).
Характеристики пучков накопительного кольца К4 лаборатории им Г.Н.Флерова (ОИЯИ, Дубна) приведены в табл. 4.5. Таблица 4.5. Характеристики пучков накопительного кольца К4 лаборатории ядерных реакций им. Г.Н.Флерова ОИЯИ, Дубна
RIKEN (Япония) Схематически проект показан на рис. 4.15.
Ускорительная система состоит из двух сверхпроводящих циклотронов SCR-4 и SCR-6 с четырьмя и шестью секторами соответственно, в которые поступит пучок из функционирующего в настоящее время циклотрона RRC. Легкие ионы будут ускоряться до энергии ~ 400 МэВ/нуклон, а наиболее тяжелые - до 150 МэВ/нуклон. Пучки тяжелых ионов, полученные на следующем этапе трансформируются в пучки радиоактивных ионов в сепараторном комплексе (Big RIPS - Radioactive Ions Projectile-fragment Separator), который состоит из двух линий - RIPS M и RIPS II. RIPS M после соответствующего разделения направляет их в накопительные кольца MUSES. RIPS II представляет собой два независимых канала. Накопительные кольца MUSES (Multi-USe Experimental Storage Rings) имеют 4 независимых кольца с электронным охлаждением, BSR -бустер циклотрон и DSR - двойное накопительное кольцо. В кольце ACR накапливаются и охлаждаются ядра, разделенные в сепараторе RIPS M. На этом кольце планируются эксперименты по спектроскопии низких энергий. После охлаждения в накопительном кольце ACR ионы инжектируются в BSR и ускоряются до энергий 1400 МэВ/нуклон. Затем они поступают в DSR для различных экспериментов с ускоренными пучками. В накопителе BSR также предусмотрено ускорение электронов до энергии 2.5 ГэВ, которые затем также поступают в кольца DSR. Основные требования, которым должны удовлетворять сверхпроводящие циклотроны, - обеспечить необходимую энергию (>100 МэВ/нуклон) пучков самых тяжелых ионов и достаточную их интенсивность для получения приемлемого количества вторичных частиц. Характеристики пучков в накопительных кольцах ACR и BSR приведены в табл. 4.6. Таблица 4.6. Характеристики пучков в накопительных кольцах ASR и BSR
DSR представляет собой два
накопительных кольца, расположенных один над
другим. Каждое накопительное кольцо содержит два
прямолинейных участка. Эти прямолинейные
участки каждого кольца пересекаются в двух
точках, в которых предусмотрено столкновение
накопленных частиц. Длина окружности
накопительных колец составляет 258.4 м. Магнитная
жесткость B
Пучки первого и второго типов
получаются в результате использования
кинематики реакций. Продукты реакций,
образующиеся в результате взаимодействия
быстрой частицы с мишенью, летят в узком конусе в
направлении, близком к направлению первичного
пучка. RIBLL (The Radioactive Ion Beam Line in Lanzhou) - фрагмент-сепаратор на ускорителе тяжелых ионов (NLHIAL) в Ланджоу (Китай).
Пучок тяжелых ионов с энергией 80 Мэв/нуклон
получается на циклотроне и затем анализируется
фрагмент-сепаратором RIBLL (рис.4.16), который состоит
из 16 квадруполей и 4 диполей. Первичная мишень
находится в камере T0. Вторичная мишень
может находиться либо в камере T2, либо в
камере T1. В последнем случае вторая часть
системы может служить в качестве спектрометра.
Разрешение
NSCL (National Superconducting Cyclotron Laboratory) - ускорительный комплекс в Мичиганском университете США). Ионы из ионного источника поступают
в циклотрон К500. Ускоренные ионы из K500 поступают в
циклотрон K1200, где происходит их дополнительная
обдирка на тонкой углеродной пленке,
установленной в центральной части циклотрона.
Ускоренные ионы из циклотрона K1200 падают на
мишень. Образующиеся в реакциях фрагментации
радиоактивные ядра разделяются во
фрагмент-сепараторе A1900. Селективность
сепаратора такова, что позволяет выделить 1
"нужное" ядро из 1018 других продуктов
реакций.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
-частиц до энергий от 50 до 100 Мэв и
током до 20 мА. Вторичные пучки ускоряются с
помощью тандема на 25 Мэв.
=18 Т·м. Пучок из ускорителя SIS
фокусируется на мишени на входе
фрагмент-сепаратора FRS. Толщина мишени
варьируется от 1 до 10 г/м2 в зависимости
от типа налетающей частицы и ее энергии. На
мишени происходит фрагментация первичного
пучка. Время сепарации около миллисекунды,
поэтому возможно получение и исследование
вторичных частиц с периодами полураспада
порядка долей миллисекунды, независимо от
химических свойств элемента. Вторичный пучок
может исследоваться в различных фокальных
точках FRS, инжектироваться в накопительное
кольцо ESR (Experimental Storage Ring) или
направляться непосредственно в
экспериментальные залы. Интенсивность
ускоренного пучка на выходе SIS в импульсе
составляет ~ 2·1011 c-1
для неона и легких ядер, и уменьшается до 4·1010 c-1 для урана.
x = 125
мм·мрад
30
).
m/m < 3.3·10-3. Этот комплекс
дополняется накопительным кольцом и системой
электронного охлаждения пучка.
![[Эксперименты с экзотическими ядрами]](../introduction/images/next.gif){kind=small}
