تامین کنندگان لوله های سیم پیچ فولادی ضد زنگ 304L 6.35*1mm، نمایش یک پرتو لیتیوم شدید برای تولید نوترون های مستقیم پالسی

از بازدید شما از Nature.com سپاسگزاریم.شما از یک نسخه مرورگر با پشتیبانی محدود CSS استفاده می کنید.برای بهترین تجربه، توصیه می کنیم از یک مرورگر به روز شده استفاده کنید (یا حالت سازگاری را در اینترنت اکسپلورر غیرفعال کنید).علاوه بر این، برای اطمینان از پشتیبانی مداوم، سایت را بدون استایل و جاوا اسکریپت نشان می‌دهیم.
اسلایدرهایی که سه مقاله را در هر اسلاید نشان می دهند.برای حرکت در اسلایدها از دکمه های پشت و بعدی استفاده کنید یا از دکمه های کنترلر اسلاید در انتها برای حرکت در هر اسلاید استفاده کنید.

به عنوان جایگزینی برای مطالعه راکتورهای هسته ای، یک مولد نوترون شتاب دهنده فشرده با استفاده از یک محرک پرتو لیتیوم-یون ممکن است یک نامزد امیدوارکننده باشد زیرا تابش ناخواسته کمی تولید می کند.با این حال، ارسال یک پرتو شدید از یون های لیتیوم دشوار بود و کاربرد عملی چنین دستگاه هایی غیرممکن تلقی می شد.حادترین مشکل جریان ناکافی یون با استفاده از یک طرح کاشت مستقیم پلاسما حل شد.در این طرح، یک پلاسمای پالسی با چگالی بالا که توسط فرسایش لیزری یک فویل فلزی لیتیوم تولید می‌شود، به‌طور مؤثری توسط یک شتاب‌دهنده چهار قطبی با فرکانس بالا (شتاب‌دهنده RFQ) تزریق و شتاب می‌گیرد.ما به یک جریان پرتو حداکثر 35 میلی آمپر با شتاب تا 1.43 مگا ولت دست یافته ایم که دو مرتبه بزرگتر از سیستم های انژکتوری و شتاب دهنده معمولی است که می توانند ارائه دهند.
برخلاف پرتوهای ایکس یا ذرات باردار، نوترون ها عمق نفوذ زیاد و برهمکنش منحصر به فردی با ماده متراکم دارند که آن ها را به کاوشگر بسیار همه کاره برای مطالعه خواص مواد تبدیل می کند1،2،3،4،5،6،7.به طور خاص، تکنیک‌های پراکندگی نوترون معمولاً برای مطالعه ترکیب، ساختار و تنش‌های داخلی در ماده متراکم استفاده می‌شوند و می‌توانند اطلاعات دقیقی در مورد ترکیبات کمیاب در آلیاژهای فلزی ارائه دهند که تشخیص آنها با استفاده از طیف‌سنجی اشعه ایکس دشوار است.این روش ابزاری قدرتمند در علوم پایه محسوب می شود و توسط سازندگان فلزات و سایر مواد مورد استفاده قرار می گیرد.اخیراً از پراش نوترونی برای تشخیص تنش های پسماند در اجزای مکانیکی مانند قطعات ریل و هواپیما استفاده شده است.9،10،11،12.نوترون ها همچنین در چاه های نفت و گاز استفاده می شوند زیرا به راحتی توسط مواد غنی از پروتون جذب می شوند.روش های مشابهی نیز در مهندسی عمران استفاده می شود.آزمایش نوترون غیر مخرب ابزاری موثر برای تشخیص گسل های پنهان در ساختمان ها، تونل ها و پل ها است.استفاده از پرتوهای نوترونی به طور فعال در تحقیقات علمی و صنعت استفاده می شود که بسیاری از آنها در طول تاریخ با استفاده از راکتورهای هسته ای توسعه یافته اند.
با این حال، با اجماع جهانی در مورد عدم اشاعه هسته ای، ساخت رآکتورهای کوچک برای اهداف تحقیقاتی به طور فزاینده ای دشوار می شود.علاوه بر این، حادثه اخیر فوکوشیما ساخت رآکتورهای هسته ای را تقریباً از نظر اجتماعی قابل قبول کرده است.در ارتباط با این روند، تقاضا برای منابع نوترونی در شتاب دهنده ها رو به رشد است.به‌عنوان جایگزینی برای راکتورهای هسته‌ای، چندین منبع نوترونی بزرگ شتاب‌دهنده در حال حاضر فعال هستند.با این حال، برای استفاده کارآمدتر از خواص پرتوهای نوترونی، لازم است استفاده از منابع فشرده در شتاب‌دهنده‌ها (16) که ممکن است متعلق به مؤسسات تحقیقاتی صنعتی و دانشگاهی باشد، گسترش یابد.منابع نوترونی شتاب دهنده علاوه بر اینکه به عنوان جایگزینی برای راکتورهای هسته ای عمل می کنند، قابلیت ها و عملکردهای جدیدی را اضافه کرده اند.به عنوان مثال، یک ژنراتور خطی محور می تواند به راحتی جریانی از نوترون ها را با دستکاری پرتو محرک ایجاد کند.به محض انتشار، کنترل نوترون ها دشوار است و به دلیل نویز ایجاد شده توسط نوترون های پس زمینه، تجزیه و تحلیل اندازه گیری تابش دشوار است.نوترون های پالسی که توسط یک شتاب دهنده کنترل می شوند از این مشکل جلوگیری می کنند.چندین پروژه مبتنی بر فناوری شتاب دهنده پروتون در سراسر جهان پیشنهاد شده است 17،18،19.واکنش‌های 7Li(p,n)7Be و 9Be(p,n)9B بیشتر در مولدهای نوترون فشرده مبتنی بر پروتون استفاده می‌شوند زیرا آنها واکنش‌های گرماگیر هستند20.اگر انرژی انتخاب شده برای برانگیختن پرتو پروتون کمی بالاتر از مقدار آستانه باشد، تشعشع اضافی و زباله های رادیواکتیو را می توان به حداقل رساند.با این حال، جرم هسته هدف بسیار بزرگتر از جرم پروتون است و نوترون های حاصل در همه جهات پراکنده می شوند.چنین انتشار نزدیک به ایزوتروپیک یک شار نوترونی از انتقال کارآمد نوترون ها به هدف مورد مطالعه جلوگیری می کند.علاوه بر این، برای به دست آوردن دوز مورد نیاز نوترون ها در محل جسم، لازم است هم تعداد پروتون های متحرک و هم انرژی آنها به میزان قابل توجهی افزایش یابد.در نتیجه، دوزهای زیادی از پرتوهای گاما و نوترون ها در زوایای بزرگ منتشر می شوند و مزیت واکنش های گرماگیر را از بین می برند.یک مولد نوترون فشرده مبتنی بر پروتون مبتنی بر شتاب دهنده معمولی دارای محافظ تابش قوی است و حجیم ترین بخش سیستم است.نیاز به افزایش انرژی پروتون های محرک معمولاً مستلزم افزایش اضافی در اندازه تأسیسات شتاب دهنده است.
برای غلبه بر کاستی‌های کلی منابع نوترونی فشرده معمولی در شتاب‌دهنده‌ها، یک طرح واکنش وارونگی سینماتیک پیشنهاد شد.در این طرح، از یک پرتو لیتیوم-یون سنگین‌تر به‌عنوان پرتو راهنما به جای پرتو پروتون استفاده می‌شود که مواد غنی از هیدروژن مانند پلاستیک‌های هیدروکربنی، هیدریدها، گاز هیدروژن یا پلاسمای هیدروژن را هدف قرار می‌دهد.جایگزین هایی مانند پرتوهای یون محور بریلیم در نظر گرفته شده است، با این حال، بریلیم یک ماده سمی است که نیاز به مراقبت ویژه در جابجایی دارد.بنابراین، یک پرتو لیتیومی مناسب ترین برای طرح های واکنش وارونگی سینماتیک است.از آنجایی که تکانه هسته‌های لیتیوم از پروتون‌ها بیشتر است، مرکز جرم برخوردهای هسته‌ای دائماً به سمت جلو حرکت می‌کند و نوترون‌ها نیز به سمت جلو ساطع می‌شوند.این ویژگی تا حد زیادی اشعه گامای ناخواسته و انتشار نوترون با زاویه بالا را حذف می کند.مقایسه حالت معمول یک موتور پروتون و سناریوی سینماتیک معکوس در شکل 1 نشان داده شده است.
تصویر زوایای تولید نوترون برای پرتوهای پروتون و لیتیوم (طراحی شده با Adobe Illustrator CS5، 15.1.0، https://www.adobe.com/products/illustrator.html).(الف) نوترون ها می توانند در نتیجه واکنش به هر جهتی پرتاب شوند، زیرا پروتون های متحرک به اتم های بسیار سنگین تر هدف لیتیوم برخورد می کنند.(ب) برعکس، اگر یک محرک یون لیتیوم یک هدف غنی از هیدروژن را بمباران کند، به دلیل سرعت بالای مرکز جرم سیستم، نوترون ها در یک مخروط باریک در جهت جلو تولید می شوند.
با این حال، تنها چند مولد نوترون سینماتیک معکوس به دلیل دشواری تولید شار مورد نیاز یون‌های سنگین با بار بالا در مقایسه با پروتون‌ها وجود دارد.همه این نیروگاه ها از منابع یون کندوپاش منفی در ترکیب با شتاب دهنده های الکترواستاتیک پشت سر هم استفاده می کنند.انواع دیگری از منابع یونی برای افزایش بازده شتاب پرتو پیشنهاد شده است.در هر صورت، جریان پرتو لیتیوم یون موجود به 100 µA محدود است.استفاده از 1 میلی آمپر Li3+27 پیشنهاد شده است، اما این جریان پرتو یونی با این روش تایید نشده است.از نظر شدت، شتاب‌دهنده‌های پرتوی لیتیومی نمی‌توانند با شتاب‌دهنده‌های پرتو پروتون که حداکثر جریان پروتون آن‌ها از 10 mA28 بیشتر است، رقابت کنند.
برای اجرای یک مولد نوترون فشرده عملی مبتنی بر پرتو لیتیوم-یون، تولید با شدت بالا کاملاً بدون یون مفید است.یون ها توسط نیروهای الکترومغناطیسی شتاب و هدایت می شوند و سطح بار بالاتر باعث شتاب کارآمدتر می شود.درایورهای پرتوی Li-ion به جریان پیک Li3+ بیش از 10 میلی آمپر نیاز دارند.
در این کار، ما شتاب پرتوهای Li3+ را با جریان اوج تا 35 میلی آمپر نشان می‌دهیم که با شتاب‌دهنده‌های پروتون پیشرفته قابل مقایسه است.پرتو یون لیتیوم اصلی با استفاده از فرسایش لیزر و طرح کاشت پلاسمای مستقیم (DPIS) که در اصل برای تسریع C6+ توسعه یافته بود، ایجاد شد.یک لیناک چهار قطبی فرکانس رادیویی سفارشی (RFQ linac) با استفاده از ساختار تشدید چهار میله ای ساخته شد.ما تأیید کرده‌ایم که پرتو شتاب‌دهنده انرژی پرتو با خلوص بالا محاسبه شده دارد.هنگامی که پرتو Li3+ به طور موثر توسط شتاب دهنده فرکانس رادیویی (RF) گرفته شد و شتاب گرفت، بخش Linac بعدی (شتاب دهنده) برای تأمین انرژی مورد نیاز برای تولید یک شار نوترونی قوی از هدف استفاده می شود.
شتاب یون های با کارایی بالا یک فناوری به خوبی تثبیت شده است.وظیفه باقی مانده برای تحقق یک مولد نوترون فشرده جدید بسیار کارآمد، تولید تعداد زیادی یون لیتیوم کاملاً جدا شده و تشکیل یک ساختار خوشه ای متشکل از یک سری پالس یونی هماهنگ با چرخه RF در شتاب دهنده است.نتایج آزمایش‌هایی که برای دستیابی به این هدف طراحی شده‌اند در سه بخش زیر شرح داده شده‌اند: (1) تولید پرتوی کاملاً بدون پرتو لیتیوم-یون، (2) شتاب پرتو با استفاده از یک خط اتصال RFQ طراحی شده ویژه، و (3) شتاب تجزیه و تحلیل از پرتو برای بررسی محتویات آن.در آزمایشگاه ملی بروکهاون (BNL)، ما تنظیمات آزمایشی نشان داده شده در شکل 2 را ساختیم.
مروری بر تنظیمات آزمایشی برای تجزیه و تحلیل سریع تیرهای لیتیوم (نشان داده شده توسط Inkscape، 1.0.2، https://inkscape.org/).از راست به چپ، پلاسمای لیزر ابلیتیو در محفظه برهمکنش لیزر-هدف تولید شده و به RFQ Linac تحویل داده می شود.با ورود به شتاب دهنده RFQ، یون ها از پلاسما جدا شده و از طریق میدان الکتریکی ناگهانی ایجاد شده توسط اختلاف ولتاژ 52 کیلوولت بین الکترود استخراج و الکترود RFQ در ناحیه رانش، به شتاب دهنده RFQ تزریق می شوند.یون های استخراج شده با استفاده از الکترودهای RFQ به طول 2 متر از 22 keV/n به 204 keV/n شتاب داده می شوند.یک ترانسفورماتور جریان (CT) نصب شده در خروجی Linac RFQ اندازه گیری غیر مخرب جریان پرتو یونی را فراهم می کند.پرتو توسط سه آهنربای چهار قطبی متمرکز شده و به یک آهنربای دوقطبی هدایت می شود که پرتو Li3+ را جدا کرده و به داخل آشکارساز هدایت می کند.در پشت شکاف، یک سوسوزن پلاستیکی جمع‌شونده و یک فنجان فارادی (FC) با بایاس تا -400 ولت برای تشخیص پرتو شتاب‌دهنده استفاده می‌شود.
برای تولید یون های لیتیوم کاملا یونیزه شده (Li3+)، لازم است پلاسمایی با دمای بالاتر از سومین انرژی یونیزاسیون آن (122.4 eV) ایجاد شود.ما سعی کردیم از لیزر فرسایش برای تولید پلاسمای با دمای بالا استفاده کنیم.این نوع منبع یون لیزر معمولاً برای تولید پرتوهای یون لیتیوم استفاده نمی شود زیرا فلز لیتیوم واکنش پذیر است و نیاز به جابجایی خاصی دارد.ما یک سیستم بارگذاری هدف را برای به حداقل رساندن رطوبت و آلودگی هوا در هنگام نصب فویل لیتیوم در محفظه تعامل لیزر خلاء ایجاد کرده ایم.تمام آماده سازی مواد در یک محیط کنترل شده از آرگون خشک انجام شد.پس از نصب فویل لیتیوم در محفظه هدف لیزر، فویل با تابش لیزر Nd:YAG پالسی با انرژی 800 میلی ژول در هر پالس تابش شد.در تمرکز روی هدف، چگالی توان لیزر حدود 1012 W/cm2 تخمین زده می شود.پلاسما زمانی ایجاد می شود که لیزر پالسی یک هدف را در خلاء از بین می برد.در طول کل پالس لیزر 6 ns، پلاسما به گرم شدن ادامه می‌دهد، عمدتاً به دلیل فرآیند برمسترالانگ معکوس.از آنجایی که هیچ میدان خارجی محدود کننده ای در طول فاز گرمایش اعمال نمی شود، پلاسما شروع به گسترش در سه بعدی می کند.هنگامی که پلاسما شروع به انبساط در سطح هدف می کند، مرکز جرم پلاسما سرعتی عمود بر سطح هدف با انرژی 600 eV/n پیدا می کند.پس از گرم شدن، پلاسما به حرکت در جهت محوری از هدف ادامه می دهد و به صورت همسانگرد منبسط می شود.
همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، پلاسمای فرسایشی به یک حجم خلاء که توسط یک ظرف فلزی با پتانسیل مشابه هدف احاطه شده است، گسترش می یابد.بنابراین، پلاسما از طریق ناحیه بدون میدان به سمت شتاب دهنده RFQ حرکت می کند.یک میدان مغناطیسی محوری بین محفظه تابش لیزر و خط لوله RFQ با استفاده از یک سیم پیچ برقی که در اطراف محفظه خلاء پیچیده شده اعمال می شود.میدان مغناطیسی شیر برقی، انبساط شعاعی پلاسمای در حال حرکت را سرکوب می‌کند تا چگالی پلاسما بالا در طول تحویل به دیافراگم RFQ حفظ شود.از سوی دیگر، پلاسما در طول رانش در جهت محوری به انبساط خود ادامه می دهد و یک پلاسمای کشیده را تشکیل می دهد.یک بایاس ولتاژ بالا به مخزن فلزی حاوی پلاسما در مقابل درگاه خروج در ورودی RFQ اعمال می شود.ولتاژ بایاس برای ارائه نرخ تزریق 7Li3+ مورد نیاز برای شتاب مناسب توسط RFQ Linac انتخاب شد.
پلاسمای فرسایشی حاصل نه تنها حاوی 7Li3+، بلکه لیتیوم در سایر حالت‌های بار و عناصر آلاینده است که به طور همزمان به شتاب‌دهنده خطی RFQ منتقل می‌شوند.قبل از آزمایش‌های تسریع‌شده با استفاده از RFQ Linac، یک آنالیز آفلاین زمان پرواز (TOF) برای مطالعه ترکیب و توزیع انرژی یون‌ها در پلاسما انجام شد.تنظیمات تحلیلی دقیق و توزیع وضعیت بار مشاهده شده در بخش روش ها توضیح داده شده است.تجزیه و تحلیل نشان داد که یونهای 7Li3+ ذرات اصلی هستند که حدود 54 درصد از کل ذرات را تشکیل می دهند، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است. طبق تجزیه و تحلیل، جریان یونی 7Li3+ در نقطه خروجی پرتو یونی 1.87 میلی آمپر تخمین زده می شود.در طول آزمایشات تسریع شده، یک میدان برقی 79 mT بر روی پلاسمای در حال انبساط اعمال می شود.در نتیجه، جریان 7Li3+ استخراج شده از پلاسما و مشاهده شده بر روی آشکارساز ضریب 30 افزایش یافت.
بخش هایی از یون ها در پلاسمای تولید شده با لیزر که با تجزیه و تحلیل زمان پرواز به دست می آیند.یون های 7Li1+ و 7Li2+ به ترتیب 5 و 25 درصد پرتو یونی را تشکیل می دهند.کسر شناسایی شده از ذرات 6Li با محتوای طبیعی 6Li (7.6٪) در هدف فویل لیتیوم در خطای تجربی مطابقت دارد.آلودگی اندکی اکسیژن (6.2٪) عمدتاً O1 + (2.1٪) و O2 + (1.5٪) مشاهده شد که ممکن است به دلیل اکسیداسیون سطح هدف فویل لیتیوم باشد.
همانطور که قبلاً ذکر شد، پلاسمای لیتیوم قبل از ورود به خط RFQ در یک منطقه بدون میدان حرکت می کند.ورودی Linac RFQ دارای سوراخی به قطر 6 میلی متر در یک ظرف فلزی است و ولتاژ بایاس 52 کیلو ولت است.اگرچه ولتاژ الکترود RFQ به سرعت 29 ± کیلوولت در 100 مگاهرتز تغییر می کند، ولتاژ باعث شتاب محوری می شود زیرا الکترودهای شتاب دهنده RFQ دارای پتانسیل متوسط ​​صفر هستند.به دلیل میدان الکتریکی قوی ایجاد شده در شکاف 10 میلی متری بین دیافراگم و لبه الکترود RFQ، تنها یون های پلاسما مثبت از پلاسما در دیافراگم استخراج می شوند.در سیستم‌های تحویل یون سنتی، یون‌ها توسط یک میدان الکتریکی در فاصله قابل توجهی در مقابل شتاب‌دهنده RFQ از پلاسما جدا می‌شوند و سپس توسط یک عنصر متمرکز کننده پرتو به دیافراگم RFQ متمرکز می‌شوند.با این حال، برای پرتوهای شدید یونی سنگین مورد نیاز برای یک منبع شدید نوترونی، نیروهای دافعه غیرخطی ناشی از اثرات بار فضایی می‌توانند منجر به تلفات قابل‌توجه جریان پرتو در سیستم انتقال یون شوند و جریان اوج قابل شتاب را محدود کنند.در DPIS ما، یون‌های با شدت بالا به‌عنوان یک پلاسمای در حال حرکت مستقیماً به نقطه خروجی دیافراگم RFQ منتقل می‌شوند، بنابراین هیچ از دست دادن پرتو یونی به دلیل بار فضایی وجود ندارد.در طول این نمایش، DPIS برای اولین بار روی یک پرتو لیتیوم یون اعمال شد.
ساختار RFQ برای تمرکز و شتاب بخشیدن به پرتوهای یونی با جریان بالا با انرژی کم توسعه یافته است و به استانداردی برای شتاب مرتبه اول تبدیل شده است.ما از RFQ برای سرعت بخشیدن به یون های 7Li3+ از انرژی ایمپلنت 22 keV/n به 204 keV/n استفاده کردیم.اگرچه لیتیوم و سایر ذرات با بار کمتر در پلاسما نیز از پلاسما استخراج می‌شوند و به دهانه RFQ تزریق می‌شوند، لیناک RFQ فقط یون‌هایی را با نسبت بار به جرم (Q/A) نزدیک به +7Li3 شتاب می‌دهد.
روی انجیرشکل 4 شکل موج های شناسایی شده توسط ترانسفورماتور جریان (CT) را در خروجی RFQ linac و فنجان فارادی (FC) پس از آنالیز آهنربا نشان می دهد، همانطور که در شکل نشان داده شده است.2. تغییر زمان بین سیگنال ها را می توان به عنوان تفاوت در زمان پرواز در محل آشکارساز تفسیر کرد.حداکثر جریان یون اندازه گیری شده در CT 43 میلی آمپر بود.در موقعیت RT، پرتو ثبت‌شده می‌تواند نه تنها یون‌های شتاب‌گرفته به انرژی محاسبه‌شده، بلکه یون‌هایی غیر از 7Li3+ را نیز داشته باشد که به اندازه کافی شتاب ندارند.با این حال، شباهت شکل‌های جریان یونی که با استفاده از QD و PC یافت می‌شود، نشان می‌دهد که جریان یونی عمدتاً شامل 7Li3+ شتاب‌دار است و کاهش مقدار پیک جریان در PC به دلیل تلفات پرتو در طول انتقال یون بین QD و کامپیوتر.ضرر این نیز توسط شبیه سازی پاکت تایید شده است.برای اندازه گیری دقیق جریان پرتو 7Li3+، پرتو با آهنربای دوقطبی همانطور که در بخش بعدی توضیح داده شد، تجزیه و تحلیل می شود.
اسیلوگرام های پرتو شتاب گرفته در موقعیت های آشکارساز CT (منحنی سیاه) و FC (منحنی قرمز) ثبت شده است.این اندازه‌گیری‌ها با تشخیص تابش لیزر توسط یک آشکارساز نوری در طول تولید پلاسمای لیزری انجام می‌شود.منحنی سیاه شکل موج اندازه گیری شده روی CT متصل به خروجی Linac RFQ را نشان می دهد.به دلیل نزدیکی به خط اتصال RFQ، آشکارساز نویز RF 100 مگاهرتز را دریافت می کند، بنابراین یک فیلتر FFT پایین گذر 98 مگاهرتز برای حذف سیگنال RF رزونانس 100 مگاهرتز که روی سیگنال تشخیص قرار گرفته است، اعمال شد.منحنی قرمز شکل موج را در FC پس از هدایت آهنربای تحلیلی به پرتو یونی 7Li3+ نشان می دهد.در این میدان مغناطیسی به غیر از 7Li3+، N6+ و O7+ قابل انتقال است.
پرتو یونی بعد از RFQ Linac توسط یک سری از سه آهنربای متمرکز چهار قطبی متمرکز می شود و سپس توسط آهنرباهای دوقطبی برای جداسازی ناخالصی ها در پرتو یونی تجزیه و تحلیل می شود.میدان مغناطیسی 0.268 T پرتوهای 7Li3+ را به داخل FC هدایت می کند.شکل موج تشخیص این میدان مغناطیسی به صورت منحنی قرمز در شکل 4 نشان داده شده است. جریان پیک پرتو به 35 میلی آمپر می رسد که بیش از 100 برابر بیشتر از یک پرتو Li3+ معمولی تولید شده در شتاب دهنده های الکترواستاتیک معمولی موجود است.عرض پالس پرتو 2.0 میکرو ثانیه در عرض کامل در نصف حداکثر است.تشخیص پرتو 7Li3+ با میدان مغناطیسی دوقطبی نشان‌دهنده خوشه‌بندی موفق و شتاب پرتو است.جریان پرتو یونی شناسایی شده توسط FC هنگام اسکن میدان مغناطیسی دوقطبی در شکل 5 نشان داده شده است.از آنجایی که تمام یون‌های شتاب‌گرفته به انرژی طراحی شده توسط RFQ دارای سرعت یکسانی هستند، پرتوهای یونی با Q/A یکسان به سختی توسط میدان‌های مغناطیسی دوقطبی جدا می‌شوند.بنابراین، ما نمی توانیم 7Li3+ را از N6+ یا O7+ تشخیص دهیم.با این حال، میزان ناخالصی ها را می توان از کشورهای شارژ همسایه تخمین زد.به عنوان مثال، N7+ و N5+ را می‌توان به راحتی جدا کرد، در حالی که N6+ ممکن است بخشی از ناخالصی باشد و انتظار می‌رود که تقریباً به اندازه N7+ و N5+ وجود داشته باشد.میزان آلودگی تخمین زده شده حدود 2 درصد است.
طیف اجزای پرتو با اسکن میدان مغناطیسی دوقطبی به دست می‌آید.اوج در 0.268 T مربوط به 7Li3+ و N6+ است.عرض پیک به اندازه تیر روی شکاف بستگی دارد.علیرغم قله های وسیع، 7Li3+ به خوبی از 6Li3+، O6+، و N5+ جدا می شود، اما به خوبی از O7+ و N6+ جدا می شود.
در محل FC، مشخصات پرتو با یک سوسوزن پلاگین تأیید شد و با یک دوربین دیجیتال سریع همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است، ثبت شد. انرژی 204 keV/n که مربوط به 1.4 MeV است و به آشکارساز FC منتقل می شود.
نمایه پرتو مشاهده شده روی صفحه سوسوزن پیش از FC (رنگی توسط Fiji, 2.3.0, https://imagej.net/software/fiji/).میدان مغناطیسی آهنربای دوقطبی تحلیلی برای هدایت شتاب پرتو یونی Li3+ به انرژی طراحی RFQ تنظیم شد.نقاط آبی رنگ در ناحیه سبز ناشی از مواد معیوب سوسوزن است.
ما با فرسایش لیزری سطح یک فویل لیتیوم جامد به تولید یون‌های 7Li3+ دست یافتیم، و یک پرتو یونی با جریان بالا گرفته شد و با یک خط اتصال RFQ با طراحی خاص با استفاده از DPIS شتاب گرفت.در انرژی پرتو 1.4 مگا ولت، جریان اوج 7Li3+ پس از تجزیه و تحلیل آهنربا 35 میلی آمپر بر روی FC رسید.این تأیید می کند که مهمترین بخش اجرای یک منبع نوترونی با سینماتیک معکوس به صورت تجربی اجرا شده است.در این بخش از مقاله، کل طراحی یک منبع نوترونی فشرده، از جمله شتاب دهنده های انرژی بالا و ایستگاه های هدف نوترونی مورد بحث قرار خواهد گرفت.طراحی بر اساس نتایج به دست آمده با سیستم های موجود در آزمایشگاه ما است.لازم به ذکر است که جریان پیک پرتو یونی را می توان با کوتاه کردن فاصله بین فویل لیتیوم و خط اتصال RFQ بیشتر افزایش داد.برنج.7 کل مفهوم منبع نوترونی فشرده پیشنهادی در شتاب دهنده را نشان می دهد.
طراحی مفهومی منبع نوترونی فشرده پیشنهادی در شتاب دهنده (طراحی شده توسط Freecad، 0.19، https://www.freecadweb.org/).از راست به چپ: منبع یون لیزر، آهنربای سلونوئید، خط اتصال RFQ، انتقال پرتو انرژی متوسط ​​(MEBT)، خط اتصال IH، و محفظه تعامل برای تولید نوترون.حفاظت از تشعشع عمدتاً در جهت رو به جلو به دلیل ماهیت باریک هدایت پرتوهای نوترونی تولید شده ارائه می شود.
پس از خط RFQ، شتاب بیشتر ساختار H بین دیجیتالی (IH linac)30 برنامه ریزی شده است.Linac های IH از ساختار لوله رانش حالت π استفاده می کنند تا گرادیان های میدان الکتریکی بالا را در محدوده معینی از سرعت ها فراهم کنند.مطالعه مفهومی بر اساس شبیه‌سازی دینامیک طولی یک بعدی و شبیه‌سازی پوسته سه بعدی انجام شد.محاسبات نشان می دهد که یک لیناک 100 مگاهرتز IH با ولتاژ لوله دریفت معقول (کمتر از 450 کیلو ولت) و یک آهنربای متمرکز قوی می تواند یک پرتو 40 میلی آمپر را از 1.4 به 14 مگا ولت در فاصله 1.8 متری شتاب دهد.توزیع انرژی در انتهای زنجیره شتاب دهنده ± 0.4 مگا الکترون ولت تخمین زده می شود که به طور قابل توجهی بر طیف انرژی نوترون های تولید شده توسط هدف تبدیل نوترون تأثیر نمی گذارد.بعلاوه، تابش پرتو به اندازه‌ای کم است که بتواند پرتو را در نقطه‌ای کوچک‌تر از آنچه که معمولاً برای یک آهنربای چهار قطبی با قدرت و اندازه متوسط ​​لازم است متمرکز کند.در انتقال پرتو انرژی متوسط ​​(MEBT) بین خط اتصال RFQ و Linac IH، از تشدید کننده شکل دهنده پرتو برای حفظ ساختار پرتو استفاده می شود.سه آهنربای چهار قطبی برای کنترل اندازه پرتو جانبی استفاده می شود.این استراتژی طراحی در بسیاری از شتاب دهنده ها 31،32،33 استفاده شده است.طول کل کل سیستم از منبع یون تا محفظه هدف کمتر از 8 متر تخمین زده می شود که می تواند در یک کامیون نیمه تریلر استاندارد جا شود.
هدف تبدیل نوترون مستقیماً بعد از شتاب دهنده خطی نصب می شود.ما طرح‌های ایستگاه هدف را بر اساس مطالعات قبلی با استفاده از سناریوهای سینماتیک معکوس مورد بحث قرار می‌دهیم.اهداف تبدیل گزارش شده شامل مواد جامد (پلی پروپیلن (C3H6) و هیدرید تیتانیوم (TiH2)) و سیستم های هدف گازی است.هر هدف دارای مزایا و معایبی است.اهداف جامد امکان کنترل دقیق ضخامت را فراهم می کند.هر چه هدف نازک تر باشد، آرایش فضایی تولید نوترون دقیق تر است.با این حال، چنین اهدافی ممکن است هنوز درجاتی از واکنش های هسته ای و تشعشعات ناخواسته داشته باشند.از سوی دیگر، یک هدف هیدروژنی می تواند با حذف تولید 7Be، محصول اصلی واکنش هسته ای، محیط پاک تری را فراهم کند.با این حال، هیدروژن توانایی بازدارندگی ضعیفی دارد و برای آزادسازی انرژی کافی به فاصله فیزیکی زیادی نیاز دارد.این برای اندازه گیری TOF اندکی مضر است.علاوه بر این، اگر از یک لایه نازک برای آب بندی یک هدف هیدروژنی استفاده شود، باید تلفات انرژی پرتوهای گاما تولید شده توسط لایه نازک و پرتو لیتیوم فرودی را در نظر گرفت.
LICORNE از اهداف پلی پروپیلن استفاده می کند و سیستم هدف به سلول های هیدروژنی که با فویل تانتالیوم مهر و موم شده اند ارتقا یافته است.با فرض جریان پرتو 100 nA برای 7Li34، هر دو سیستم هدف می توانند تا 107 n/s/sr تولید کنند.اگر ما این تبدیل بازده نوترون ادعایی را به منبع نوترونی پیشنهادی خود اعمال کنیم، می‌توان یک پرتوی لیتیومی 7 × 10-8 C برای هر پالس لیزر به دست آورد.این بدان معناست که پرتاب لیزر تنها دو بار در ثانیه 40 درصد نوترون بیشتری نسبت به LICORNE تولید می کند که در یک ثانیه با یک پرتو پیوسته تولید می کند.شار کل را می توان به راحتی با افزایش فرکانس تحریک لیزر افزایش داد.اگر فرض کنیم که یک سیستم لیزری با فرکانس 1 کیلوهرتز در بازار وجود دارد، شار نوترون متوسط ​​به راحتی می تواند تا حدود 7 × 109 n/s/sr مقیاس شود.
هنگامی که از سیستم‌های با نرخ تکرار بالا با هدف‌های پلاستیکی استفاده می‌کنیم، لازم است تولید گرما روی اهداف را کنترل کنیم، زیرا به عنوان مثال، پلی‌پروپیلن دارای نقطه ذوب پایین 145-175 درجه سانتی‌گراد و رسانایی حرارتی پایین 0.1-0.22 وات است. m/K.برای یک پرتو لیتیوم یون 14 مگا الکترون ولت، یک هدف پلی پروپیلن با ضخامت 7 میکرومتر برای کاهش انرژی پرتو تا آستانه واکنش (13.098 مگا ولت) کافی است.با در نظر گرفتن اثر کل یون های تولید شده توسط یک شلیک لیزر بر روی هدف، آزاد شدن انرژی یون های لیتیوم از طریق پلی پروپیلن برابر با 64 میلی ژول بر پالس تخمین زده می شود.با فرض اینکه تمام انرژی در دایره‌ای با قطر 10 میلی‌متر منتقل می‌شود، هر پالس مربوط به افزایش دما تقریباً 18 کلوین بر پالس است.انتشار انرژی در اهداف پلی پروپیلن بر این فرض ساده استوار است که تمام تلفات انرژی به صورت گرما ذخیره می شود، بدون تشعشع یا سایر تلفات حرارتی.از آنجایی که افزایش تعداد پالس ها در ثانیه مستلزم حذف تجمع گرما است، می توانیم از اهداف نواری برای جلوگیری از انتشار انرژی در همان نقطه استفاده کنیم.با فرض یک نقطه پرتو 10 میلی متری روی یک هدف با سرعت تکرار لیزری 100 هرتز، سرعت اسکن نوار پلی پروپیلن 1 متر بر ثانیه خواهد بود.اگر همپوشانی نقطه پرتو مجاز باشد، نرخ تکرار بالاتر امکان پذیر است.
ما همچنین اهدافی را با باتری‌های هیدروژنی بررسی کردیم، زیرا می‌توان از پرتوهای محرک قوی‌تر بدون آسیب رساندن به هدف استفاده کرد.پرتو نوترون را می توان با تغییر طول محفظه گاز و فشار هیدروژن درون آن به راحتی تنظیم کرد.فویل های فلزی نازک اغلب در شتاب دهنده ها برای جداسازی ناحیه گازی هدف از خلاء استفاده می شود.بنابراین لازم است انرژی پرتو لیتیوم یون فرودی به منظور جبران تلفات انرژی روی فویل افزایش یابد.مجموعه هدف شرح داده شده در گزارش 35 شامل یک ظرف آلومینیومی به طول 3.5 سانتی متر با فشار گاز H2 1.5 اتمسفر بود.پرتو یون لیتیوم 16.75 مگا ولت از طریق فویل Ta 2.7 میکرومتری خنک شده با هوا وارد باتری می شود و انرژی پرتو یون لیتیوم در انتهای باتری تا آستانه واکنش کاهش می یابد.برای افزایش انرژی پرتو باتری‌های لیتیوم یونی از 14.0 مگا ولت به 16.75 مگا ولت، لاینک IH باید حدود 30 سانتی‌متر بلندتر می‌شد.
انتشار نوترون ها از اهداف سلول های گازی نیز مورد مطالعه قرار گرفت.برای اهداف گازی LICORNE فوق الذکر، شبیه سازی GEANT436 نشان می دهد که نوترون های با جهت گیری بالا در داخل مخروط تولید می شوند، همانطور که در شکل 1 در [37] نشان داده شده است.مرجع 35 محدوده انرژی را از 0.7 تا 3.0 MeV با حداکثر دهانه مخروط 19.5 درجه نسبت به جهت انتشار پرتو اصلی نشان می دهد.نوترون های با جهت گیری بالا می توانند مقدار مواد محافظ را در بیشتر زوایا به میزان قابل توجهی کاهش دهند، وزن سازه را کاهش دهند و انعطاف پذیری بیشتری را در نصب تجهیزات اندازه گیری فراهم کنند.از نقطه نظر حفاظت در برابر تشعشع، این هدف گازی علاوه بر نوترون، پرتوهای گامای 478 کو به صورت همسانگرد در سیستم مختصات مرکز تابش می کند.این اشعه γ در نتیجه فروپاشی 7Be و تحریک 7Li تولید می شوند، که زمانی اتفاق می افتد که پرتو Li اولیه به پنجره ورودی Ta برخورد می کند.با این حال، با افزودن یک کولیماتور استوانه ای ضخیم 35 Pb/Cu، پس زمینه را می توان به میزان قابل توجهی کاهش داد.
به عنوان یک هدف جایگزین، می توان از یک پنجره پلاسما [39، 40] استفاده کرد که دستیابی به فشار هیدروژن نسبتاً بالا و منطقه فضایی کوچکی از تولید نوترون را ممکن می سازد، اگرچه نسبت به اهداف جامد پایین تر است.
ما در حال بررسی گزینه‌های هدف‌گیری تبدیل نوترون برای توزیع انرژی مورد انتظار و اندازه پرتو یک پرتو یون لیتیوم با استفاده از GEANT4 هستیم.شبیه‌سازی‌های ما توزیع ثابت انرژی نوترون و توزیع‌های زاویه‌ای را برای اهداف هیدروژنی در ادبیات بالا نشان می‌دهند.در هر سیستم هدف، نوترون‌های بسیار جهت‌دار را می‌توان توسط یک واکنش سینماتیک معکوس که توسط یک پرتو قوی +7Li3 روی یک هدف غنی از هیدروژن هدایت می‌شود، تولید کرد.بنابراین، منابع نوترونی جدید را می توان با ترکیب فناوری های موجود پیاده سازی کرد.
شرایط تابش لیزر، آزمایش‌های تولید پرتو یونی را قبل از نمایش تسریع‌شده بازتولید کرد.این لیزر یک سیستم نانوثانیه دسکتاپ Nd:YAG با چگالی توان لیزری 1012 W/cm2، طول موج اساسی 1064 نانومتر، انرژی نقطه ای 800 میلی ژول و مدت زمان پالس 6 ns است.قطر نقطه روی هدف 100 میکرومتر تخمین زده می شود.از آنجایی که فلز لیتیوم (آلفا ایسر، 99.9 درصد خالص) کاملاً نرم است، مواد دقیقاً برش خورده در قالب فشرده می شوند.ابعاد فویل 25 × 25 میلی متر ضخامت 0.6 میلی متر.هنگامی که لیزر به هدف اصابت می کند، آسیب دهانه مانند روی سطح هدف رخ می دهد، بنابراین هدف توسط یک سکوی موتوری حرکت می کند تا با هر شلیک لیزر، قسمت تازه ای از سطح هدف را فراهم کند.برای جلوگیری از ترکیب مجدد به دلیل گاز باقیمانده، فشار در محفظه زیر محدوده 10-4 Pa نگه داشته شد.
حجم اولیه پلاسمای لیزر کوچک است، زیرا اندازه لکه لیزر 100 میکرومتر و در عرض 6 ns پس از تولید آن است.حجم را می توان به عنوان یک نقطه دقیق در نظر گرفت و گسترش داد.اگر آشکارساز در فاصله xm از سطح هدف قرار گیرد، سیگنال دریافتی از این رابطه تبعیت می کند: جریان یون I، زمان رسیدن یون t و عرض پالس τ.
پلاسمای تولید شده با روش TOF با FC و تجزیه و تحلیل یون انرژی (EIA) واقع در فاصله 2.4 متر و 3.85 متر از هدف لیزری مورد مطالعه قرار گرفت.FC دارای یک شبکه سرکوبگر بایاس 5- کیلوولت برای جلوگیری از الکترون است.EIA دارای یک منحرف کننده الکترواستاتیک 90 درجه است که از دو الکترود استوانه ای فلزی هم محور با ولتاژ یکسان اما قطبیت مخالف، از بیرون مثبت و در داخل منفی تشکیل شده است.پلاسمای در حال انبساط به سمت منحرف کننده پشت شکاف هدایت می شود و توسط میدان الکتریکی که از سیلندر می گذرد منحرف می شود.یون‌هایی که رابطه E/z = eKU را برآورده می‌کنند با استفاده از یک ضرب‌کننده الکترون ثانویه (SEM) (Hamamatsu R2362) شناسایی می‌شوند، که در آن E، z، e، K و U انرژی یون، حالت بار و بار عوامل هندسی EIA هستند. .الکترون ها، به ترتیب، و اختلاف پتانسیل بین الکترودها.با تغییر ولتاژ در دفلکتور، می توان انرژی و توزیع بار یون ها را در پلاسما بدست آورد.ولتاژ جارویی U/2 EIA در محدوده 0.2 ولت تا 800 ولت است که مربوط به انرژی یونی در محدوده 4 eV تا 16 کو در هر حالت شارژ است.
توزیع وضعیت بار یون‌های تجزیه‌وتحلیل‌شده تحت شرایط تابش لیزر که در بخش «تولید پرتوهای لیتیومی کاملاً پاک‌شده» توضیح داده شده است در شکل‌ها نشان داده شده است.8.
تجزیه و تحلیل توزیع وضعیت بار یونها.در اینجا پروفیل زمانی چگالی جریان یونی است که با EIA آنالیز شده و با استفاده از معادله در فاصله 1 متری از فویل لیتیوم مقیاس‌گذاری شده است.(1) و (2).از شرایط تابش لیزر که در بخش "تولید پرتو لیتیوم کاملا لایه برداری شده" توضیح داده شده است استفاده کنید.با ادغام هر چگالی جریان، نسبت یون ها در پلاسما محاسبه شد که در شکل 3 نشان داده شده است.
منابع یون لیزری می توانند یک پرتو یونی چند میلی آمپری شدید را با شارژ بالا ارائه دهند.با این حال، تحویل پرتو به دلیل دفع بار فضایی بسیار دشوار است، بنابراین به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفت.در طرح سنتی، پرتوهای یونی از پلاسما استخراج می‌شوند و در امتداد یک خط پرتو با چندین آهن‌ربای متمرکز به شتاب‌دهنده اولیه منتقل می‌شوند تا پرتو یونی را مطابق با قابلیت پیکاپ شتاب‌دهنده شکل دهند.در پرتوهای نیروی بار فضایی، پرتوها به صورت غیر خطی واگرا می شوند و تلفات پرتوهای جدی به ویژه در ناحیه سرعت های پایین مشاهده می شود.برای غلبه بر این مشکل در توسعه شتاب‌دهنده‌های کربن پزشکی، یک طرح جدید تحویل پرتو DPIS41 پیشنهاد شده است.ما از این تکنیک برای شتاب بخشیدن به پرتوی قدرتمند لیتیوم یونی از یک منبع نوترونی جدید استفاده کرده‌ایم.
همانطور که در شکل نشان داده شده است.4، فضایی که پلاسما در آن تولید و منبسط می شود توسط یک ظرف فلزی احاطه شده است.فضای محصور تا ورودی تشدید کننده RFQ، از جمله حجم داخل سیم پیچ برقی، گسترش می یابد.ولتاژ 52 کیلو ولت به کانتینر اعمال شد.در تشدید کننده RFQ، یون ها توسط پتانسیل از طریق یک سوراخ به قطر 6 میلی متر با زمین کردن RFQ کشیده می شوند.نیروهای دافعه غیرخطی روی خط پرتو با انتقال یون ها در حالت پلاسما حذف می شوند.علاوه بر این، همانطور که در بالا ذکر شد، برای کنترل و افزایش چگالی یون‌ها در دیافراگم استخراج، یک میدان برقی را در ترکیب با DPIS اعمال کردیم.
شتاب دهنده RFQ از یک محفظه خلاء استوانه ای تشکیل شده است که در شکل نشان داده شده است.9a.در داخل آن، چهار میله مس بدون اکسیژن به صورت چهار قطبی متقارن حول محور تیر قرار گرفته اند (شکل 9b).4 میله و محفظه یک مدار RF تشدید کننده را تشکیل می دهند.میدان RF القایی یک ولتاژ متغیر در طول میله ایجاد می کند.یون های کاشته شده به صورت طولی در اطراف محور به صورت جانبی توسط میدان چهار قطبی نگه داشته می شوند.در همان زمان، نوک میله برای ایجاد یک میدان الکتریکی محوری مدوله می شود.میدان محوری پرتو پیوسته تزریق شده را به مجموعه ای از پالس های پرتو به نام پرتو تقسیم می کند.هر پرتو در یک زمان چرخه RF خاص (10 ns) قرار دارد.پرتوهای مجاور با توجه به دوره فرکانس رادیویی فاصله دارند.در Linac RFQ، یک پرتو 2 میکرو ثانیه از منبع یون لیزر به دنباله ای از 200 پرتو تبدیل می شود.سپس پرتو تا انرژی محاسبه شده شتاب می گیرد.
شتاب دهنده خطی RFQ.(الف) (سمت چپ) نمای خارجی محفظه لیناک RFQ.(ب) (راست) الکترود چهار میله ای در محفظه.
پارامترهای اصلی طراحی Linac RFQ عبارتند از ولتاژ میله، فرکانس تشدید، شعاع سوراخ پرتو و مدولاسیون الکترود.ولتاژ روی میله ± 29 کیلو ولت را انتخاب کنید تا میدان الکتریکی آن زیر آستانه شکست الکتریکی باشد.هرچه فرکانس تشدید کمتر باشد، نیروی کانونی جانبی بیشتر و میدان شتاب متوسط ​​کمتر است.شعاع دیافراگم بزرگ به دلیل دافعه بار فضایی کوچکتر باعث افزایش اندازه پرتو و در نتیجه افزایش جریان پرتو می شود.از سوی دیگر، شعاع های دیافراگم بزرگتر به توان RF بیشتری برای تامین برق RFQ Linac نیاز دارند.علاوه بر این، توسط الزامات کیفی سایت محدود شده است.بر اساس این تعادل، فرکانس تشدید (100 مگاهرتز) و شعاع دیافراگم (4.5 میلی متر) برای شتاب پرتو جریان بالا انتخاب شد.مدولاسیون برای به حداقل رساندن تلفات پرتو و به حداکثر رساندن راندمان شتاب انتخاب شده است.این طرح بارها بهینه سازی شده است تا یک طرح خطی RFQ تولید کند که می تواند یون های 7Li3+ را در 40 میلی آمپر از 22 keV/n به 204 keV/n در عرض 2 متر شتاب دهد.توان RF اندازه گیری شده در طول آزمایش 77 کیلو وات بود.
Linac های RFQ می توانند یون ها را با یک محدوده Q/A خاص شتاب دهند.بنابراین، هنگام تجزیه و تحلیل یک پرتو تغذیه شده به انتهای یک شتاب دهنده خطی، باید ایزوتوپ ها و سایر مواد را در نظر گرفت.علاوه بر این، یون های مورد نظر، که تا حدی شتاب می گیرند، اما تحت شرایط شتاب در وسط شتاب دهنده فرود می آیند، همچنان می توانند با محدودیت جانبی برخورد کنند و می توانند تا انتها منتقل شوند.پرتوهای ناخواسته غیر از ذرات 7Li3+ مهندسی شده ناخالصی نامیده می شوند.در آزمایش‌های ما، ناخالصی‌های 14N6+ و 16O7+ بیشترین نگرانی را داشتند، زیرا فویل فلزی لیتیوم با اکسیژن و نیتروژن موجود در هوا واکنش می‌دهد.این یون ها دارای نسبت Q/A هستند که می توان با 7Li3+ شتاب داد.ما از آهنرباهای دوقطبی برای جداسازی پرتوهای با کیفیت و کیفیت متفاوت برای تجزیه و تحلیل پرتو پس از RFQ Linac استفاده می کنیم.
خط پرتو بعد از خط RFQ به گونه ای طراحی شده است که پرتو 7Li3+ را با شتاب کامل پس از آهنربای دوقطبی به FC برساند.الکترودهای بایاس 400 ولت برای سرکوب الکترون‌های ثانویه در فنجان برای اندازه‌گیری دقیق جریان پرتو یونی استفاده می‌شوند.با این اپتیک، مسیرهای یون به دوقطبی جدا می شوند و بسته به Q/A در مکان های مختلف متمرکز می شوند.با توجه به عوامل مختلف مانند انتشار مومنتوم و دفع بار فضایی، پرتو در کانون دارای عرض معینی است.تنها زمانی می توان گونه ها را از هم جدا کرد که فاصله بین موقعیت های کانونی دو گونه یونی بیشتر از عرض پرتو باشد.برای به دست آوردن بالاترین وضوح ممکن، یک شکاف افقی در نزدیکی کمر پرتو نصب می شود، جایی که پرتو عملاً متمرکز می شود.یک صفحه سوسوزن (CsI(Tl) از Saint-Gobain، 40 میلی متر × 40 میلی متر × 3 میلی متر) بین شکاف و رایانه شخصی نصب شد.سوسوزن برای تعیین کوچکترین شکافی که ذرات طراحی شده برای وضوح بهینه باید از آن عبور می کردند و برای نشان دادن اندازه پرتوهای قابل قبول برای پرتوهای یون سنگین جریان بالا استفاده شد.تصویر پرتو روی سوسوزن توسط دوربین CCD از طریق یک پنجره خلاء ضبط می شود.پنجره زمان نوردهی را طوری تنظیم کنید که کل عرض پالس پرتو را پوشش دهد.
مجموعه داده های مورد استفاده یا تجزیه و تحلیل شده در مطالعه حاضر در صورت درخواست معقول از نویسندگان مربوطه در دسترس است.
مانکه، آی و همکاران.تصویربرداری سه بعدی از حوزه های مغناطیسی.کمون ملی1، 125. https://doi.org/10.1038/ncomms1125 (2010).
اندرسون، IS و همکاران.امکان مطالعه منابع نوترونی فشرده در شتاب دهنده هافیزیک.Rep. 654, 1-58.https://doi.org/10.1016/j.physrep.2016.07.007 (2016).
اورچولی، A. و همکاران.میکروتوموگرافی کامپیوتری مبتنی بر نوترون: Pliobates cataloniae و Barberapithecus huerzeleri به عنوان موارد آزمایش.آره.جی فیزیک.مردم شناسی.166، 987-993.https://doi.org/10.1002/ajpa.23467 (2018).