Bu yöntem, Uranyum-233'ün alfa bozunması sonrasında izotopik saf Toryum-229 iyon ışını üretimini açıklar. Bu tekniğin en büyük avantajı, nükleer kulüp gelişimi ile ilgili düşük enerjili nükleer heyecanlı bir durumda Toryum-229 iyonlarını incelememize olanak sağlamasıdır. Prosedürü gösteren Ines Amersdorffer, bizim laboratuvardan bir öğrenci olacaktır.
Bir Uranyum-233 kaynağı izotopically saf Toryum-229 iyon ışını oluşturmak için bu kurulum monte edilmiştir. Vakum odası boşaltıldı ve deneye hazırlanmak için pişirildi. Kurulum, sistemi izlemek ve kontrol etmek için kullanılan elektronik aletlerin arkasındadır.
Araştırmacılar elektronik ile öncelikle bilgisayar aracılığıyla etkileşim de toplamak ve verileri görüntülemek. Bu kesit şeması aparatın öğelerini betimleer. Toryum-229 izomerleri ve tampon gaz durdurma hücresi üreten adımları bir CCD kamera ile tespit düşünün.
Bir 290 kilo Becquerel, geniş alan Uranyum-233 kaynak ilk heyecanlı devlet izomerleri% 2 de dahil olmak üzere alfa çürümetoryum-229 çekirdekleri üretir. Hızlı toryum çekirdekleri kaynaktan kaçar ve ultra saf helyum atmosferinde tamponlu gaz durdurucu hücrede ısıtılır. Sonra bir elektrik huni sistemi yle karşılaşırlar.
Radyo frekansı ve doğru akım elektrik alanları onları bir çıkarma nozuluna yönlendirir. Nozuldan gelen süpersonik gaz jeti çekirdekleri radyo frekansı quadrupole yapısına sahip bir vakum odasına götürür. Yapı bir iyon kılavuzu, yüz uzay soğutucu ve potansiyel bir kutup tuzak olarak görür.
Bir sonraki vakum odası seçilebilir yük durumlarında izotopically saf Toryum-229 izole etmek için bir quadrupole kütle ayırıcı vardır. Üç halkalı elektrotlara sahip bir tridik elektrot sistemi iyonları dedektöre odaklar. Mikro kanal plaka dedektörü ile etkileşim, meta kararlı iyonların çürümesine ve ccd kamera ile fosfor ekranında algılanan elektronların çürümesine ve serbest bırakılmasına neden olur.
Bu vakum odası ve ilgili ekipman bir kesit şemasıdır. Katalitik gaz temizleyicisini başlatarak ve çalışma sıcaklığına ulaşması için 20 dakika bekleyerek deneye başlayın. Daha sonra, helyum gaz silindirini açmadan önce bypass vanasının kapalı olduğundan emin olun.
Yaklaşık 0,5 bar basınç ölçülür kadar basınç düşürücü vana açın. Daha sonra, basınç düşürücüden gaz boruya valfi açın. 32 milibarlık bir hücre basıncı ayarlayarak gaz akış kontrolünü açın.
Gaz borularını yaklaşık 10 dakika yıkayın. Daha sonra basınç azaltıcısını gaz boruya bağlayan vanayı kapatın ve helyum çıkarılırken birkaç dakika bekleyin. Daha yüksek saflıkta tampon gaz için kriyokapanı sıvı nitrojenle doldurun.
Tampon gaz hücresi ile turbo moleküler pompası arasındaki kapı vanasını uzaktan çalıştırın ve ardından kapı valfini uzaktan kapatın. Basınç düşürücüyü gaz boruya bağlayan valfi açın. Bu noktada tampon-gaz durdurma hücresi yaklaşık 30 milibar helyum gazı ile doldurulur.
Radyo frekansı quadrupole oda basıncı yaklaşık 10 eksi dört milibar olduğunu. Dörtkutuplu kütle ayırıcı oda basıncı eksi beş milibar arasında 10 ila 10'dur. RFQ vakum odasına bağlı turbo moleküler pompanın döner hızını ayarlayarak eksi iki milibar a kadar 10 ortam basıncı ayarlayın.
Bu güncelleştirilmiş şema, kılavuz elektrik alanlarının uygulanması için gerekli ekipmanın temsillerini içerir. Uranyum kaynağına DC potansiyeli uygulamak için DC voltaj kaynağı kullanın. Daha sonra, parçalı huni elektrot sistemi hazırlayın.
DC güç kaynağı ve 24 kanallı DC ofset beslemesi ile, santimetre başına dört volt dc potansiyel degrade ve üç volt ofset uygulayın. Çıkarma nozuluna yaklaşık iki voltluk bir DC potansiyeli uygulayın. 12 volt segmentli ekstraksiyon radyo frekansı quadrupole DC potansiyelleri uygulayarak bu izleyin.
24 kanal DC ofset beslemesi ile degradeoluşturun. Dörtgenin 12 segmentinin her biri için gerilimler ayrı ayrı uygulanabilir. Çıkarma nozuluna en yakın parçaya 1,8 volt uygulayın.
Adım akıllıca, 0.1 volt santimetre başına dc gradient elde etmek için sonraki segmentlerde voltajları 0,2 volt azaltın. Şimdi, huni halka elektrot sistemine yaklaşık 850 kilohertz, 220 volt tepeden tırnağa genlik bir frekans uygulamak için bir fonksiyon jeneratör ve lineer RF amplifikatör istihdam. Başka bir frekans jeneratörü ve iki RF amplifikatör ile, bir 880 kilohertz uygulayın, 120 için 250 volt pik-to-tepe genlik çıkarma radyo frekansquadrupole ve bireysel demet elektrot.
Huni halkası elektrotlarına RF voltajı uygulanırken, helyum tampon gazı yeterince saf değilse, tampon-gaz durdurma hücresinde kıvılcımlar oluşur. Bu durumda, prosedürü keser ve tam ekstraksiyon verimliliği yeniden elde etmek için bir gün için bake-out gerçekleştirmek. Ekstraksiyon radyo frekansı quadrupole çıkarma elektrot eksi bir volt potansiyeli uygulamak için bir DC voltaj kaynağı kullanın.
Quadrupole kütle ayırıcısının ofset gerilimini DC ofset modülleri ile eksi iki volta ayarlayın. Başlatmak için dörtkutuplu kütle ayırıcısı ile ilişkili fonksiyon jeneratörü ve RF amplifikatör açın. Kütleyi seçtikten sonra şarj oranı ve dörtkutuplu kütle ayırıcı kabulü, odaklayan trizodik elektrot yapısına potansiyel uygulamak için dört kanallı bir güç kaynağı kullanır.
Kılavuz alanları kurduktan sonra dört kutuplu kütle ayırıcısını ayarlamak için gereken ekipmanla çalışır. Ön plaka, arka plaka ve fosfor ekrana sahip çift plakalı mikro kanal plaka dedektörüne voltaj uygulayarak başlayın. Çift plakalı mikro kanal plaka dedektörünün ön plakasına çekici bir negatif 1.000 volt luk çekici bir potansiyel uygulamak için yüksek voltajlı bir modül kullanın.
İkinci bir yüksek voltaj modülü ile dedektörün ikinci plakasının arkasına pozitif 900 volt uygulayın. Mikro kanal plaka dedektörü arkasındaki fosfor ekranına pozitif 3.000 volt uygulamak için üçüncü bir yüksek voltaj modülü kullanın. CCD kamerayı ve fosfor ekranının arkasındaki ışık geçirmez gövdeyi açın ve pozlama parametrelerini yapılandırın.
Bir sinyal olana kadar toryum-229 için beklenen değerin altından dörtkutupkütlesi ayırıcı kütle aşırı şarj oranını gözlemleyin. Yaklaşık 10, 000 Toryum iki artı iyonları yaklaşık% 3.5 toplam verimlilik karşılık saniyede ayıklanır. Uranyum-233 tüp artı sinyal için Toryum sinyali bulduktan sonra tekrar şarj oranı üzerinde kitle artırarak.
Toryum sinyali kaybolduğunda uranyum sinyali ortaya çıkar. Sadece Toryum-229 iki artı iyon türlerini ayıklamak için quadrupole kütle ayırıcı ayarlayın. Kütle ayırıcısı ayarlı, izsomerik çürüme tespit etmeye devam edin.
Iyonize helyum ve ışıkarka azaltmak için quadrupole kütle ayırıcı basınç sensörü kapatın. Seçilen Toryum iyonını çıkarmak için ayırıcı parametrelerini ayarlayın. Daha sonra, eksi 30 volt mikro kanal plaka dedektörü ön plaka yüzey potansiyelini azaltmak.
Mikro kanal plaka dedektörü ikinci plaka, genellikle 1, 900 volt hızlandırılmış bir potansiyel uygulayın. Dedektörün arkasındaki fosfor ekranına hızlandırıcı bir potansiyel uygulayın, genellikle 4,000 volt. CCD görüntülerinin edinme sırasını başlatın.
Sayım oranı saniyede yaklaşık üç sayım anlamına gelen bir tutar. Verileri görüntü değerlendirmesi ve işleme sonrası için saklayın. Bu kütle tayini, atomik kütle birimlerinde elektrik yükü üzerindedir ve beş saniye den fazla ölçülen sayıları temsil eder.
Tek başına, iki katına ve triply yüklü devletlerde ayıklanmış iyon türlerinin üç grup vardır. Triply iyonize Toryum göreli sayısı triply iyonize Uranyum ile karşılaştırıldığında unutmayın. Toryum ve Uranyum un triply yüklü durumları için bu mikro kanal plaka dedektörü sinyalleri üç ayrı Uranyum kaynakları ile deneyler yansıtır.
Farklı güçlü iki Uranyum-233 kaynağı Uranyum için değil, Toryum için net sinyaller üretti. Uranyum-234 kaynağı kullanılarak yapılan testler, Uranyum-233 kaynağıyla üretilen sinyallerin atomik kabuk proseslerinden değil nükleer uyarma süreçlerinden olduğuna dair kanıt sağlayan hiçbir sinyal üretmediy. İki kat yüklü Toryum ve Uranyum için mikro kanal plaka dedektörü görüntüleri bu yorumla tutarlıdır.
Bu veriler için, mikro kanal dedektörünün çekici plakası iyonik etkiden gelen voltaj terciheden elektronlardan sıfır volta kadar değişir. İki kat yüklü Uranyum için sayım oranının aksine, iki kat daha fazla yüklü Toryum için sıfır volt eşiğine kadar önemli bir sayım oranı vardır. Bu, sinyalin nükleer izomerin çürümesinden geldiğine dair daha fazla kanıt sağlar.
Bu teknik, thory-myz-imer'in yaşam süresi ve uyarma enerjisinin ölçülmesinin yanı sıra hiperince yapısının ölçülmesinin de önünü açmıştır. Sonuçta bir ultra-hassas optik nükleer saat gelişimine yol açabilir.
