ЧУДЕСНЫЙ эксперимент

Устройство сепаратора изотопов на линии
( ИЗОЛЬДА )
Список экспериментальных установок ISOLDE
	COLLAPS , CRIS , EC-SLI , IDS , ISS , ISOLTRAP , LUCRECIA , Miniball , MIRACLS , SEC , VITO , WISArD
Другие удобства
Врачи	Медицинские изотопы, собранные из ISOLDE
508	Лаборатория физики твердого тела v ; т ; и ;

Аппарат многоионного отражения для колинеарной лазерной спектроскопии ( MIRACLS ) представляет собой постоянную экспериментальную установку , сооружаемую на установке ISOLDE в ЦЕРН . Целью эксперимента является измерение свойств экзотических радиоизотопов путем точных измерений их сверхтонкой структуры . MIRACLS будет использовать лазерную спектроскопию для измерений с целью повышения чувствительности метода за счет захвата сгустков ионов в ионную ловушку . ^[1]

Фон

Коллинеарная лазерная спектроскопия — это метод, позволяющий измерять свойства ядер, такие как основного состояния спины , электромагнитные моменты и зарядовые радиусы . В этом методе используется узкий луч радиоактивных ионов (RIB) определенного изотопа который перекрывается узкополосным лазерным , лучом непрерывного действия определенной частоты . Лазер настроен так, чтобы соответствовать разнице энергий между уровнями энергии атомными , что приводит к резонансному поглощению или излучению фотонов интересующими атомами. ^[2]

с несколькими отражениями Приборы времени пролета (MR-ToF) отражают пучок ионов между двумя электростатическими зеркалами, так что траектория полета иона увеличивается до порядков километров. Масса устройства разделяет ионы, а также увеличивает их траекторию полета, поскольку разные массы имеют разное время полета. ^[3]

Ловушка Пола , также называемая квадрупольной ионной ловушкой или радиочастотной (РЧ) ловушкой, представляет собой ионную ловушку, которая использует динамические электрические поля для улавливания заряженных частиц . Невозможно создать конфигурацию полей статического электричества для захвата частиц в трех измерениях, однако это возможно с помощью динамических электрических полей. Удерживающее и антиудерживающее направления меняются со скоростью, большей, чем требуется частице для выхода из ловушки.

Экспериментальная установка

Установка MIRACLS, подтверждающая принцип работы, состоит из источника ионов электронного удара, обеспечивающего непрерывный стабильный пучок ионов магния. ^[4] Луч инжектируется в газонаполненную ловушку Пауля с гелиевым буфером, которая охлаждает и накапливает его в определенные сгустки ионов. ^[5] Сгустки проходят электростатический квадрупольный изгибатель и попадают в область MR-ToF, где они замедляются и захватываются. ^[4]

MR-ToF состоит из двух электростатических зеркал, которые состоят из четырех цилиндрических электродов, к которым приложен электрический потенциал. ^[4] Потенциалы настроены таким образом, чтобы оптимизировать захват и фокусировку, а также сохранять центральную область дрейфа устройства свободной от краевых (внешних магнитных) полей. ^[6] Эта область окружена сетчатым электродом, который контролирует электрический потенциал и обеспечивает повышенную прозрачность фотонов вблизи области оптического обнаружения (ODR). ^[7] ODR состоит из системы оптических линз и фотоумножителя (ФЭУ) для обнаружения фотонов флуоресценции, испускаемых возбужденным Mg. ⁺ ионы, установленные над сетчатым электродом. ^[8] Система окружена экраном от рассеянного света, блокирующим фотоны, не исходящие от ионов в ODR. ^[9]

Узкополосный непрерывный лазерный луч попадает в установку через кварцевое окно в первом электростатическом квадрупольном изгибателе. ^[10] Он перекрывается с осью устройства MR-ToF, и при резонансе с (с доплеровским сдвигом) фотоны оптического перехода обнаруживаются в ФЭУ. ^[4]

Пучки ионов выбрасываются из MR-ToF с помощью механизма подъема в ловушке и проходят второй квадрупольный изгибатель электронов. ^[4] Затем они записываются на многоканальный детектор места (MCP), чтобы их можно было контролировать. ^[6]

Целью MIRACLS является повышение чувствительности метода флуоресцентной коллинеарной лазерной спектроскопии, традиционно используемого для сверхтонких измерений (например, COLLAPS ). Это улучшено, поскольку во время каждого оборота MR-ToF сгустки ионов проходят ODR и, следовательно, регистрируется большее количество фотонов. ^[4]

Результаты

В настоящее время эксперимент MIRACLS проектируется и строится, поэтому существуют только результаты моделирования и проверки концепции. Оба набора результатов демонстрируют потенциал MIRACLS, при этом прогнозируется, что первые измерения будут выполнены на богатых нейтронами изотопах магния и кадмия. ^[6]

Внешние ссылки

Ссылки

^ «ЧУДЕСА» . miracls.web.cern.ch . Проверено 2 августа 2023 г.
^ Ньюгарт, Р; Биллоуз, Дж; Бисселл, ML; Блаум, К; Чил, Б; Фланаган, Коннектикут; Нейенс, Г; Нёртерсхойзер, В; Йорданов, Д.Т. (01.06.2017). «Коллинеарная лазерная спектроскопия в ISOLDE: новые методы и основные моменты» . Журнал физики G: Ядерная физика и физика элементарных частиц . 44 (6): 064002. Бибкод : 2017JPhG...44f4002N . дои : 10.1088/1361-6471/aa6642 . ISSN 0954-3899 .
^ Лагаки, В.; Хейлен, Х.; Белошевич И.; Фишер, П.; Каниц, К.; Лехнер, С.; Майер, FM; Нёртерсхойзер, В.; Платтнер, П.; Розенбуш, М.; Селс, С.; Швейхард, Л.; Вилен, М.; Винхольц, Ф.; Вольф, Р.Н. (21 октября 2021 г.). «Эталон точности аппарата MIRACLS: традиционная однопроходная коллинеарная лазерная спектроскопия внутри устройства MR-ToF» . Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел А: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 1014 : 165663. Бибкод : 2021NIMPA101465663L . дои : 10.1016/j.nima.2021.165663 . ISSN 0168-9002 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Селс, С.; Фишер, П.; Хейлен, Х.; Лагаки, В.; Лехнер, С.; Майер, FM; Платтнер, П.; Розенбуш, М.; Винхольц, Ф.; Вольф, Р.Н.; Нёртерсхойзер, В.; Швейхард, Л.; Мальбруно-Эттенауэр, С. (15 января 2020 г.). «Первые шаги в разработке аппарата многоионного отражения для коллинеарной лазерной спектроскопии» (PDF) . Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел B: Взаимодействие пучков с материалами и атомами . 463 : 310–314. Бибкод : 2020НИМПБ.463..310С . дои : 10.1016/j.nimb.2019.04.076 . ISSN 0168-583X . S2CID 156043276 .
^ Фрубозе, Клеменс Фридрих (26 сентября 2018 г.). «Моделирование потока буферного газа для ловушки Пола в MIRACLS» (PDF) . ЦЕРН. Женева. Отделение .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Майер, FM; Вилен, М.; Белошевич И.; Бухингер, Ф.; Каниц, К.; Лехнер, С.; Лейстеншнайдер, Э.; Нёртерсхойзер, В.; Платтнер, П.; Швейхард, Л.; Селс, С.; Винхольц, Ф.; Мальбруно-Эттенауэр, С. (01 марта 2023 г.). «Имитационные исследования устройства MR-ToF на энергию 30 кэВ для высокочувствительной коллинеарной лазерной спектроскопии» . Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел А: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 1048 : 167927. Бибкод : 2023NIMPA104867927M . дои : 10.1016/j.nima.2022.167927 . ISSN 0168-9002 . S2CID 254957222 .
^ Майер, Франциска Мария (март 2019 г.). «Лазерная спектроскопия короткоживущих радионуклидов в ионной ловушке: экспериментальный эксперимент MIRACLS и моделирование будущего устройства MR-ToF на 30 кэВ» . Университет Иоганна Кеплера в Линце .
^ Лехнер, Саймон; Фишер, Пол; Хейлен, Ханна; Лагаки, Варвара; Майер, Франциска; Платтнер, Питер; Розенбуш, Марко; Селс, Саймон; Винхольц, Франк; Вольф, Роберт Н.; Нёртерсхойзер, Вильфрид; Швейхард, Лутц; Мальбруно-Эттенауэр, Стефан (20 августа 2019 г.). «Детектирование флуоресценции как новый инструмент диагностики электростатических ионных ловушек» . Сверхтонкие взаимодействия . 240 (1): 1. Бибкод : 2019HyInt.240...95L . дои : 10.1007/s10751-019-1628-1 . hdl : 20.500.12708/16264 . ISSN 0304-3843 . S2CID 254544306 .
^ Лагаки, В.; Фишер, П.; Хейлен, Х.; Лобстер, Ф.; Лехнер, С.; Селс, С.; Майер, Ф.; Платтнер, П.; Розенбуш, М.; Винхольц, Ф.; Вольф, Р.Н.; Нёртерсхойзер, В.; Швейхард, Л.; Мальбруно-Эттенауэр, С. (2020). «Подавление рассеянного света для экспериментального эксперимента MIRACLS» . Акта Физика Полоника Б. 51 (3): 571. Бибкод : 2020AcPPB..51..571L . doi : 10.5506/APhysPolB.51.571 . ISSN 0587-4254 . S2CID 226718972 .
^ Лагаки, Варвара (28 апреля 2021 г.). «Разработка электростатической ловушки ионного пучка для лазерной спектроскопии короткоживущих радионуклидов» (PDF) . Доктор философии: Университет Грайфсвальда .

[1] «ЧУДЕСА» . miracls.web.cern.ch . Проверено 2 августа 2023 г.

[2] Ньюгарт, Р; Биллоуз, Дж; Бисселл, ML; Блаум, К; Чил, Б; Фланаган, Коннектикут; Нейенс, Г; Нёртерсхойзер, В; Йорданов, Д.Т. (01.06.2017). «Коллинеарная лазерная спектроскопия в ISOLDE: новые методы и основные моменты» . Журнал физики G: Ядерная физика и физика элементарных частиц . 44 (6): 064002. Бибкод : 2017JPhG...44f4002N . дои : 10.1088/1361-6471/aa6642 . ISSN 0954-3899 .

[3] Лагаки, В.; Хейлен, Х.; Белошевич И.; Фишер, П.; Каниц, К.; Лехнер, С.; Майер, FM; Нёртерсхойзер, В.; Платтнер, П.; Розенбуш, М.; Селс, С.; Швейхард, Л.; Вилен, М.; Винхольц, Ф.; Вольф, Р.Н. (21 октября 2021 г.). «Эталон точности аппарата MIRACLS: традиционная однопроходная коллинеарная лазерная спектроскопия внутри устройства MR-ToF» . Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел А: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 1014 : 165663. Бибкод : 2021NIMPA101465663L . дои : 10.1016/j.nima.2021.165663 . ISSN 0168-9002 .

[:0-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Селс, С.; Фишер, П.; Хейлен, Х.; Лагаки, В.; Лехнер, С.; Майер, FM; Платтнер, П.; Розенбуш, М.; Винхольц, Ф.; Вольф, Р.Н.; Нёртерсхойзер, В.; Швейхард, Л.; Мальбруно-Эттенауэр, С. (15 января 2020 г.). «Первые шаги в разработке аппарата многоионного отражения для коллинеарной лазерной спектроскопии» (PDF) . Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел B: Взаимодействие пучков с материалами и атомами . 463 : 310–314. Бибкод : 2020НИМПБ.463..310С . дои : 10.1016/j.nimb.2019.04.076 . ISSN 0168-583X . S2CID 156043276 .

[5] Фрубозе, Клеменс Фридрих (26 сентября 2018 г.). «Моделирование потока буферного газа для ловушки Пола в MIRACLS» (PDF) . ЦЕРН. Женева. Отделение .

[:1-6] Jump up to: ^а ^б ^с Майер, FM; Вилен, М.; Белошевич И.; Бухингер, Ф.; Каниц, К.; Лехнер, С.; Лейстеншнайдер, Э.; Нёртерсхойзер, В.; Платтнер, П.; Швейхард, Л.; Селс, С.; Винхольц, Ф.; Мальбруно-Эттенауэр, С. (01 марта 2023 г.). «Имитационные исследования устройства MR-ToF на энергию 30 кэВ для высокочувствительной коллинеарной лазерной спектроскопии» . Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел А: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 1048 : 167927. Бибкод : 2023NIMPA104867927M . дои : 10.1016/j.nima.2022.167927 . ISSN 0168-9002 . S2CID 254957222 .

[7] Майер, Франциска Мария (март 2019 г.). «Лазерная спектроскопия короткоживущих радионуклидов в ионной ловушке: экспериментальный эксперимент MIRACLS и моделирование будущего устройства MR-ToF на 30 кэВ» . Университет Иоганна Кеплера в Линце .

[8] Лехнер, Саймон; Фишер, Пол; Хейлен, Ханна; Лагаки, Варвара; Майер, Франциска; Платтнер, Питер; Розенбуш, Марко; Селс, Саймон; Винхольц, Франк; Вольф, Роберт Н.; Нёртерсхойзер, Вильфрид; Швейхард, Лутц; Мальбруно-Эттенауэр, Стефан (20 августа 2019 г.). «Детектирование флуоресценции как новый инструмент диагностики электростатических ионных ловушек» . Сверхтонкие взаимодействия . 240 (1): 1. Бибкод : 2019HyInt.240...95L . дои : 10.1007/s10751-019-1628-1 . hdl : 20.500.12708/16264 . ISSN 0304-3843 . S2CID 254544306 .

[9] Лагаки, В.; Фишер, П.; Хейлен, Х.; Лобстер, Ф.; Лехнер, С.; Селс, С.; Майер, Ф.; Платтнер, П.; Розенбуш, М.; Винхольц, Ф.; Вольф, Р.Н.; Нёртерсхойзер, В.; Швейхард, Л.; Мальбруно-Эттенауэр, С. (2020). «Подавление рассеянного света для экспериментального эксперимента MIRACLS» . Акта Физика Полоника Б. 51 (3): 571. Бибкод : 2020AcPPB..51..571L . doi : 10.5506/APhysPolB.51.571 . ISSN 0587-4254 . S2CID 226718972 .

[10] Лагаки, Варвара (28 апреля 2021 г.). «Разработка электростатической ловушки ионного пучка для лазерной спектроскопии короткоживущих радионуклидов» (PDF) . Доктор философии: Университет Грайфсвальда .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]