Криогенная газонаполненная ловушка ионов ЛЯР ОИЯИ.

Криогенная газонаполненная ловушка ионов ЛЯР ОИЯИ.

В Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ разработана криогенная газонаполненная ловушка нового типа, особым качеством которой является ее универсальность. Устройство предназначено для охлаждения и сепарации продуктов ядерных реакций и последующего их анализа. Такая ловушка служит ключевым элементом новой установки ЛЯР ОИЯИ для прецизионного, то есть сверхточного, измерения масс ядер тяжелых и сверхтяжелых элементов. Сейчас конструкция проходит стендовые испытания. В будущем новое оборудование поможет ученым ОИЯИ в изучении физических и химических свойств сверхтяжелых элементов Таблицы Менделеева: https://www.jinr.ru/posts/kriogennaya-gazonapolnennay..

Такие ловушки получили широкое распространение в экспериментальной ядерной физике и радиохимии в последние десятилетия благодаря своему относительно короткому времени сепарации и высокой эффективности. Образующиеся в мишени ядра имеют высокую энергию, несколько десятков МэВ, и проводить их анализ при таких энергиях невозможно.

Принцип работы газовой ловушки довольно прост. Ядра, получающиеся в реакциях, предварительно замедленные твердотельным поглотителем (если это необходимо), тормозятся в газовой ячейке, заполненной гелием. Давление в газовой ячейке зависит от энергии вторичных пучков и может изменяться в пределах от 100 до 1000 мбар. При торможении и рекомбинации в гелии сохраняются только одно- или двухзарядные ионы. С помощью небольшого постоянного ускоряющего электрического напряжения, приложенного к кольцевым электродам и направленного по оси ячейки, ионы выводятся в вакуум в виде пучка через сверхзвуковое сопло, установленное в торце ячейки. К электродам цилиндрической и конусной части ячейки одновременно прикладывается и радиочастотное напряжение, препятствующее попаданию ионов на электроды. Дальнейшее формирование пучка осуществляется с помощью регулярной электростатической или радиочастотной структуры, размещенной в вакуумном объеме, куда ионы выносятся сверхзвуковым потоком буферного газа, как показано на рисунке ниже. В результате с помощью такой техники получается пучок низкой энергии с тепловым разбросом и эмиттансом не более 3π·мм·мрад, что создает идеальные условия для масс спектрометрического анализа.