Подготовка изотопно Чистый ²²⁹Th Ion Луч для исследований ^229mTh

Мы представляем протокол для генерации изотопно очищенного низкоэнергетического ²²⁹Th ионного луча из источника ²³³U. Этот ионный луч используется для прямого обнаружения распада грунтового состояния ^229мTh через канал распада внутреннего преобразования. Мы также измеряем внутренний срок конверсии ^229mTh, а также.

Этот метод описывает производство изотопически чистого ионового луча Тория-229 после альфа-распада урана-233. Основным преимуществом этой методики является то, что она позволяет изучать ионы Тория-229 в низкоэнергоядерном ядерно-возбужденном состоянии, которое имеет отношение к развитию ядерного клуба. Демонстрацией процедуры будет Инес Амерсдорфер, студентка нашей лаборатории.

В этом наборе установлен источник урана-233 для создания изотопически чистого ионового луча Тория-229. Вакуумная камера была эвакуирована и испечена, чтобы подготовиться к эксперименту. Настройка находится за электроникой, используемой для мониторинга и управления системой.

Исследователи взаимодействуют с электроникой в первую очередь через компьютеры, которые также собирают и отображают данные. Эта схема выреза изображает элементы аппарата. Рассмотрим шаги от генерации изомеров Тория-229 и ячейки остановки буферного газа для их обнаружения с помощью камеры CCD.

290-килограммовый Беккерель, большая площадь Урана-233 источник производит альфа распада Тория-229 ядер, включая 2% от первого возбужденных государственных изомеров. Быстрые ядра тория избегают источника и термизируются в ультра-чистой гелиевой атмосфере буферно-газовой остановки ячейки. Затем они сталкиваются с электрической системой воронки.

Его радиочастоты и прямого тока электрических полей направлять их к добыче сопла. Сверхзвуковая газовая струя из сопла берет ядра в вакуумную камеру с радиочастотной четырехъядерной структурой. Структура действует как направляющий выступ иона, охладитель космоса стороны и потенциальн ловушка полюса.

Следующая вакуумная камера имеет четырехугольный сепаратор массы, чтобы изолировать изотопически чистый Торий-229 в выбираемых состояниях заряда. Триодическая электродная система с трехко ring электродами фокусирует ионы на детекторе. Взаимодействие с детектором пластин микроканла вызывает метастабликую ионов распада и высвобождает электроны, которые размножаются и обнаруживаются на фосфорной экране с помощью камеры CCD.

Это поперечная схема вакуумной камеры и связанного с ней оборудования. Начните эксперимент с запуска очистителя каталитического газа и подождать 20 минут, пока он достигнет своей операционной температуры. Далее убедитесь, что объездной клапан закрыт перед открытием гелиевого газового баллона.

Откройте клапан снижения давления до тех пор, пока не будет измерено давление около 0,5 бар. Затем откройте клапан от снижения давления до газовых труб. Откройте контроль потока газа, установив давление ячейки 32 миллибара.

Промыть газовые трубки в течение 10 минут. Затем закройте клапан, соединяющий уменьшающий давление, с газовыми трубами и подождите несколько минут, пока гелий будет удален. Для более высокой чистоты буферный газ заполняет криотрап жидким азотом.

Установите клапан ворот между буферной газовой ячейкой и ее турбо молекулярным насосом для удаленной работы, а затем закройте клапан ворот удаленно. Откройте клапан, соединяющий уменьшительную нагрузку с газовыми трубами. На данный момент ячейка остановки буфера-газа заполнена около 30 миллибаром гелиевого газа.

Давление радиочастотной квадруполи камеры составляет примерно от 10 до минус четырех миллибаров. Давление камеры четырехугольного масс-сепаратора составляет от 10 до минус пяти миллибаров. Отрегулируйте вращающаяся скорость турбо-молекулярного насоса, прикрепленного к вакуумной камере RF, чтобы установить атмосферное давление от 10 до минус двух миллибаров.

Эта обновленная схема включает в себя изображения оборудования, необходимого для применения руководящих электрических полей. Используйте подачу напряжения постоянного тока, чтобы применить потенциал постоянного тока к источнику урана. Далее подготовьтесь к сегментированную систему электродов воронки.

С dc питания и 24-канал DC смещения питания, применять DC потенциальный градиент в четыре вольт на сантиметр и три вольт смещения. Применить DC потенциал около двух вольт для извлечения сопла. Следуйте этому, применяя dc потенциалы 12 вольт сегментированных радиочастоты quadrupole.

Создайте градиент с 24 каналом DC смещения питания. Напряжения для каждого из 12 сегментов квадруполя могут применяться индивидуально. Нанесите 1,8 вольт на сегмент, ближайший к сопла экстракции.

Шаг мудрый, уменьшить напряжение в последующих сегментах на 0,2 вольт для достижения градиента постоянного тока 0,1 вольта на сантиметр. Теперь, использовать генератор функции и линейный усилитель РФ, чтобы применить частоту около 850 килогерц, 220 вольт пик-пик амплитуды к системе электрода кольца воронки. С другой генератор частоты и два усилителя RF, применить 880 килогерц, от 120 до 250 вольт пик-пик амплитуды для извлечения радиочастотного квадруполя и отдельных сгустков электрода.

При применении RF-напряжения к электродам воронки кольца, если гелий буферный газ недостаточно чистый, искры будут возникать в буферно-газовой остановоченной ячейке. В этом случае прерывает процедуру и выполняет выпекание в течение дня, чтобы вновь получить полную эффективность экстракции. Используйте подачу напряжения постоянного тока, чтобы применить потенциал минус один вольт к экстракции электрода радиочастотного квадруполя.

Установите офсетное напряжение четырехугольного сепаратора массы до минус двух вольт с помощью смещенных модулей постоянного тока. Поверните к генератору функции и усилителю RF, связанному с сепаратором массы quadrupole, чтобы начать его. После выбора соотношения массы для зарядки и принятия четырехугольного сепаратора массы используйте четырехканайный источник питания для применения потенциалов к фокусировке триодичной электродной структуры.

После настройки руководящих полей работа с оборудованием, необходимым для настройки четырехугольного сепаратора массы. Начните с нанесения напряжения на двухкаспайный микроканайный детектор, который имеет переднюю пластину, заднюю пластину и фосфорный экран. Используйте высоковольтный модуль, чтобы применить привлекательный потенциал отрицательных 1000 вольт к передней пластине двухтяцевого микроканарового детектора пластины.

Вторым высоковольтным модулем нанесите положительные 900 вольт на заднюю часть второй пластины детектора. Используйте третий высоковольтный модуль, чтобы применить положительные 3000 вольт к фосфору экран за микро-детектор пластины канала. Включите камеру CCD и светоутягиваный корпус за экраном фосфора и настройте его параметры экспозиции.

Наблюдайте за выходом камеры и кожей четырехугольной массы сепаратора, перезарядного соотношения ниже ожидаемого значения для Thorium-229 два плюса до тех пор, пока не будет сигнала. Около 10 000 торий два плюс ионы извлекаются в секунду, что соответствует примерно 3,5% общей эффективности. После обнаружения сканирования сигнала Тория для трубки Уран-233 плюс сигнал снова увеличивая массу над коэффициентом заряда.

Как только сигнал Тория исчезает, урановый сигнал должен стать очевидным. Установите четырехугольный сепаратор массы для извлечения только тория-229 два плюс ионные виды. С помощью масс-сепаратора, продолжайте обнаруживать изомеристический распад.

Выключите датчик давления сепаратора массы квадруполя, чтобы уменьшить фон от ионизированного гелия и света. Отрегулируйте параметры сепаратора для извлечения выбранного иона тория. Затем уменьшите поверхностный потенциал передней пластины детектора микрокана канала до минус 30 вольт.

Нанесите потенциал ускорения на вторую пластину детектора пластин микрокана канала, обычно 1 900 вольт. Нанесите ускоряющийся потенциал на фосфорный экран за детектором, обычно 4000 вольт. Начните последовательность приобретения изображений CCD.

Скорость подсчета составляет около трех пунктов в секунду. Храните данные для оценки изображений и после обработки. Это массовое сканирование находится в единицах атомной массы над электрическим зарядом и представляет собой количество измеряется в течение пяти секунд.

Есть три группы извлеченных видов ионов в отдельно, вдвойне и в три раза заряженных государств. Обратите внимание на относительное количество ионизированного тория по сравнению с трипным ионизированным ураном. Эти микроканаправленные сигналы детектора пластин для трехнаправленных заряженных состояний тория и урана отражают эксперименты с тремя отдельными источниками урана.

Два источника урана-233 различной прочности дали четкие сигналы для тория, а не для урана. Испытания с использованием источника урана-234 не дали никаких сигналов, свидетельствуют о том, что сигналы, генерируемые источником урана-233, являются результатом ядерного девозбудивания, а не от процессов атомной оболочки. Изображения детектора микрокана канала для двойного заряженного тория и урана согласуются с этой интерпретацией.

Для этих данных привлекательная пластина детектора микрокана канала варьируется от электронов, благоприятствующих напряжению, от ионных ударов до нулевого вольта. Существует значительная ставка подсчета для двойного заряженных тория до порога нулевого вольта, в отличие от скорости подсчета для двойного заряженных урана. Это дает дополнительные доказательства того, что сигнал от распада ядерного изомера.

Этот метод проложил путь для измерения энергии жизни и возбуждения торс-имера, а также для измерения его гипертонкой структуры. В конечном счете это может привести к разработке сверхточеных оптических ядерных часов.