Name: 229mTH çalışmalar Için ısotopically Pure 229TH iyon ışın hazırlanması (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-05-03T12:30:00.000+00:00
Duration: 10 min 42 s
Description: Öğrenin, izotopik olarak saflaştırılmış Thorium-229 iyon ışını üretme yöntemini. Uranium-233 kaynağından alfa bozunmasıyla elde edilen bu teknik, nükleer izomerik bozunmanın iç dönüşüm kanalı üzerinden doğrudan tespitini sağlar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Bu çalışma, Avrupa Birliği 'nin Horizon 2020 araştırma ve yenilik programı tarafından Grant Sözleşmesi No. 664732 "nuClock" tarafından, DFG Grant Th956/3-1 tarafından ve Maier-Leibnitz-Lab aracılığıyla tıbbi fiziğin LMU departmanı tarafından destekleniyordu.

Yazarların ifşa etmesi gereken hiçbir şey yok.

Uranyum miktarlarında α çürüme kızı çekirdekleri sürme aralığı sadece yaklaşık 16 Nm. Belirli bir kaynak aktivitesi için α-Recoil iyonlarının kaynağının yüksek verimliliğine ulaşmak için, kaynak malzeme kalınlığını bu aralığa sınırlamak zorunludur. Α geri tepme çıkarma verimliliği, tampon-gaz hücresinin temizliğinden şiddetle etkilenir. Durdurma gazının kontaminasyonu, şarj değişimi veya molekül oluşumuna yol açacaktır. Bu nedenle, gaz hücresi kendisi Ultra yüksek vakum standartlarına göre inşa edilmelidir, özellikle hücrenin bir pişirme ve içinde herhangi bir organik malzeme kaçınarak izin vermek. Durdurma gazı, teknik devlet-of-the-Art ' a göre, katalitik arıtma ve gaz hücresine yüksek kalitede gaz saflığından başlayarak, ultra temiz bir gaz besleme hattı ile kısmen bir kriyojenik tuzak ile çevrili kirleri dondurmak. Genel olarak, gaz hücresi ekstraksiyon meme konumuna tam kurulum merkezi ekseni dikkatli hizalama yüksek taşıma ve algılama verimliliği29elde etmek için esastır.
Adım 1.4.5 en önemli protokoldür. Verimli iyon ekstraksiyon için yüksek RF amplitüd huni halka elektrot uygulanması gerekir. Ancak, genlik çok yüksek seçilmişse, gaz hücresindeki kıvılcımlar ortaya çıkar. Maksimum ulaşılabilen RF voltaj amplitüdü, tampon gazının saflığına göre kritik olarak değişir. Gerilimin başarılı bir şekilde uygulanması, huni ofset geriliminin akımı ile izlenir. Bu akım kıvılcımlar durumunda artacaktır. Kıvılcımlar meydana geliyorsa, en yüksek iyon ekstraksiyon verimliliğini garanti etmek için fırında çıkarma prosedürü tekrarlanmalıdır.
Daha önemli bir nokta, yüksek gerilimler MCP dedektörü (Steps 1.6.2-1.6.4) uygulamasıdır. Saha emisyonları MCP 'de ortaya çıkabilir ve bu da artifaktüel sinyallerine yol açabilen elektronların emisyonuna yol açabilir.
Optimum iyon ekstraksiyon ve (soğutmalı ve kütle arıtılmış) algılama birimine doğru taşıma merkezi optik eksen dikkatli hizalama gerektirir. Bir optik hizalama sisteminin (hizalama lazer veya teodolit) kullanılabilirliği esastır. Ekstraksiyon RFQ ve QMS aracılığıyla verimli iyon taşıma çubuklar29her zıt çifti uygulanan iki zıt faz için radyo frekansı amplitüs sürekli stabilizasyonu gerektirir. Ekstraksiyon veya taşıma sorunlarının tanımlanması, örn. bir iyon teşhisi ile kolaylaştırılabilir , örneğin, bir çok kanallı plaka dedektörü üzerinden iyon yolu boyunca farklı pozisyonlarda ardışık olarak yerleştirilmiş Kurulum, veya alternatif olarak, örn. altında 90o ekstraksiyon RFQ arkasında yüksek negatif yüzey voltajı (1-2 kV) ile Dedektör doğru tüm ayıklanan iyonları çekmek için.
İşlem sırasında genellikle iki sorun ortaya çıkabilir. Tüm gerilimler doğru uygulanmamıştır. Bu durumda genellikle hiçbir iyonlarının ayıklanır, ve bir doğru uygulanan voltaj yeri bulmak zorunda. Ayrıca, helyum tampon-gaz içinde kirleri mevcut. Bu durumda, hatta üç şarj edilmiş toryum iyonlarının ekstraksiyon verimliliği büyük ölçüde azalır ve molekül oluşumu meydana gelir. En kötü durumda, huni voltajı uygulandığında kıvılcımlar bile görünecektir. Yetersiz gaz saflık nedeni genellikle gaz besleme hattı veya tampon-gaz durdurma hücresi düzgün kapalı flanşı bir sızıntıdır.
Enerjik bir şekilde düşük olan 229mTH izomer içeren iyonları temiz bir ışın oluşturmak için açıklanan yöntem, faiz iyon büyük miktarlarda tampon-gaz atmosferinden ayıklanabilir tüm karşılaştırılabilir durumlarda uygulanabilir. Gaz hücresi ve tampon gazının temizliği zorunludur, böylece kalan gaz kirleri miktarı yöntemin hassasiyetini kısıtlar. İstihdam edilen Microchannel-Plate dedektörü (MCP) elektronların algılanmasını temel alarak, burada düşük enerjili dönüşüm elektronların tescili için yararlanıldığı gibi, bu durumda zaten MCPs38için verimlilik eğrisi düşük enerji sınırında yatıyor, yüksek enerjiler için ise Yöntem algılama verimliliğinde önemli ölçüde kazanacaktır.
Şimdiye kadar, açıklanan Yöntem toryum isomer de-Excitation sadece bildirilen doğrudan ve belirsiz tanımlaması sağladı. Alternatif olarak, vakum Ultra-menekşe (VUV)-şeffaf kristaller (büyük bandgaps ile, isomer kabul uyarma enerjisini aşan) 229ile katkılı. Amaç, kristal kafes pozisyonlarının yüksek (4+) şarj devlet 229TH iyonlarını yerleştirmek için, büyük bant boşluğu ile de-uyarma inhibe ve senkrotron ışık kaynaklarından X-ışınları kullanarak izomer bir uyarma amacı. Bu yaklaşımın zarif konseptine rağmen, şimdiye kadar hiçbir VUV floresans çeşitli gruplar tarafından Dünya çapında bildirilen bir dizi deney görülebilir39,40,41,42,43 . Aynı, 229TH elektron kabuğu aracılığıyla izomer nükleer uyarılma gerçekleştirmek için amaçlayan bir deney sınıfı için tutar, bir sözde elektron-köprü geçiş kullanarak. Burada bir elektron kabuğu geçişi ve nükleer izomer arasında rezonant bağlantı daha verimli bir izomer nüfus44,45için izin vermelidir. İsomerik özelliklerinin soruşturulması amacı diğer deneyler mikrokalorimetri46 veya atom kabuğu47içinde hyperfine-vardiya gözlem dayanmaktadır. Son zamanlarda bir lazer kaynaklı plazma içinde izomer heyecanlandırmak için başka bir yöntem48 bildirdi ve toplum içinde bilimsel tartışmaya tabidir.
Toryum izomer11 ' in iç dönüşüm çürüğü kanalının keşfi ve tarafsız 229mTH (7 (1) μs)12 ' nin ilgili yarı ömrünün belirlenmesi, gelecekte ilk tüm optik zaten mevcut teknolojiye dayalı bir darbeli, ayarlanabilir VUV lazer ile uyarılma. Böylece mevcut paradigma bu uyarılma enerjisi ve ilgili özelleştirilmiş lazer gelişimi çok daha iyi bilgi gerektirecektir kaçınılabilir. Buna karşılık, iç dönüşüm elektron emisyonu bilgisini sömürüyor, lazer darbesi ile dönüşüm elektronların algılanması yüksek bir sinyal-arka plan oranı sağlayacaktır, az 3 uyarma enerjisi 1 eV tarama için izin verirken gün49. Dahası, hala devam eden çalışma olan isomer 'in uyarılma enerjisinin belirlenmesi, bir manyetik şişe elektron spektrometresi içine ıC çürüğü elektronları göndererek, 229mTH ışın üretme açıklanan yönteme dayalı olabilir geciktirme alan elektrot ızgaraları50. Aynı teknik aynı zamanda farklı kimyasal ortamlar için (Örneğin CaF2 veya Frozen argon gibi büyük bant boşluğu malzemelerinde) veya 229TH+ ' da, ücretsiz, nötr atomun ısomerik ömrünü belirlemesine izin verecektir.
3 + şarj durumunun izotopik saf toryum İyon ışını üretme yöntemi, gelecekteki lazer spektroskopisi denemeleri için toryum iyonlarının sağlanması için bir araç olarak kullanılabilir. Bu durumda İyon ışını istikrarlı ve verimli bir şekilde Paul tuzağı yüklemek için kullanılabilir. Şimdiye kadar, tek alternatif yöntem, katı bir hedeften lazer ablasyon tarafından 229TH3 + üretmektir. Bu, ancak, yüksek lazer yoğunlukları ve 229TH büyük bir miktar gerektirir, hangi pahalı bir radyoaktif malzeme ve kullanılan vakum bileşenlerinin kontaminasyona yol açar. Bu nedenle, açıklanan Yöntem nükleer lazer spektroskopisi deneylerine gelince önemli bir avantaj olabilir. Bu tür bir ilk uygulama51zaten yayımlandı.

Thorium-229 çekirdeğinde ilk heyecanlı metastaz devlet, 229mTH olarak belirtilen, nükleer manzara özel bir pozisyon sergiler, tüm şu anda bilinen ca. 176.000 nükleer heyecan devletlerin en düşük nükleer uyarma enerjisi sahip olduğu gibi. Tipik nükleer enerjiler keV 'den MeV bölgesine kadar ise, 229mTH nükleer zemin devlet1,2,3üzerinde 10 ev altında bir enerji sahiptir. Bu devlet için şu anda en çok kabul görmüş enerji değeri 7.8 (5) ev4,5. Bu düşük enerji değeri farklı fiziksel topluluklardan faiz tetikledi ve birkaç ilginç uygulamaların önerisi yol açmıştır. Bunlar arasında bir nükleer lazer6, Quantum Computing7 için son derece istikrarlı bir kübit ve bir nükleer saat8,9.
Bu 229mTH uygulama geniş bir yelpazede sunmak için beklenen nedeni, onun olağanüstü düşük enerji nedeniyle, şu anda mevcut lazer kullanarak doğrudan nükleer lazer uyarılma için izin verebilecek tek nükleer devlet olduğu gerçeğini dayanmaktadır Teknoloji. Şimdiye kadar, ancak, doğrudan nükleer lazer uyarma 229mTH kesin enerji ve ömür gibi metastas devlet parametrelerinin yetersiz bilgi tarafından engellendi. 229yılında düşük enerjinin nükleer heyecanlı bir devlet varlığı zaten 197610yılında conjectured oldu rağmen, bu devlet hakkında tüm bilgi sadece dolaylı ölçümlerden, onun çürüme kesin bir belirlenmesi için izin değil algılanır olabilir Parametre. Bu durum 2016 yılından bu yana, 229mTH çürüğü ilk doğrudan algılama heyecanlı devletin parametreleri11,12pin amaçlayan ölçümler çok sayıda kapı açıldı zaman değişti. Burada, 2016 deneyinde elde edildiği gibi 229mTH doğrudan tespiti için gerekli bireysel adımları açıklayan ayrıntılı bir protokol sağlanmıştır. Bu doğrudan algılama 229mTH enerji ve ömür boyu ve bu nedenle bir nükleer saatin geliştirilmesi için kesin bir belirlenmesi için temel sağlar. Aşağıdaki bir nükleer saat kavramı için en önemli uygulama olarak 229mTH tartışılacaktır.
ΔE/e ~ 10-20 göreli satır genişliğiyle toryum izomer 'in toprak durumu geçişi, potansiyel olarak bir nükleer frekans standardı (' nükleer saat ')8,9olarak nitelendirir. Atomik kabuk, nükleer anlar (manyetik dipol ve elektrikli dört ayaklı) göre daha küçük büyüklüğü 5 sipariş hakkında bir atomik çekirdeği nedeniyle atomlarında olandan daha küçük, büyük ölçüde dış karşı bağışıklık nükleer saat render perturbations (mevcut State-of-the-art atomik saatler ile karşılaştırıldığında). Bu nedenle, bir nükleer frekans standardı son derece istikrarlı ve doğru saat operasyonu vaat ediyor. En iyi mevcut atomik saatlerle elde edilen doğruluk yaklaşık 2.1 x10-1813' e ulaştığında, evrenin yaşının daha uzun bir süre içinde 1 saniyelik bir sapma ile ilgili olarak, nükleer saatler daha fazla bir potansiyele sahip geniş bir uygulama alanı için gerekli hale gelebilir iyileştirme. Küresel konumlandırma sistemi (GPS), küresel navigasyon uydu sistemi (GLONASS) veya Galileo Şu anda birkaç metre bir konumlandırma hassasiyetle faaliyet gibi uydu tabanlı gezinme sistemleri. Bu santimetre veya hatta milimetre ölçeği için geliştirilmiş olabilir, uygulamaların bir bolluk, otonom sürüş navlun veya bileşen izleme için düşünülür olabilir. Son derece doğru saatler yanı sıra, bu tür sistemler, uzun-yeniden senkronize aralıkları güvence uzun vadeli sürüklenme stabilitesi ile güvenilir kesintisiz çalışma gerektirir. Nükleer saatlerin kullanımı bu pratik bakış açından faydalı olabilir. (Senkronize ağlar) nükleer saatler daha pratik uygulamalar Relativistik Jeodezi alanında yalan olabilir14, saat bir 3D yerçekimi sensörü olarak davranır nerede, yerel yerçekimi potansiyel farklılıklar ile ilgili ΔU ölçülen (göreli) saat frekansı farklılıkları Δf/f ile ilişki Δf/f =-ΔU/c2 (c ışık hızını gösterir). En iyi mevcut saatler yaklaşık ± 2 cm yükseklik farklılıklarından yerçekimi vardiyaları algılama yeteneğine sahiptir. Böylece, nükleer saat ağı kullanarak ultra hassas ölçümler volkanik magma odaları veya tektonik plaka hareketlerinin dinamiklerini izlemek için kullanılabilir15. Dahası, bu tür saat ağlarının kullanımı, teorik olarak açıklanan topolojik karanlık madde sınıfını aramak için bir araç olarak önerilmiştir16. Kapsamlı tartışma güzel yapısı sabit α veya güçlü etkileşim gibi temel sabitler potansiyel temporal varyasyonları tespiti için arayışı içinde bir 229mTH tabanlı nükleer saatin uygulanması üzerine literatürde bulunabilir parametre (mq/ΔQCD, Quark kütlesini temsil eden mq ve δQCD güçlü etkileşimin Scale parametresi), bazı teorilerde diğer etkileşimlerle yerçekimi birleştiren17. 229mTH zemin-devlet geçiş enerjisi temporal varyasyon tespiti ince yapı sabit veya güçlü etkileşim parametresi temporal varyasyonları için büyüklüğü yaklaşık 2-5 siparişler tarafından gelişmiş bir hassasiyet sağlayabilir 18,19,20,21,22,23,24,25,26. Α tutarlar (dα/DT)/α =-0.7 (2.1) 10-17/yıl27gibi bir varyasyon için geçerli deneysel limit. Aşağıdaki, 229minci toprak-devlet çürüğü doğrudan tespiti için deneysel yaklaşım tarif edilecektir.
229-thorium izomer 'in varlığı için kanıtlar son zamanlarda sadece dolaylı ölçümlerden ortaya çıkarılabilir, 7.8 (5) ev (vakum Ultra-menekşe spektral aralığında bir dalga boyu eşdeğer 160 (11) Nm)4 bir uyarılma enerjisi düşündürmektedir , 5. bizim deneysel yaklaşımımız, 229minci izomer 'in isomerik zemin-devlet deexcitation doğrudan tanımlaması amaçlayan, bir tampon-gaz durdurma hücresinde izomer nüfusun uzamsal ayrımı üzerinde oluşturur, bir ekstraksiyon tarafından takip, ve deexcitation ürünleri28,29kayıt için uygun bir algılama birimine doğru kitle ayrılmış taşıma. Bu nedenle, ISOMER 'in nüfus ve deexcitasyon kısılmış olabilir, temiz bir ölçüm ortamı ile sonuçlanan, istem arka plan katkıları etkilenmez. ISOMER nüfusu, bir radyoaktif 233U kaynağından α çürüğü ile elde edilir, burada bir% 2 çürüme dalı doğrudan 229TH zemin durumuna değil, ancak ısomerik ilk heyecanlı devlet yerine doldurur. α-çürüme geri tepme çekirdekleri bir tampon-gaz durdurma hücresi ultra saf helyum atmosferinde thermalized, elektrik radyofrekans (RF) ve doğrudan akım (DC) alanları bir ekstraksiyon meme doğru yönlendirilmiş önce, nerede gelişmekte olan süpersonik gaz Jet sürükler Onları bitişik bir vakum odasına, konut bir (segmentlenmiş) Radyofrekans dört kat (RFQ) yapı iyon Kılavuzu, faz-uzay soğutucu ve potansiyel olarak da çıkarılan iyonlarının demetleme için doğrusal Paul tuzak olarak hareket. Arabellek-gaz durdurma hücre ve ekstraksiyon RFQ ayrıntılı bir açıklaması için bkz: refs. 30 ' dan fazla , 31 , 32. bu yana o anda elde edilen İyon ışını 229 (m)TH de α çürüme kızı ürünlerinin zincirine ek olarak içerir, kitle ayrımı sonunda bir sonraki vakum odasında bir dört ayaklı kütle ayırıcı (QMS) kullanılarak gerçekleştirilir seçilebilir şarj durumlarına (q = 1-3) izotopik saf 229 (m)TH ışın üretir. QMS 'in ayrıntılı bir açıklaması refs 'de bulunabilir. 33 , 34. ısomerik çürümesi tespiti, elektronların serbest olduğu, fosforlu bir ekrana doğru Hızlandırılmış ve bir şarj bağlantılı CIHAZ (CCD) ile görüntülendiği bir Mikrokanal plaka dedektörü (MCP) yüzeyine doğrudan TH iyonlarına engel olarak elde edildi Kamera. Deneysel kurulum genel bir bakış Şekil 1' de gösterilir. Ref.35içinde ayrıntılı bir açıklama verilmiştir.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58516/58516fig1.jpg"> Şekil 1: deneysel kurulum genel bakış. Thorium-229 izomer, uranyum-233 ' i d e% 2 bozulma dalı ile doldurulur. 229m Th iyonlarının, 233U kaynağını bırakarak kinetik geri tepme enerjisi nedeniyle, 30 mbar helyum gazı ile dolu bir tampon-gaz durdurma hücresinde thermalized. İyonlar, RF ve DC alanları için yardım ile durdurma hacminin ayıklanır ve bir radyo frekanslı dört ayaklı (RFQ) yardımıyla düşük enerjili İyon ışını oluşur. İyon ışını bir dört ayaklı-kütle-ayırıcı (QMS) yardımıyla kütle tarafından arındırılır ve iyonların yumuşak bir mikro-kanal-plaka (MCP) dedektörü yüzeyine herhangi bir yüzeysel olarak çözülen tespiti için izin veren bir fosfor ekran ile birlikte implante edilir ortaya çıkan sinyaller. Springer Research 'in tür izni ile bu rakam11' den itibaren değiştirildi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58516/58516fig1large.jpg" target="_blank">Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.</a>
Aşağıdaki protokol, Toryum isomer toprak durumu çürümesi ilk doğrudan algılama etkin 229 (m)TH iyon ışın oluşturmak için temel prosedürü açıklar, böylece bir olarak onun çürüme özelliklerini incelemek için temel döşeme Son derece hassas bir nükleer frekans standardı olarak uygulamaya doğru bu egzotik nükleer devletin tüm optik kontrolü öngörülen ön koşul. Daha iyi oryantasyon için, aşağıdaki protokolde ele alınan bileşenlerin sayısal bir etiketlemesi içeren Şekil 2' de, isomerik çürüme11 ' in doğrudan algılanması için kullanılan kurulum şematik bir bakış verilmiştir. Ayrıca ömür boyu belirlenmesi için kullanılan bileşenler12 bir inset olarak yer alır.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58516/58516fig2.jpg"> Şekil 2: isomerik çürüme tespiti için kullanılan deneysel kurulumunun şematik çizimi. Ömür ölçümü için kullanılan bileşenler bir inset olarak gösterilir. Protokol bölümünde başvurulan ayrı bileşenler sayısal olarak etiketlenmiş olur. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58516/58516fig2large.jpg" target="_blank">Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.</a>

<table><tbody><tr><td>Uranyum-233 Kaynak</td>: <td>Institut f&uuml; r Radyokimya Üniversitesi&auml; t Mainz</td><td>özelleştirilmiş</td><td>290 kBq U-233, 90 mm çaplı</td></tr><tr><td>RF hunisi</td> üzerine bırakıldı <td>Secamus Laserschneidtechnik GmbH</td><td>özelleştirilmiş</td><td>50 halka elektrot, lazer kesim ve elektro-parlatılmış</td></tr><tr><td>Tampon-gaz durdurma hücresi</td><td>LMU Münih Atölyesi</td><td>özelleştirilmiş</td><td>Tampon-gaz durdurma hücresi için DN200 CF</td></tr><tr><td>Kaba işleme pompası</td><td>Leybold</td><td>Screwline SP 250</td><td>Tüm kaba işleme pompası sistem</td></tr><tr><td>Kaba işleme pompası kontrolü</td><td>Siemens</td><td>Micromaster 420</td><td>Screwline SP 250 için kontrol ünitesi</td></tr><tr><td>Vakum ölçer Ön basınç</td><td>Pfeiffer</td><td>TPR 265</td><td>Kaba işleme pompası için basınç kontrolü</td></tr><tr><td>Vakum ölçer hücresi 1</td><td>Pfeiffer</td><td>CMR 261</td><td>Hücre için basınç kontrolü (yüksek basınç aralığı)</td></tr><tr><td>Vakum ölçer hücresi 2</td><td>Pfeiffer</td><td>PBR 260</td><td>Hücre için basınç kontrolü ( düşük basınç aralığı)</td></tr><tr><td>Vakum ölçer RFQ</td><td>Pfeiffer</td><td>PKR 261</td><td>RFQ basınç okuması için basınç kontrolü</td></tr><tr><td>Basınç göstergesi</td><td>QMS Pfeiffer</td><td>PKR 261</td><td>KYS basınç okuması için basınç kontrolü</td></tr><tr><td>Basınç kontrol ünitesi</td><td>Pfeiffer</td><td>TPG 256 A</td><td>Tüm basınç göstergeleri için kontrol ünitesi</td></tr><tr><td>Kontrol PC 1</td><td>Fujitsu</td><td>bilinmiyor</td><td>Tampon gaz için kontrol bilgisayarı durdurma hücresi</td></tr><tr><td>CPU'lu Simatic</td><td>Siemens</td><td>S7-300</td><td>Otomasyon ve kontrol için Simatic</td></tr><tr><td>CPU'suz Simatic</td><td>Siemens</td><td>ET 200M</td><td>Otomasyon ve kontrol için Simatic</td></tr><tr><td>Vakum vanaları</td><td>SMC</td><td>XLH-40</td><td>Tahliye kontrolü için vakum vanaları</td></tr><tr><td>UHV sürgülü vana</td><td>VAT</td><td>48240-CE74</td><td>Çalışma</td></tr> <tr><td>sırasında hücre kapanması için sürgülü vanaTurbo-Moleküler pompa 1</td><td>Pfeiffer</td><td>TMU 400M</td><td>Hücre için turbo pompa</td></tr><tr><td>TMP 1 için kontrol ünitesi</td><td>Pfeiffer</td><td>TCM 1601</td><td>TMP TMU 400M</td></tr><tr><td>Turbo-Moleküler pompa</td> için kontrol ünitesi 2 <td>Pfeiffer</td><td>HiMag 2400</td><td>RFQ Turbo-Moleküler pompa için Trubo pompası</td></tr><tr><td>3</td><td>Edwards</td><td>STP 603</td><td>KYS için Trubo pompa</td></tr><tr><td>TMP 3 için kontrol ünitesi</td><td>Edwards</td><td>SCU-800</td><td>TMP Edwards STP 603 için kontrol ünitesi</td></tr><tr><td>Gaz borusunun baypas vanası</td><td>Swagelok</td><td>SS-6BG-MM</td><td>Kütle akış kontrolörünü baypas etmek için valf</td></tr><tr><td>Isıtma manşonları</td><td>Isopad</td><td>özelleştirilmiş</td><td>Hücre dışı pişirme ve RFQ için ısıtma manşonları</td></tr><tr><td>Sıcaklık sensörleri</td><td>Isopad</td><td>TAI/NM NiCrNi</td><td>Pişirme sistemi için sıcaklık sensörleri</td></tr><tr><td>Isıtma kontrol ünitesi</td><td>LMU Münih'in elektronik atölyesi</td><td></td><td>Isopad ısıtma manşonları için özelleştirilmiş Kontrol ünitesi</td></tr><tr><td>Katalitik gaz temizleyici</td><td>SAES MonoTorr</td><td>PS4-MT3-R-2</td><td>Ultra saf helyum temini için gaz temizleyici</td></tr><tr><td>He gaz silindiri</td><td>Air Liquide</td><td>He 6.0, 50 litre</td><td>% 99.9999 saflıkta helyum</td></tr><tr><td>Basınç düşürücü</td><td>Druva</td><td>FMD 502-16</td><td>He gaz silindiri için basınç düşürücü</td></tr><tr><td>Gaz besleme vanası</td><td>Swagelok</td><td>SS-6BG-MM</td><td>Gaz beslemesini açmak veya kapatmak için valf</td></tr><tr><td>Kütle akış kontrolü</td><td>AERA</td><td>FC-780CHT</td><td>He için kütle akış kontrol vanası Kütle</td></tr><tr><td>akış vanası için besleme kontrol ünitesi</td><td>LMU Münih'in elektronik atölyesi</td><td>özelleştirilmiş</td><td>AERA kütle akış kontrolü için kontrol ünitesi</td></tr><tr><td>Gaz borusu</td><td>Dockweiler</td><td>Ultron</td><td>elektropolisajlı gaz borusu He kaynağı için</td></tr><tr><td>Kriyojenik tuzak</td><td></td><td></td><td>He saflaştırma için izoterm bilinmeyen kriyojenik tuzak (isteğe bağlı)</td></tr> <tr><td>Kaynak için DC voltaj kaynağı</td><td>LMU Münih'in elektronik atölyesi</td><td></td><td>U-233 kaynağı için özelleştirilmiş DC ofset voltaj kaynağı</td></tr><tr><td>Huni için DC voltaj kaynağı</td><td>Heinzinger</td><td>LNG 350-6</td><td>Hunin DC gradyanı için güç kaynağı</td></tr><tr><td>RFQ için DC voltaj kaynağı</td><td>Iseg</td><td></td><td>huni ofseti için bilinmeyen DC voltaj kaynağı, nozul ve RFQ</td></tr><tr><td>Laval nozulu</td><td>Friatec AG</td><td></td>, <td>He ve iyon ekstraksiyonu için özelleştirilmiş Laval nozulu</td></tr><tr><td>Demetleyici için DC voltaj kaynağı</td><td>Heinzinger</td><td>LNG 350-6</td><td>Demetleme elektrodu için DC kaynağı</td></tr><tr><td>Tetik modülü</td><td>LMU Münih'in elektronik atölyesi</td><td></td><td>Demetlenmiş çalışma için özelleştirilmiş Tetik modülü</td></tr><tr><td>Huni için RF jeneratörü</td><td>Stanford Araştırma Sistemleri</td><td>SRS DS 345</td><td>Huni için RF jeneratörü</td></tr><tr><td>Huni için RF amplifikatörü</td><td>Elektronik Navigasyon Endüstrileri</td><td>ENI 240L-1301</td><td>Huni için Rf amplifikatörü</td></tr><tr><td>Huni için RF faz bölücü</td><td>LMU Münih'in elektronik atölyesi</td><td></td><td>Huni için özelleştirilmiş RF faz bölücü</td></tr><tr><td>RF+DC&nbsp; huni için karıştırıcı</td><td>LMU Münih'in elektronik atölyesi</td><td>Huni</td><td></td></tr> <tr><td>voltajı için özelleştirilmiş Voltaj bölücü ve RF+DC karıştırıcı</td><td>LMU Münih'in Ekstraksiyon RFQ Atölyesi</td><td>özelleştirilmiş</td><td>İyon ışını oluşumu veya depolama için Ekstraksiyon RFQ</td></tr><tr><td>RFQ için RF jeneratörü Stanford</td><td>Araştırma Sistemleri</td><td>SRS DS 345</td><td>RFQ için RF jeneratörü</td></tr><tr><td>RFQ için RF amplifikatörü</td><td>RFU Münih'in elektronik atölyesi</td><td>RFQ için özelleştirilmiş RF amplifikatörü</td><td></td></tr><tr><td>Demet elektrot için RF amplifikatörü</td><td>LMU Münih'in elektronik atölyesi</td><td>özelleştirilmiş</td><td>Demet elektrot için RF amplifikatörü</td></tr><tr><td>RFQ için RF+DC karıştırıcı</td><td>LMU Münih'in elektronik atölyesi</td><td>özelleştirilmiş</td><td>RFQ voltajı için RF ve DC potansiyellerini karıştırır</td></tr><tr><td>RFQ çıkış elektrodu</td><td>LMU Münih Atölyesi</td><td></td><td>Diferansiyel pompalama için özelleştirilmiş 2 mm çaplı çıkış açıklığı</td></tr><tr><td>4 Kanal DC beslemesi</td><td>Mesytec</td><td>MHV Diyafram</td><td>ve triyot için 4 DC ofset</td></tr><tr><td>LMU</td><td>KYS Atölyesi Münih</td><td></td><td>m / q seçimi için özelleştirilmiş Dört kutuplu kütle ayırıcı</td></tr><tr><td>Brubaker DC ofset modülü</td><td>LMU Münih'in elektronik atölyesi</td><td></td><td>KYS DC ofset modülünün Brubaker lensleri için özelleştirilmiş DC ofset kaynağı</td></tr><tr><td></td><td>LMU Münih'in elektronik atölyesi</td> KYS için <td>özelleştirilmiş</td><td>DC ofset kaynağı</td></tr><tr><td>USB'den Analoga dönüştürücü</td><td>EA Elektro-Automatik</td><td>UTA12</td>, <td>KYS HV için sinyal üretmek üzere değiştirici</td></tr><tr><td>KYS YG değiştirici</td><td>LMU Münih'in elektronik atölyesi</td><td>KYS DC modülünün voltajını değiştirmek için</td><td>özelleştirildi</td></tr><tr><td>QMS DC modülü</td><td>LMU Münih'in elektronik atölyesi</td><td>özelleştirilmiş</td><td>KYS için DC gerilimleri sağlayan modül KYS</td></tr><tr><td>için RF jeneratörü</td><td>Tektronix</td><td>AFG 3022B</td><td>KYS için RF jeneratörü</td></tr><tr><td>KYS için RF amplifikatörü</td><td>LMU Münih'in elektronik atölyesi</td><td>özelleştirilmiş</td><td>KYS için RF amplifikatörü</td></tr><tr><td>Picoscope Pico</td><td>Technology</td><td>Picoscope 4227</td><td>KYS RF kontrolü için Osiloskop</td></tr><tr><td>Kontrol PC 2</td><td>Fujitsu</td><td>Esprimo P900</td><td>KYS</td></tr><tr><td>Triyot ekstraksiyon sistemi</td> için kontrol bilgisayarı <td>LMU Münih Atölyesi</td><td>özelleştirilmiş</td><td>İyonları yönlendirmek için üç halka elektrot seti</td></tr><tr><td>MCP dedektörü</td><td>Işın Görüntüleme Çözümleri</td><td>BOS-75-FO</td><td>Fosfor destekli MCP dedektörü</td></tr><tr><td>MCP</td><td>Keithley Instruments</td> HV <td>Beslemesi 246</td><td>MCP ön tarafı için voltaj beslemesi</td></tr><tr>MCP <td>CMTE (NIM modülü)</td> <td>için DC voltaj beslemesi</td> HV <td>3160</td><td>MCP arka tarafı için voltaj beslemesi</td></tr><tr>MCP <td>Fluke HV</td> için<td>DC voltaj beslemesi</td> Besleme <td>410B</td><td>Fosfor sreen</td></tr><tr><td>CCD kamera</td> için voltaj kaynağı <td>PointGrey</td><td>FL2-14S3M-C</td><td>Görüntü kaydı için CCD kamera</td></tr><tr><td>Kontrol PC 3</td><td>Fujitsu</td><td>Esprimo P910</td><td>CCD kamera için kontrol bilgisayarı</td></tr><tr><td>Işık geçirmez gövde</td><td>LMU Münih Atölyesi</td><td>özelleştirilmiş</td><td>CCD kamera için ışık geçirmez ahşap kutu</td></tr><tr><td>LN2 kaynağı için Dewar</td><td>Isotherm</td><td>bilinmiyor</td><td>Dewar havalandırma için kuru nitrojen sağlayacak</td></tr><tr><td>LN2 için Evaporatör</td><td>LMU Münih Atölyesi</td><td>özelleştirilmiş</td><td>Kuru nitrojen sağlamak için evaporatör</td></tr><tr><td>Tek anot MCP dedektörü</td><td>Hamamatsu</td><td>F2223</td><td>Lilfetime ölçümü için tek anotlu MCP</td></tr><tr><td>MCP için DC voltaj beslemesi</td><td>Fluke</td><td>HV beslemesi 410B</td><td>MCP anot için voltaj beslemesi</td></tr><tr><td>Ön yükseltici için güç kaynağı</td><td>Delta</td><td>Elektronika E 030-1</td><td>Ön yükseltici için güç kaynağı</td></tr><tr><td>MCP sinyalleri için ön yükseltici</td><td>Ortec&nbsp;</td><td>VT120A</td><td>MCP sinyalleri için ön amplifikatör</td></tr><tr><td>MCP sinyalleri için amplifikatör</td><td>Ortec (NIM modülü)</td><td>Ortec 571</td><td>MCP sinyalleri için</td></tr><tr><td>amplifikatör CFD</td><td>Canberra</td><td>1428A</td><td>MCP sinyalleri için sabit kesir ayrımcısı</td></tr><tr><td>Çok Kanallı Ölçekleyici</td><td>Stanford Research</td><td>SR 430</td><td>Sinyal okuma için çok kanallı ölçekleyici</td></tr><tr><td>Kontrol PC 4</td><td>Fujitsu</td><td>Esprimo P920</td><td>Ölçekleyici okuma için kontrol bilgisayarı</td></tr><tr><td>Labview</td><td>Ulusal Aletler</td><td>çeşitli versiyonlar</td><td>Ölçüm kontrolü için kullanılan program</td></tr><tr><td>Matlab</td><td>Mathworks Inc.</td><td>Sürüm 7.0</td><td>Veri analizi için kullanılan program</td></tr></tbody></table>

229mth çalışmalar için ısotopically pure 229th iyon ışın hazırlanması

Preparing an Isotopically Pure 229Th Ion Beam for Studies of 229mTh

Bir metodoloji 2 + ve 3 + şarj durumları ısotopically saf 229TH iyon ışın oluşturmak için açıklanmıştır. Bu İyon ışını bir uyarma enerjisi yaklaşık 7.8 (5) eV ve 104 saniyeye kadar bir radyatif yaşam süresi 229TH düşük yalan isomerik ilk heyecanlı durumu araştırmak için sağlar. Sunulan yöntem, Toryum izomer çürümesi ilk doğrudan tanımlaması için izin, bu nükleer geçiş bir optik kontrol için ön koşul olarak çürüme özelliklerini incelemek için temelleri döşeme. Yüksek enerji 229Th iyonlarının bir radyoaktif 233U kaynağının α çürümesi üretilir. İyonların bir tampon-gaz durdurma hücresinde thermalized, ayıklanır ve daha sonra bir İyon ışını oluşur. Bu İyon ışını, saf bir İyon ışını oluşturmak için bir dört ayaklı kütle ayırıcı tarafından saflaştırılır. İsomerik çürümesini tespit etmek için, iyonların bir mikro-kanal plaka dedektörü yüzeyinde toplanır, nerede elektronlar, isomerik devlet iç dönüşüm çürümesi yayılan olarak, gözlemlenmiştir.

Bir tampon-gaz durdurma hücresinin içine yerleştirilen bir 233U kaynağından α çürüme ürünlerinin çıkarılması için izin vermeden önce açıklanan yöntem, oda sıcaklığında 30 mbar ultra saf helyum gazı ile çalıştırılır. İlk kez en fazla hatta üç şarj edilen iyonlarının yüksek verimlilik29ile böyle bir cihazdan ayıklanabilir. Şekil 3A tampon-gaz hücresinden çıkarılan iyonların kütle spektrumunu görüntüler, üç adet 233U α-çürüme ürünü (artı eşlik eden kontaminant adduct) gösteren, tek başına, iki taraflı ve hatta üç şarj edilmiş iyonik durumlarda. Önemli 229TH hakimiyeti olduğunu3 + ekstraksiyon 233U ile karşılaştırıldığında3 +, her iki türler de eşit yoğunluğu ile ayıklanır iken ikisi birden şarj edildiğinde. Bu gerçek, 233U iyonlarla karşılaştırmalı ölçümler için kullanılan, sinyal kökeni olarak herhangi bir iyonik etki dışlama izin.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58516/58516fig3.jpg"> Şekil 3 : 229-thorium isomer 'in doğrudan çürümesi tanımlaması. a) 233U kaynak 129ile yapılan komple kitle taraması. Birimler elektrik şarjı (e) üzerinde Atomik kütle (u) olarak verilir. b) 2 + ve 3 + şarj durumunda Toryum ve uranyum birikimi sırasında elde edilen MCP sinyallerinin karşılaştırılması (kitle taramasına bağlanan oklar tarafından belirtildiği gibi). 233 Sen ve 234U kaynakları kullanıldı (kaynak numarası her satırın sağ tarafında verilir). Her görüntü, 2.000 s entegrasyon süresi (kesikli daire tarafından belirtilen 20 mm çap diyafram) bireysel ölçümüne karşılık gelir. İyonlarının yumuşak iniş garantisi için-25 V MCP yüzey voltajı ölçültü. c) 229' in sinyali, 229TH3 + Ekstraksiyonunda kaynak 1 ile elde edilen ısomerik çürüğü. Yaklaşık 2 mm 'lik (FWHM) bir sinyal alanı çapı elde edilir. Elde edilen maksimum sinyal yoğunluğu yaklaşık 0,01 sayar/(s mm2) arka plan hızında 0,08 sayar/(s mm2) olur. Springer Research 11' in nazik izni ile. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58516/58516fig3large.jpg" target="_blank">Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.</a>
Taşıma, soğutma ve kütle ayrımı yapıldıktan sonra, İyon ışını, düşük çekici yüzey potansiyelinin iyonik darbe sinyallerinin bastırılmasını sağlayan ve sadece Iç yüzeyden kaynaklanan elektronları yaprakları bir Mikrokanal-plaka dedektörünün yüzeyine inler. 229minci izomer 'in dönüşüm (IC) bozulma kanalı, dedektör plaka kanallarının güçlü elektrik alanına çarpılır. Üç farklı uranyum kaynağı için elde edilen MCP sinyalleri Şekil 3B'de görüntülenir. Her bir ölçümde Dört taraflı kütle ayırıcı yardımıyla seçilen iki veya hatta üç şarj edilen iyonların iyon türü, üst panelden oklar ile gösterilir. Gösterilen resimler, fosforlu ekranın arkasındaki CCD kamera ile, MCP 'den elektronların hızlandırılması ile elde edilmiştir. CCD kameranın görüş alanı, üçgen (ilk iki sütun) için kesikli çevrelerle gösterilir ve sırasıyla 229Th ve 233U ions (son iki sütun) 2 kat şarj edilir. Üst satır, küçük alan 233U kaynağı için elde edilen sonucu temsil eder (ca. 1000 ayıklanan 229TH3 + iyonlarının saniyede, kaynak 1), alt satırda aynı CA ile daha güçlü bir kaynak için gösterirken. 10.000 çıkarılan 229TH3 + saniye başına ions (kaynak 3). Her iki durumda da 229için net bir sinyal elde edildiği açıktır, 233U 11 için bir elektron sinyali belirtisi görülmez. Bu sinyal gerçekten bir atom kabuğu sürecinde değil, bir nükleer deexcitation ve kaynaklanan kanıtlamak için, orta satır bir 234U kaynağı kullanırken ortaya çıkan kamera görüntüsünü gösterir, nerede α çürüğü komşu izotopa doldurur 230 Benzer bir elektronik, ama farklı bir nükleer yapıya sahip. 230için beklendiği gibi, herhangi bir dönüşüm elektron sinyali hiçbir belirti incelenmiştir durumlarda bulunur. Yani güçlü sinyal, mükemmel sinyal-to-background oranı ile Şekil 3c görüntülenir, açıkça 229mTH çürüme ile ilişkilidir.
Bu yorumu desteklemek için ek doğrulama ölçümleri Şekil 4' te gösterilir. Bunlar, kayıtlı elektron sinyallerinin gerçekten nükleer isomer çürümesine neden olduğu konusunda daha fazla kanıt vermek için iki ölçüm gösteriyorlar: Şekil 4A 'da MCP dedektörünün çekici yüzey potansiyelinin-100 V 'den farklı olduğu gösterilmiştir ( İyonik etki gelen elektronların oluşumunu tercih) aşağı 0 V, sayısı oranları MCP 229TH2 + (kırmızı) ve 233U2 + iyonların (mavi) Ayıklanacak kayıtlı karşılaştırarak. Açıkça sayma oranı 233U2 + için sıfırdan aşağı düşer, CA.-40 V altında bir yüzey gerilimi ile gelen iyonların bir ' yumuşak iniş ' gerçekleştirirken, önemli bir sayma hızı için kalır ise 229TH2 + eşik kadar 0 V. Şekil 4b'de, mavi EĞRI, MCP Dedektör yüzeyine-2000 V ile güçlü hızlanma sonrasında çıkarılan iyonlar için kayıtlı elektron sayımı oranını gösterir. 233U2 + ve 229TH2 + iyonlarının iyonik etkisi Şekil 3A'nın çıkarılan kütle spektrumunda iki kat şarj edilmiş iyonlarının gösterildiği gibi eşit yoğunlukta görülür. Kırmızı eğri, ancak şimdi-25 V MCP yüzey potansiyeline sahip gelen iyonların ' yumuşak iniş ' için aynı senaryoyu gösterir. 233U2 + ' nın iyonik darbe sinyalinin hiçbir belirtisi, 229TH2 + bir sinyal kalırsa, ısomerik iç dönüşüm çürüğü11' den kaynaklanan, daha fazla görülebilir.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58516/58516fig4.jpg"> Şekil 4 : ISOMER çürüme doğrulama ölçümleri. a) 229TH2 + sinyal (kırmızı) ile karşılaştırıldığında 233U2 + (mavi) MCP yüzey voltajının bir fonksiyonu olarak. Hatalar gölgeli bantlar ile belirtilir. b)-25 V (isomer çürümesi, kırmızı) ve-2.000 V (iyon etkisi, mavi) MCP yüzey gerilimleri için QMS arkasındaki kütle-şarj oranının bir fonksiyonu olarak çıkarılan iyonların sinyali. Farklı tümleştirme süreleri ve eksen ölçekler unutmayın. 114,5 u/e sinyaline ek olarak ( 229TH2 + 'ya karşılık gelir), 117,5 u/e 'de bir daha sinyal ortaya çıkar ve bu da 235u ' nın isomerik çürümesiyle kaynaklanır. Springer Research11' in nazik izni ile. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58516/58516fig4large.jpg" target="_blank">Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.</a>
Bu nedenle, Şekil 4 ' te gözlenen sinyalin 229mTH 'nin isomerik çürümesine kaynaklanan ve ilk doğrudan kimliğini temsil ettiği (Ref. 11' de verilen ek argümanlar ile birlikte) belirsizliğe karşı kanıtlanmış olabilir. Bu zor isomer deexcitation.
Daha sonra segmente extraction-RFQ doğrusal Paul tuzak olarak işletilen bir demetlenmiş İyon ışını oluşturmak için, böylece toryum isomer ömür boyu ölçümleri için izin. Bizim oda-sıcaklık yüksek vakum kadar 104 saniyeye kadar beklenen radyatif ömrünü araştırmak için yeterince uzun depolama süreleri için izin vermez, t1/2 &gt; 1 dakika sadece bir alt sınırı için elde edilebilir 229mTH tahsil Doğrusal Paul tuzak11maksimum ulaşılabilen iyon depolama süresi ile sınırlı iyonlarının. Ancak, bir MCP dedektörü yüzeyinde toryum iyonlarının nötralizasyonundan sonra izomer çürümesi tanımlanması için önce uygulanan aynı algılama stratejisini kullanarak, nötr 229mTH atom için beklenen çok daha kısa ömür iç dönüşüm çürümesi ömür boyu bilgi erişim sağlar12. Şekil 5A , 10 μs Pulse genişliğine sahip bir iyon demet için simüle olarak çürüme zaman spektrumunun beklenen şeklini gösterir. Kırmızı eğri, iyonik darbe sinyalini ve 7 μs yarı ömrü ile üstel çürüme sinyalini gösterirken, uzun çürüme kuyruğu ile gri eğrisi ile temsil edilir, Toryum izomer çürümesi beklenen sinyal, hem iyonik etkisi ve e oluşur xponential isomerik çürüme, mavi eğrisi tarafından gösterilmiştir. Şekil 5B sırasıyla 233U3 + (kırmızı) ve 229TH3 + (mavi) için ilgili ölçümün sonucunu görüntüler. Uranyum iyonlarının sadece iyonik etki sinyalini gösterirken, 229-thorium için açıkça beklenen çürüme kuyruğu izomer çürümesi görülebilir12.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58516/58516fig5.jpg"> Şekil 5 : Simüle ve ölçülen temporal iyon etkisi ve çürüme özellikleri. a) 229TH bunches ISOMER çürüme zaman özelliklerinin simülasyonu. Simülasyon ölçülen demet şekli ve 229Th iyonlarının 2% nötralizasyondan sonra 7 μs yarı ömrü ile isomerik devlet olduğunu varsayımına dayanmaktadır. Elektron algılama verimliliğinin iyon algılama verimliliğine göre 25 kat daha büyük olduğu varsayılır. b) isomerik çürüğü, bir demeti 229 (m)TH3 + iyon ışın (mavi) ile ölçülmesi. 233U3 + ile karşılaştırmalı bir ölçüm kırmızı gösterilir. Amerikan fiziksel toplumu12' nin izniyle. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58516/58516fig5large.jpg" target="_blank">Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.</a>
Çürüme kuyruğunu bir üstel ile sığdırmak ( Şekil 6' da Logaritmik gösterime doğrusal bir sığmaya karşılık gelen), son olarak 7 (1) μs12' den oluşan nötr 229mTH izomer 'nin yarı ömrü ile sonuçlanır. Bu değer, α IC büyük dönüşüm katsayısı nedeniyle şarj edilmiş izomer durumunda CA. 104 saniyenin büyüklüğü dokuz sipariş tarafından teorik olarak beklenen ömür boyu azaltma ile kabul eder~ 10937. 
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58516/58516fig6.jpg"> Şekil 6 : 229m 'ye uygun Çürüme eğrisi. 229 (m)TH2 + iyonlarının (a) ve 229(m) TH3 + iyonlar (b) için temporal çürüme özelliklerinin Logaritmik arsa ile birlikte bir uygun eğrisi, 229mTH ısomerik yarı ömrü ayıklamak için uygulanan şarj rekombinasyon sonra , MCP Dedektör yüzeyi. Amerikan fiziksel toplumu12' nin izniyle. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58516/58516fig6large.jpg" target="_blank">Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.</a>

Biz bir 233U kaynaktan ısotopically saflaştırılmış düşük enerji 229TH iyon ışın nesil için bir protokol sunuyoruz. Bu İyon ışını, iç-dönüşüm çürüğü kanalı ile 229mTH toprak durumu çürümesi doğrudan tespiti için kullanılır. Ayrıca, 229mTH iç dönüşüm ömrünü de ölçüyoruz.

229mTH çalışmalar Için ısotopically Pure 229TH iyon ışın hazırlanması

A methodology is described to generate an isotopically pure 229Th ion beam in the 2+ and 3+ charge states. This ion beam enables one to investigate the ...

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.

preparing-an-isotopically-pure-229th-ion-beam-for-studies-of-229mth

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Yüzeylere kitle seçilmiş iyonları yumuşak iniş yeni malzemelerin son derece kontrollü hazırlanması için güçlü bir yaklaşımdır. Yerinde ikincil iyon kütle spektrometresi (SIMS) ve infrared yansıma absorpsiyon spektroskopisi (IRRAS) Yazan analizi ile birleştiğinde, yumuşak iniş yüzeyler ile iyi tanımlanmış türlerin etkileşimleri içine görülmemiş anlayışlar sağlar.

Kütle-Seçilen İyonlar Yumuşak İniş Hazırlayan İyi tanımlanmış Yüzeyler Yerinde SIMS ve IR spektroskopisi

Ince filmler uzadıya degradeler (DGT) tekniği plutonyum spesiasyonu çalışmaları için önerilmektedir. Bu protokol, organik madde varlığında, Pu (IV) ve Pu (V) 'in davranış tarama difüzyon deneyleri anlatmaktadır. Bir karstik bahar konuşlanan DGTS Pu biyolojik değerlendirilmesini sağlar.

İnce Filmlerde Difüzyon kullanma Çevre Pluton&#39;un Türleşme ve biyoyararlanımı Ölçümleri

Burada, hızlı radyometrik ayırma ve 90Sr, nükleer atık için son derece uygun bir önemli fisyon ürünü belirlenmesi için taşınabilir autoRAD platform mevcut.

Otomatik 90Sr ayrılık ve Preconcentration bir laboratuvar Vana sistemde Ppq düzeyinde

Burada, elde etmek için bir iletişim kuralı mevcut68Ga çekirdek katkılı demir oksit nano tanecikleri ile hızlı mikrodalga tahrik sentezi. Evde beslenen hayvan metodoloji işler / (TRT1) MRG nano tanecikleri ile verimliliği % 90 ve %99 20 dk sentez radiochemical saflık daha yüksek radiolabeling.

68Ga çekirdek katkılı demir oksit nano tanecikleri çift pozitron emisyon tomografi için sentezi / (TRT1) manyetik rezonans görüntüleme

Protokol, size ve TH çekirdeklerini denizaltı hidrotermal sülfür numunesi ile Fe Co-yağış ve ekstraksiyon kromatografi ile 230TH-U dengesizlik Dating için arındırmak ve ayırmak için bir yöntem açıklar.

230Için uranyum ve Toryum ayrılması sualtı hidrotermal Sulfides ile TH-U dating

Pozitron Emisyon Tomografisi (PET) için katı faz ekstraksiyon kartuşları kullanarak klinik olarak alakalı izleyiciler üretmek için etkili bir karbon-11 radyoetiketleme tekniği rapor ediyoruz. 11.11.20 C-metilasyon maddesi, yüksek radyokimyasal verimlerde kimyasal ve radyokimyasal olarak saf PET izleyicileri sağlar, öncül ve art arda elüsyon ile önceden yüklenmiş bir kartuştan geçirilir.

Pet İzleyicilerin Üretimi için Katı Faz 11C-Metilasyon, Arıtma ve Formülasyon

Yüksek yoğunluklu lazer darbeleri ile ince altın folyo otomatik ışınlama için bir protokol sunulmaktadır. Protokol, mikroişleme hedef üretim sürecinin adım adım tanımını ve hedeflerin lazerin odak noktasının 0,2 Hz hızında nasıl sunulduğuna yönelik ayrıntılı bir kılavuz içerir.

Yoğun Lazer Işınlama Deneyleri için Mikrofabrikasi Hedeflerin Otomatik Teslimi

Bu protokol, "döngü yöntemi" [11 C] metilasyonu yoluyla dört karbon-11radyoizleyici hazırlamak için ayrıntılı bir prosedür sunar. [11C]ER-176'yı sentezleme prosedürünü, üç ek radyoizleyici için verilerle açıklıyoruz: [11C]MRB, [11C]mHED ve [11C]PiB. Döngü yöntemi, geleneksel reaksiyon kabı [11C] metilasyonuna karşı artan radyokimyasal verimlerle verimli bir sentez sağlar.

Döngü Yöntemini Kullanarak Klinik Araştırmalar için Karbon-11 Radyoligandlarının Verimliliğini ve Radyoetiketleme Verimlerini Artırma

Bu araştırma, fibroblast aktivasyon proteininin PET görüntülemesi için GAIA V2 sentezleyici ile [68Ga] Ga-3BP-3940 üretimi için otomatik süreci açıklamaktadır. Üç test partisi üzerinde gerçekleştirilen kalite kontrol testlerinin sonuçları da sunulmaktadır.

Tümör Mikroçevresinin PET Görüntülemesi için Bir Sentez Modülünde [68Ga] Ga-3BP-3940'ın Otomatik Hazırlanması

Lityum iyon pillerin sikke hücreleri oluşturmak ve test etmek için bir protokol tanımlanmıştır. , Bir çalışan elektrot, bir karşı elektrot hale hazırlanması, bir glovebox içindeki bir hücre montajı ve hücre test prosedürleri spesifik sunulmaktadır.

İnşaat ve Lityum İyon pillerin Coin Hücre Testi

Öğrenin, izotopik olarak saflaştırılmış Thorium-229 iyon ışını üretme yöntemini. Uranium-233 kaynağından alfa bozunmasıyla elde edilen bu teknik, nükleer izomerik bozunmanın iç dönüşüm kanalı üzerinden doğrudan tespitini sağlar.

^229mTH çalışmalar Için ısotopically Pure ²²⁹TH iyon ışın hazırlanması

Daha fazla video keşfet