Produktion kurzlebiger radioaktiver Strahlen - E12

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Produktion kurzlebiger radioaktiver Strahlen - E12

Produktion kurzlebiger radioaktiver Strahlen


ISOL Schema

• leichte Ionen (n,p,d) induzieren Reaktionen im Target:

• Spaltung von Uran Targets

• Spallation verschiedener Targetmaterialien

• Fusionsreaktionen

• Fragmentation

• Radioaktive Produkte

• diffundieren aus dem Target heraus

• werden einfach ionisiert

• werden beschleunigt (30-60 kV)

• werden elektromagnetisch separiert

• Niederenergie-Experimente mit 30-60 keV Ionen

• Massen, Laserspektroskopie, β-Zerfall

• Beschleunigung der Ionen in zweitem Beschleuniger auf

5-10 MeV/u

•Coulomb-Anregung

•Transfer

• Fusionsreaktionen

Produktionstarget

Ionisation

Separation

Leichte

Teilchen

(p,d,n)

Diffusion

Extraktion

Experiment

oder

Nachbeschleunigung


Ionisationsmethoden


Oberflächenionisation

Extraktionslinse

+V

Reaktionsprodukte

diffundieren aus dem

Target

Oberfächenionisation

(1fach negative Ionisation)

Neutrales

Atom

Heisse Oberfläche

Ion

Strahl

senkrecht

zum Bild


Laserionisation


Selektivität der Laser Ionisation 1


Selektivität der Laser Ionisation 2

T 1/2 = 5.6 +/- 0.3 s

235 MeV 36 Ar + 58 Ni => 94 Pd* => 92 Rh + p n


ISOLDE am PS Booster des CERN


ISOLDE am CERN


Laserionisation an ISOLDE


Massenseparation mit dem General Purpose Separator


Hochauflösender Massenseparator an ISOLDE

M

>

∆M

10000


MISTRAL – Massen durch Radiofrequenzmessung

Beispiel: MISTRAL am CERN


ISOLTRAP – Penning Falle zur Massenmessung

Beispiel: ISOLTRAP am CERN

ISOLTRAP


REX-ISOLDE

REX ISOLDE


REX-ISOLDE

REX ISOLDE


REX- REX Beschleunigerstrukturen


Spaltquelle

MAFF am FRM II in Garching

10 14 Spalt./sec

Quellenwechsler

Faktor 100-1000

höhere

Strahlintensität

als REX-ISOLDE

Massenseparator

Ladungsbrüter

MAFF-Trap

Magnet-Separator

Gamma-

Spektrometer

~5 MeV/u

LINAC


MAFF Extraktion

Schlitz System

Reaktor Wand

Triplett 3

Magnet 1

Ionen Quelle

El. Deflektor

Dublett 1

Triplett 2

Triplett 1

Magnet 2

Triplet-Prototyp


MAFF Extraktion

x

Spaltquelle

10 14 Spaltungen/sec

Extraktionslinse

Ablenkplatten

Massenvorseparator

Strahlführungslinsen


Kanadische ISOL Facility


ISOL Faciltiy am Oak Ridge National Laboratory, USA


Fragmentation

• Schwere Ionen werden zu hohen Energien beschleunigt (50 – 1000 MeV/u)

• Fragmentation oder Spaltung der Strahlteilchen an einem Target (Be, Pb)

• Fragmente fliegen mit Strahlgeschwindigkeit weiter

• Magnetische Separation der gewünschten Produkte


Projektilfragmentation anschaulich

Beide sind

hochangeregt

und dampfen

Neutronen ab

Spektatoren, und

Reaktionszone


Fragmentation in Darmstadt –

Gesellschaft für Schwerionenforschung

Targethalle

ESR

Max. 90%

Lichtgeschwindigkeit

(2 GeV/Nukleon)

FRS

SIS

UNILAC

Ionenquelle

(Hochladung)

Experimentierhalle

8-20% Lichtgeschwindigkeit

(3-20 MeV/Nukleon)

Ionenquelle

N


Der Fragmentseparator (FRS) der GSI


Separationsprinzip bei der Fragmentation


Massenmessungen am Speicherring (mit einzelnen Ionen)


Fragmentation und ISOL in GANIL, Frankreich

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