Эффективный газовый ионный источник с объемным зарядом

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Характеристики ионного источника с газовым наполнением и инжекцией электронов были изучены в рамках разработки генератора ионов изомерного состояния 229mTh. Проведены расчеты распределения электрического потенциала и плотности электронов в среде гелия. Измерена эффективность эвакуации ионов. Созданная методика отличается высокими эффективностью и быстродействием в сочетании с возможностью формирования интенсивного пучка ионов продуктов радиоактивного распада и ядерных реакций.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Ю. И. Гусев

Петербургский институт ядерной физики им. Б. П. Константинова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Email: popov_av@pnpi.nrcki.ru
Russian Federation, 188300, Гатчина, Ленинградская обл., мкр. Орлова роща, 1

Ю. В. Нечипоренко

Петербургский институт ядерной физики им. Б. П. Константинова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Email: popov_av@pnpi.nrcki.ru
Russian Federation, 188300, Гатчина, Ленинградская обл., мкр. Орлова роща, 1

Ю. Н. Новиков

Петербургский институт ядерной физики им. Б. П. Константинова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Email: popov_av@pnpi.nrcki.ru
Russian Federation, 188300, Гатчина, Ленинградская обл., мкр. Орлова роща, 1

А. В. Попов

Петербургский институт ядерной физики им. Б. П. Константинова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Author for correspondence.
Email: popov_av@pnpi.nrcki.ru
Russian Federation, 188300, Гатчина, Ленинградская обл., мкр. Орлова роща, 1

Д. Е. Соснов

Петербургский институт ядерной физики им. Б. П. Константинова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

Email: popov_av@pnpi.nrcki.ru
Russian Federation, 188300, Гатчина, Ленинградская обл., мкр. Орлова роща, 1

References

  1. Moore I.D., Dendooven P., Arje J. // Hyperfine Interact. 2014. V. 223. P. 17. https://doi.org/10.1007/s10751-013-0871-0
  2. Tordoff B., Eronen T., Elomaa V.V., Gulick S., Hager U., Karvonen P., Kessler T., Lee J., Moore I., Popov A., Rahaman S., Rinta-Antila S., Sonoda T., Aysto J. // Nucl. Instr. Meth. Phys Res. 2006. V. 252. P. 347. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2006.08.015
  3. Beraud R., Canchel G., Emsallem A., Dendooven P., Huikari J., Huang W., Wang Y., Perajarvi K., Rinta-Antila S., Jokinen A., Kolhinen V.S., Niemenen A., Penttila H., Szeripo J., Aysto J., Bruyneel B., Popov A. // Hyperfine Interactions. 2001. V. 132. P. 485. https://doi.org/10.1023/A:1011979029056
  4. Takamine A., Wada M., Ishida Y., Nakamura T., Okada K., Yamazaki Y., Kambara T., Kanai Y., Kojima T.M., Nakai Y., Oshima N., Yoshida A., Kubo T., Ohtani S., Noda K., Katayama I., Hostain P., Varentsov V., Wollnik H. // Rev. Sci. Instr. 2005. V. 76. P. 103503. https://doi.org/10.1063/1.2090290
  5. Ringle R., Bollen G., Lund K., Nicoloff C., Schwarz S., Sumithrarachchi C.S., Villari A.C.C. // Nucl. Instr. Meth. Phys Res. 2021. V. 496. P. 61. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2021.03.020
  6. Peik E., Tamm Chr. // Europhys. Lett. 2003. V. 61. P. 181. https://doi.org/10.1209/epl/i2003-00210-x
  7. Karpeshin F.F., Trzhaskovskaya M.B. // Nucl. Phys. A. 2018. V 969. P. 173. https://doi.org/10.1016/j.nuclphysa.2017.10.003
  8. Карпешин Ф.Ф. // ЭЧАЯ. 2006. Т. 37. № 2. С. 522
  9. Витушкин Л.Ф., Гусев Ю.И., Карпешин Ф.Ф., Новиков Ю.Н., Орлов О., Охапкин М.В., Попов А.В., Тржасковская М.Б. // Законодательная и прикладная метрология. 2022. № 3(177). С. 9.
  10. Sonnenschein V., Moore I.D., Raeder S., Hakimi A., Popov A., Wendt K. // Eur. Phys. J. A. 2012. V. 48(4). P. 52. https://doi.org/10.1140/epja/i2012-12052-3
  11. Von der Wense L., Seiferle B., Laatiaoui M., Neumayr J.B., Maier H.-J., Wirth H.-F., Mokry C., Runke J., Eberhardt K., Düllmann C.E., Trautmann N.G., Thirolf P.G. // Nature. 2016. V. 47. P. 533. https://doi.org/10.1038/nature17669
  12. Von der Wense L., Seiferle B. // Eur. Phys. J. 2020. V. 56. P. 277. https://doi.org/10.1140/epja/s10050-020-00263-0
  13. Karpeshin F.F., Trzhaskovskaya M.B. // Nucl. Phys. 2021. V. 1010. P. 122173. https://doi.org/10.1016/j.nuclphysa.2021.122173
  14. Moore I.D., Kessler T., Sonoda T., Kudryavstev Y., Perajarvi K., Popov A., Wendt K.D.A., Aysto J. // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B. 2010. V. 268(6). Р. 657. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2009.12.001
  15. Попов А.В. Свидетельство о гос. регистрации программ 2018617922. 2018.
  16. Гусев Ю.И., Новиков Ю.Н., Попов А.В., Тихонов В.И. // Изв. РАН. серия физическая. 2016. Т. 80(8). С. 962. https://doi.org/10.7868/S0367676516080184
  17. Huikari J., Dendooven P., Jokinen A., Nieminen A., Penttila H., Perajarvi K., Popov A., Rinta-Antila S., Aysto J. // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B. 2004. V. 222(3-4). Р. 632. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2004.04.164

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Ion source coupled with the ion beam formation circuit: 1 – foils with 233U in a gas cell, 2 – electron emitter, 3 – cathode, 4 – additional electrode, 5 – ceramic insulators, 6 – gas cell, 7 – transport electrodes with static potential, 8 – electrodes with radio-frequency quadrupole potential.

Download (190KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Potential distribution inside the ion source calculated for different emitter currents at a pressure of 50 Torr. The numbers show the potential values ​​for equipotential lines.

Download (104KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Electric field strength (a) and electron density (b) inside the ion source at a pressure of 25 Torr and an emitter current of 1 μA. The solid line is the distribution at zero potential on the foils with deposited uranium. The dashed line is the potential applied to the foils, increasing from 0 to 20 V with distance from the cathode. The abscissa axis indicates the distance to the cathode.

Download (108KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Evacuation efficiency of 219Rn ions at a cathode voltage of -20 V for different values ​​of emitter current and helium pressure.

Download (110KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Dependences of the number of 39K ions, the count of 129Xe ions and alpha particles from the decay of 215Po on the voltage at the cell cathode. The data were obtained at a pressure of 50 Torr.

Download (84KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Ion counting rate measured at different cathode potentials and constant emitter temperature.

Download (178KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Ratio of counting rates of doubly and singly charged 229Th ions depending on the emitter current.

Download (84KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences