nucВестник НЯЦ РКNNC RK Bulletin1729-75161729-7885Национальный ядерный центр Республики Казахстан10.52676/1729-7885-2025-2-165-173nuc-844Research ArticleСтатьиОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ УСКОРИТЕЛЯ ДЦ-60 ДЛЯ ОБЛУЧЕНИЯ ПЭТФ-ПЛЁНОК ТЯЖЕЛЫМИ ИОНАМИ KrOPTIMIZATION OF THE DC-60 ACCELERATOR PARAMETERS FOR IRRADIATION OF PET FILMS WITH HEAVY Kr IONShttps://orcid.org/0000-0001-5870-9758ТемирА. М.TemirA. M.

Алматы

Almaty

a.temir@inp.kzИвановИ. А.IvanovI. A.

Алматы

Астана

Almaty

Astana 

igor.ivanov.inp@gmail.comКолобердинМ. В.KoloberdinM. V.

Алматы

Almaty

koloberdin@inp.kzСапарА. Д.SaparA. D.

Алматы

Астана

Almaty

Astana

sapar2603@gmail.comМустафинД. А.MustafinD. A.

Алматы

Almaty

dmustafin1983@gmail.comУнгарбаевЕ. О.UngarbayevE. O.

Алматы

Almaty

ye1.7ung@gmail.comБихертЕ. В.BihertE. V.

Алматы

Almaty

Bihertevgenij@gmail.comАманжуловБ. С.AmanzgulovB. S.

Алматы

Almaty

amazholovb96@gmail.comСейтбаевА. С.SeitbayevA. S.

Алматы

Астанаё

Almaty

Astana

kena3991@mail.ruСембаевС. С.SembayevS. S.

Алматы

Астана

Almaty

Astana 

s.sembayev01@gmail.comТлеубайИ. К.TleubayI. K.

Алматы

Астана

Almaty

Astana 

itleubay@gmail.comРГП «Институт ядерной физики» МЭ РККазахстанRSE “Institute of Nuclear Physics” ME RKKazakhstanРГП «Институт ядерной физики» МЭ РК; Евразийский национальный университет им. Л.Н. ГумилеваКазахстанRSE “Institute of Nuclear Physics” ME RK; L.N. Gumilyov Eurasian National UniversityKazakhstan20251407202502165173Copyright © Темир А.М., Иванов И.А., Колобердин М.В., Сапар А.Д., Мустафин Д.А., Унгарбаев Е.О., Бихерт Е.В., Аманжулов Б.С., Сейтбаев А.С., Сембаев С.С., Тлеубай И.К., 20252025Темир А.М., Иванов И.А., Колобердин М.В., Сапар А.Д., Мустафин Д.А., Унгарбаев Е.О., Бихерт Е.В., Аманжулов Б.С., Сейтбаев А.С., Сембаев С.С., Тлеубай И.К.Temir A.M., Ivanov I.A., Koloberdin M.V., Sapar A.D., Mustafin D.A., Ungarbayev E.O., Bihert E.V., Amanzgulov B.S., Seitbayev A.S., Sembayev S.S., Tleubay I.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journals.nnc.kz/jour/article/view/844

В статье рассматривается настройка и оптимизация режима работы циклотрона ДЦ-60 для облучения полиэтилентерефталатных (ПЭТФ) пленок тяжелыми ионами криптона с целью создания трековых мембран. Описаны этапы настройки ускорителя, включая расчеты параметров ускорительного процесса, а также настройку сверхвысокочастотной (СВЧ) системы для генерации плазмы криптона. Рассмотрены ключевые параметры, такие как ток магнита, напряжения инфлекторов и дефлектора, а также характеристики пучка на выходе из ускорителя. Особое внимание уделено системе транспортировки пучка и фокусировки, а также оптимизации условий облучения для достижения необходимой точности и воспроизводимости экспериментов. Полученные результаты имеют важное значение для дальнейшего развития методик ионно-трековой модификации полимерных материалов и их применения в различных технологических и коммерческих сферах.

This paper discusses the setup and optimization of the DC-60 cyclotron operating mode for irradiating polyethylene terephthalate (PET) films with heavy krypton ions to create track membranes. The stages of accelerator tuning are described, including calculations of acceleration parameters and the adjustment of the radio frequency (RF) system for krypton plasma generation. Key parameters are considered, such as magnet current, inflector and deflector voltages, and beam characteristics at the accelerator output. Special attention is given to the beam transport and focusing system, and the optimization of irradiation conditions to ensure the required accuracy and reproducibility of experiments. The results obtained are important for the further development of ion-track modification methods for polymer materials and their application in various technological and commercial fields.

тяжелые ионыкриптонускорительоблучение пленкиПЭТФheavy ionskryptonacceleratorfilm irradiationPETДанное исследование финансировалось Министерством энергетики Республики Казахстан (Программа BR23891530 «Развитие комплексных научных исследований в области ядерной и радиационной физики на базе казахстанских ускорительных комплексов»).ReferencesZdorovets M., Ivanov I., Koloberdin M., Kozin S., Alexandrenko V., Sambaev E., Kurakhmedov A., Ryskulov A. Accelerator complex based on DC-60 cyclotron // Proceedings of the 24th Russian Particle Accelerator Conf. – Geneva: JACoW, 2014. – P. 287–289.Zdorovets M., Ivanov I., Koloberdin M., Kozin S., Alexandrenko V., Sambaev E., Kurakhmedov A., Ryskulov A. Accelerator complex based on DC-60 cyclotron // Proceedings of the 24th Russian Particle Accelerator Conf. – Geneva: JACoW, 2014. – P. 287–289.Mashentseva A. A., Sutekin D. S., Rakisheva S. R., Barsbay M. Composite Track-Etched Membranes: Synthesis and Multifaced Applications // Polymers. – 2024. – Vol. 16, No. 18. – P. 2616.Mashentseva A. A., Sutekin D. S., Rakisheva S. R., Barsbay M. Composite Track-Etched Membranes: Synthesis and Multifaced Applications // Polymers. – 2024. – Vol. 16, No. 18. – P. 2616.He Z.-B., Guo S.-L. Applications of Nuclear Track Membranes to Filtration of Medical Injections and Various Transfusions to Remove Solid Particles // Physics Procedia. – 2015. – Vol. 80. – P. 131–134.He Z.-B., Guo S.-L. Applications of Nuclear Track Membranes to Filtration of Medical Injections and Various Transfusions to Remove Solid Particles // Physics Procedia. – 2015. – Vol. 80. – P. 131–134.Эфферентная терапия. Мембранный плазмаферез / Воинов В.А. – 5-е изд., перераб. и доп. – Москва: ОАО «Новости», – 2010. – 368 с.Efferentnaya terapiya. Membrannyy plazmaferez / Voinov V.A. – 5-e izd., pererab. i dop. – Moskva: OAO “Novosti”, – 2010. – 368 p. (In Russ.)Максимова E.B., Прокофьева Ю.В., Казанцева H.H., Почиталкина И.А. Применение трековых мембран для очистки воды из природных водоемов // Успехи в химии и химической технологии. – 2009. – Т. XXIII, №10 (103). – С. 37–41.Maksimova E.B., Prokof'eva Yu.V., Kazantseva H.H., Pochitalkina I.A. Primenenie trekovykh membran dlya ochistki vody iz prirodnykh vodoemov // Uspekhi v khimii i khimicheskoy tekhnologii. – 2009. – Vol. XXIII, No. 10 (103). – P. 37–41.Kros A., Nolte R. J. M., Sommerdijk N. A. J. M. Conducting Polymers with Confined Dimensions: Track-Etch Membranes for Amperometric Biosensor Applications // Adv. Mater. – 2002. – Vol. 14, No. 23. – P. 1779–1782.Kros A., Nolte R. J. M., Sommerdijk N. A. J. M. Conducting Polymers with Confined Dimensions: Track-Etch Membranes for Amperometric Biosensor Applications // Adv. Mater. – 2002. – Vol. 14, No. 23. – P. 1779–1782.Spohr R., Zet C., Eberhard Fischer B., Kiesewetter H., Apel P., Gunko I., Ohgai T., Westerberg L. Controlled fabrication of ion track nanowires and channels // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. – 2010. – Vol. 268, No. 6. – P. 676–686.Spohr R., Zet C., Eberhard Fischer B., Kiesewetter H., Apel P., Gunko I., Ohgai T., Westerberg L. Controlled fabrication of ion track nanowires and channels // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. – 2010. – Vol. 268, No. 6. – P. 676–686.Apel P.Yu. Track etching technique in membrane technology // Radiation Measurements. – 2001. – Vol. 34. – P. 559–566.Apel P.Yu. Track etching technique in membrane technology // Radiation Measurements. – 2001. – Vol. 34. – P. 559–566.Митрофанов А.В., Апель П.Ю., Блонская И.В., Орелович О.Л. Дифракционные фильтры на основе полиамидных и полиэтилентерефталатных трековых мембран // Журнал технической физики. – 2006. – Т. 76, № 9. – С. 121–127.Mitrofanov A.V., Apel' P.Yu., Blonskaya I.V., Orelovich O.L. Difraktsionnye fil'try na osnove poliamidnykh i polietilentereftalatnykh trekovykh membran // Zhurnal tekhnicheskoy fiziki. – 2006. – Vol. 76, No. 9. – P. 121–127. (In Russ.)Алисиенок О., Лавицкая А., Шумская Е., Хорошко Л., Евсейчик М., Козловский А., Здоровец М., Канюков Е. ПЭТФ-мембраны, функционализированные наноразмерным диоксидом титана // Материалы Международной научно-технической конференции «Современные электрохимические технологии и оборудование – 2023». – Минск: БГТУ, 2023. – С. 56–58.Alisienok O., Lavitskaya A., Shumskaya E., Khoroshko L., Evseychik M., Kozlovskiy A., Zdorovets M., Kanyukov E. PETFmembrany, funktsionalizirovannye nanorazmernym dioksidom titana // Materialy Mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii «Sovremennye elektrokhimicheskie tekhnologii i oborudovanie – 2023». – Minsk: BGTU, 2023. – P. 56–58. (In Russ.)Soto Espinoza S., Aguiar C., Richieri F., Grasselli M. Track-etched membrane as fluorescence-based pH biosensor // Reactive and Functional Polymers. – 2019. – Vol. 135. – P. 1–7.Soto Espinoza S., Aguiar C., Richieri F., Grasselli M. Track-etched membrane as fluorescence-based pH biosensor // Reactive and Functional Polymers. – 2019. – Vol. 135. – P. 1–7.Fischer B. E., Spohr R. Production and use of nuclear tracks: imprinting structure on solids // Rev. Mod. Phys. – 1983. – Vol. 55, No. 4. – P. 907–948.Fischer B. E., Spohr R. Production and use of nuclear tracks: imprinting structure on solids // Rev. Mod. Phys. – 1983. – Vol. 55, No. 4. – P. 907–948.Ziegler J. F., Ziegler M. D., Biersack J. P. SRIM – The stopping and range of ions in matter (2010) // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. – 2010. – Vol. 268, No. 11–12. – P. 1818–1823.Ziegler J. F., Ziegler M. D., Biersack J. P. SRIM – The stopping and range of ions in matter (2010) // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. – 2010. – Vol. 268, No. 11–12. – P. 1818–1823.Gikal B., Dmitriev S., Apel P., Bogomolov S., Borisov O., Buzmakov V., Gulbekyan G., Ivanenko I., Ivanov O., Itkis M., Kazarinov N., Kalagin I., Kolesov I., Papash A., Paschenko S., Tikhomirov A., Khabarov M. DC-60 heavy ion cyclotron complex: The first beams and project parameters // Phys. Part. Nuclei Lett. – 2008. – Vol. 5, No. 7. – P. 642–644.Gikal B., Dmitriev S., Apel P., Bogomolov S., Borisov O., Buzmakov V., Gulbekyan G., Ivanenko I., Ivanov O., Itkis M., Kazarinov N., Kalagin I., Kolesov I., Papash A., Paschenko S., Tikhomirov A., Khabarov M. DC-60 heavy ion cyclotron complex: The first beams and project parameters // Phys. Part. Nuclei Lett. – 2008. – Vol. 5, No. 7. – P. 642–644.Smirnov V., Vorozhtsov S., Wu X., Alt D., Blosser G., Horner G., Paquette J., Usher N., Vincent J., Neville Z. Experimental Validation of the Field and Beam Dynamics Simulations for a Superconducting Cyclotron // Phys. Part. Nuclei Lett. - 2020. - Vol. 17, No. 2. - P. 204–210.Smirnov V., Vorozhtsov S., Wu X., Alt D., Blosser G., Horner G., Paquette J., Usher N., Vincent J., Neville Z. Experimental Validation of the Field and Beam Dynamics Simulations for a Superconducting Cyclotron // Phys. Part. Nuclei Lett. - 2020. - Vol. 17, No. 2. - P. 204–210.Li P., Yin Z., Ji B., Zhang T., Zhao Z. Development of a low-level RF control system for PET cyclotron CYCIAE- 14 // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. – 2014. – Vol. 735. – P. 184– 187.Li P., Yin Z., Ji B., Zhang T., Zhao Z. Development of a low-level RF control system for PET cyclotron CYCIAE- 14 // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. – 2014. – Vol. 735. – P. 184– 187.Kalagin I., Gikal B., Gulbekyan G., Pchelkin N., Prokhorov S. Multigap and Polyharmonic Bunching Systems at FLNR Cyclotrons // Proceedings of the 25th Russian Particle Accelerator Conf. – Geneva: JACoW, 2017. – P. 447-449.Kalagin I., Gikal B., Gulbekyan G., Pchelkin N., Prokhorov S. Multigap and Polyharmonic Bunching Systems at FLNR Cyclotrons // Proceedings of the 25th Russian Particle Accelerator Conf. – Geneva: JACoW, 2017. – P. 447-449.Brown T. A., Gillespie G. H. Optics elements for modeling electrostatic lenses and accelerator components: III. Electrostatic deflectors // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. – 2000. – Vol. 172, No. 1–4. – P. 338–343.Brown T. A., Gillespie G. H. Optics elements for modeling electrostatic lenses and accelerator components: III. Electrostatic deflectors // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. – 2000. – Vol. 172, No. 1–4. – P. 338–343.Гикал Б. H., Гульбекян Г. Г., Иванов, Г. Н., Иванова, И. Б., Казаринов, Н. Ю., Казача B. И., Калагин И. B., Колеcов И. B., Лебедев H. И., Мельников B. H., Cеробаба A. П., Фатеев A. A. Cиcтeмa тpaнcпopтиpoвки пучкoв тяжeлых иoнoв, вывeдeнных из циклoтpoнa ДЦ-60. // Сообщение ОИЯИ Р9-2006-37. – 2006. – С. 7.Gikal B. H., Gul'bekyan G. G., Ivanov, G. N., Ivanova, I. B., Kazarinov, N. Yu., Kazacha B. I., Kalagin I. B., Kolecov I. B., Lebedev H. I., Mel'nikov B. H., Cerobaba A. P., Fateev A. A. Cictema tpancpoptipovki puchkov tyazhelykh ionov, vyvedennykh iz tsiklotpona DTs-60 // Soobshchenie OIYaI R9-2006-37. – 2006. – P. 7.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.