DC-60 ЖӘНЕ IC-100 ЦИКЛОТРОНДАРЫНДАҒЫ ҮДЕТІЛГЕН ИОН АҒЫНЫН ТЕЗ ҮЗУГЕ АРНАЛҒАН ҚҰРЫЛҒЫ

С

Сәулеленген қатты денелердің оптикалық қасиеттерін ақаулық құрылымның қалыптасуының бастапқы кезеңдерінде зерттеу үшін тіркелетін ионолюминесценцияның уақыт бойынша айыруды жақсарту және нысанамен әрекеттесетін бөлшектерді энергияның азырақ шашылымымен тіркеу қажет. Мақалада иондық шоқты үдеткіштің магниттік-резонансты жүйесіне айдау алдында үдеткіштің аксиалды инжекциясының арнасында орналастырылған ауытқытушы пластиналарға негізделген «чоппер» деп аталатын жылдам шоқты үзгіштің әзірленген жүйесі сипатталған. Чоппер ион көзінен алынған және үдеткішке айдалатын аксиалды инжекция арнасындағы иондардың тұрақты ағынына әсер етеді және оны үдеткіштің шығуында қажетті жиынтық («банч») санын алу үшін қажетті жиілікте ауытқытады. Чоппер резонанстық жүйелері 11 МГц-тен 22 МГц-ке дейінгі жиілік диапазонында жұмыс істейтін DC-60 және IC-100 үдеткіш кешендерінде әртүрлі уақыт параметрлері бар зарядталған бөлшектер шоғын алуға мүмкіндік береді, ал иондарды үдету кезінде ол үдеткіштің шығуында ұзақтығы шамамен ~2 нс және ~5 нс-қа тең және қайталану периоды ~90…45 нс-қа тең бөлшектер жиынтықтарына топтастырылған ағындарды жасайды. Бұл чопперде жоғары жылдамдықты ажыратып-қосқыш  пайдалану арқылы ауытқытушы пластиналарға жоғары кернеу жеткізіліп, онда ион ағыны үдеткішке айдалудан қажетті сәтте ауытқиды, осылайша жиынтықтар санын, сәйкесінше ион ағынын 100%-дан 1%-ға дейін, бір жиынтыққа дейін тиімді сиретуді қамтамасыз етеді.

1. Crespillo M. L., Graham J. T., Zhang Y., Weber W. J. Insitu luminescence monitoring of ion-induced damage evolution in SiO2 and Al2O3 // Journal of Luminescence. – 2016. – Vol. 172. – P. 208–218.

2. Calvo Del Castillo H., Ruvalcaba J. L., Bettinelli M., Speghini A., Barboza Flores M., Calderón T., Jaque D., García Solé J. Ionoluminescence of trivalent rare-earthdoped strontium barium niobate // Journal of Luminescence. – 2008. – Vol. 128, No. 5–6. – P. 735–737.

3. Townsend P. D. Variations on the use of ion beam luminescence // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. – 2012. – Vol. 286. – P. 35–39.

4. Seitbayev A., Skuratov V. A., Dauletbekova A., Teterev Yu. G., Krylov A. N., Mamatova M., Koloberdin M., Zdorovets M. Time-resolved high energy ionoluminescence of Al2O3 // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. – 2021. – Vol. 500–501. – P. 46–51.

5. Skuratov V. A., Gun K. J., Stano J., Zagorski D. L. In situ luminescence as monitor of radiation damage under swift heavy ion irradiation // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. – 2006. – Vol. 245, No. 1. – P. 194– 200.

6. 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 24th Russian Particle Accelerator Conference (Obninsk, Russia, 6-10 october, 2014). Geneva: JACoW Publishing, 2014. – P. 287–289.

7. Moscatello M., Anger P., Berthe C., Bertrand P., Bru B., David L., Giacomo M. di, Jamet Ch., Ozille M., Pellemoine F., Petit E., Savalle A., Vignet J. Recent developments for high intensity beams at GANIL // Nukleonika. – 2003. – Vol. 48 (suppl. 2). – P. S155–S158.

8. Araujo Martinez A. C., Agustsson R., Chen Y.-C., Kutsaev S., Plastun A., Rao X. Electromagnetic Design of a Compact RF Chopper for Heavy-Ion Beam Separation at FRIB // Proceedings of the 5th North American Particle Accelerator Conference NAPAC2022 (Albuquerque, NM, USA, 07-12 August 2022). Geneva: JACoW Publishing, 2022. – P. 732–735.

9. Poirier F., Blain G., Bulteau-Harel F., Chiavassa S., Delpon G., Durand T., Fattahi M., Goiziou X., Haddad F., Koumeir C., Sengar A., Trichet H., Vandenborre J. The Injection and Chopper-Based System at Arronax C70XP Cyclotron // Proceedings of the 22nd International Conference on Cyclotrons and their Applications (Cape Town, South Africa, 23-27 September 2019). – Geneva: JACoW Publishing, 2020. – P. 159–161.

10. Shor A., Vartsky D., Dangendorf V., Bar D., Aliz Y. B., Berkovits D., Brandis M., Goldberg M. B., Grin A., Mardor I., Mor I., Weissman L. Fast beam chopper at SARAF accelerator via RF deflector before RFQ // J. Inst. – 2012. – Vol. 7, No. 06. – P. C06003–C06003.

11. Bachiller-Perea D., Jiménez-Rey D., Muñoz-Martín A., Agulló-López F. Exciton mechanisms and modeling of the ionoluminescence in silica // J. Phys. D: Appl. Phys. – 2016. – Vol. 49, No. 8. – P. 085501.

12. Kimura K., Sharma S., Popov A. Fast electron–hole plasma luminescence from track-cores in heavy-ion irradiated wide-band-gap crystals // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. – 2002. – Vol. 191, No. 1–4. – P. 48–53.

13. Kimura K. Ultra-fast luminescence in heavy-ion trackcores in insulators: Electron–hole plasma // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. – 2003. – Vol. 212. – P. 123–134.

14. Gulley M. S. Tuning the beam: a physics perspective on beam diagnostic instrumentation // Proceedings of 14th Beam Instrumentation Workshop (BIW10) (Santa Fe, New Mexico, US, 2010). – P. 491–497.

15. Bolzon B., Akagi T., Beauvais P.-Y., Cara P., Carmona J. M., Chauvin N., Chel S., Dzitko H., Gobin R., Harrault F., Heidinger R., Ichimiya R., Ihara A., Jimenez D., Kasugai A., Kitano T., Knaster J., Komata M., Kondo K., Marqueta A., Nishiyama K., Okumura Y., Podadera I., Pruneri G., Sakamoto K., Scantamburlo F., Senée F., Shinya T., Sugimoto M., Varela R. A. Beam diagnostics of an ECR ion source on LIPAc injector for prototype IFMIF beam accelerator // Fusion Engineering and Design. – 2018. – Vol. 136. – P. 1300–1305.

16. Гикал Б.Н., Гульбекян Г.Г., Иванов Г.Н., Ивонова И.Б., Казаринов Н.Ю., Казача В.И., Калагин И.В., Колесов И.В., Лебедев Н.И., Мельников В.Н., Серобаба А.П., Фатеев А.А. Система транспортировки пучков тяжелых ионов, выведенных из циклотрона ДЦ-60 // Сообщение Объединенного института ядерных исследований Р9.-2006-37. – 2006. – С. 1–12.

17. Gikal B. N., Dmitriev S. N., Gul’bekyan G. G., Apel’ P. Yu., Bashevoi V. V., Bogomolov S. L., Borisov O. N., Buzmakov V. A., Ivanenko I. A., Ivanov O. M., Kazarinov N. Yu., Kolesov I. V., Mironov V. I., Papash A. I., Pashchenko S. V., Skuratov V. A., Tikhomirov A. V., Khabarov M. V., Cherevatenko A. P., Yazvitskii N. Yu. IC-100 accelerator complex for scientific and applied research // Phys. Part. Nuclei Lett. – 2008. – Vol. 5, No. 1. – P. 33–48.

18. A Low-Side RF MOSFET Driver IXRFD631. Available at: https://ixysrf.com/wpcontent/uploads/2017/09/IXRFD631_Datasheet_RevA1.pdf (accessed 9 June 2024).

19. DE275-102N06A RF Power MOSFET. Available at: https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/314497 /IXYS/DE275-102N06A.html (accessed 9 June 2024).

20. Koshimizu M., Kimura K., Fujimoto Y., Asai K. Fast luminescence in vacuum ultraviolet region in heavy-ionirradiated α-Al2O3 // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. – 2015. – Vol. 365. – P. 540–543.

21. Weber M. J., Derenzo S. E., Moses W. W. Measurements of ultrafast scintillation rise times: evidence of energy transfer mechanisms // Journal of Luminescence. – 2000. – Vol. 87–89. – P. 830–832.