미라클스 실험

MIRACLS experiment
온라인 장치의 동위원소 구분 기호
(ISOLDE)
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기타시설
메디시스ISOLDE에서 수집한 의료 동위원소
508솔리드 스테이트 물리 연구소
MIRACLS 실험의 MR-ToF 미러

CoL 선형 분광법을 위한 다중 이온 반사 장치(MIRacLS)는 CERN의 ISOLDE 시설에서 구축 중인 영구적인 실험 설정입니다.실험의 목적은 초미세 구조의 정밀한 측정으로부터 이국적인 방사성 동위원소의 특성을 측정하는 것입니다.미라클스는 이온 다발을 이온 [1]트랩에 가두어 기술의 민감도를 높이는 것을 목표로 측정에 레이저 분광법을 사용할 것입니다.

배경

공선 레이저 분광법은 기저 상태 스핀, 전자기 모멘트 및 전하 반지름과 같은 핵의 특성을 측정할 수 있는 기술입니다.이 기술은 특정 동위원소의 좁은 방사성 이온 빔(RIB)을 사용하고 특정 주파수의 좁은 밴드 연속파 레이저 빔과 겹칩니다.레이저는 관심 있는 원자 에너지 수준 간의 에너지 차이와 일치하도록 조정되어 [2]원자에 의한 광자의 공명 흡수 또는 방출로 이어집니다.

다중 반사 비행 시간(MR-ToF) 기구는 두 개의 정전기 거울 사이의 이온 다발을 반사하여 이온의 비행 경로가 킬로미터 단위로 증가합니다.질량에 따라 비행 시간이 다르기 때문에 장치 질량은 비행 [3]경로를 증가시키는 것 외에 이온을 분리합니다.

MICRICLS 실험을 위한 폴 트랩

폴 트랩 또는 4중극 이온 트랩 또는 무선 주파수(RF) 트랩이라고도 불리는 폴 트랩은 전하를 띤 입자를 가두기 위해 동적 전기장을 사용하는 이온 트랩입니다.입자를 3차원으로 가두는 정적 전기장 구성을 만들 수는 없지만 동적 전기장에서는 가능합니다.제한 방향과 제한 반대 방향은 입자가 트랩을 탈출하는 데 걸리는 속도로 더 빠르게 전환됩니다.

실험 설정

MIRACLS 원리 증명 설정은 연속적이고 안정적인 마그네슘 이온 [4]빔을 제공하는 전자 충격 소스로 구성됩니다.빔은 헬륨 버퍼 가스로 채워진 폴 트랩에 주입되며, 이 트랩은 냉각되어 정의된 이온 [5]다발로 축적됩니다.다발은 정전기 4극 벤딩을 통과하고 MR-ToF 영역으로 들어가 감속 및 [4]캡처됩니다.

MR-ToF는 전위가 [4]인가된 4개의 원통형 전극으로 만들어진 2개의 정전기 미러로 구성됩니다.잠재력은 트랩과 초점을 최적화하는 동시에 장치의 중앙 드리프트 영역에 프린지([6]외부 자기장)가 없도록 유지하도록 설정됩니다.이 영역은 전위를 제어하고 광학 감지 영역(ODR)[7] 근처에서 향상된 광자 투명성을 제공하는 메시 전극으로 둘러싸여 있습니다.ODR은 여기된+ Mg 이온이 방출하는 형광 광자를 감지하기 위한 광학 렌즈 시스템과 광전자 증배관(PMT)으로 구성되어 있으며 메시 [8]전극 위에 장착되어 있습니다.이 시스템은 [9]ODR의 이온에서 발생하지 않는 광자를 차단하기 위해 표류 광 차폐로 둘러싸여 있습니다.

협대역 연속파 레이저 빔은 첫 번째 정전기 [10]4극 벤딩에서 쿼츠 윈도우를 통해 설정으로 들어갑니다.그것은 MR-ToF 장치의 축과 겹치며, PMT에서 [4](도플러 이동) 광학 전이 광자와 공명할 때 검출됩니다.

이온 다발은 트랩 내 리프트 메커니즘에 의해 MR-ToF에서 배출되고 두 번째 전자 4극 벤딩을 [4]통과합니다.그런 다음 모니터링할 수 있도록 MCP(Multi-Channel [6]Place Detector)에 기록됩니다.

MICRICLS는 기존에 초미세 측정(예: COLFORD)에 사용되는 형광 공선 레이저 분광 기법의 민감도를 높이는 것을 목표로 합니다.MR-ToF의 모든 회전 동안 이온 다발이 ODR을 통과하기 때문에 더 많은 광자가 기록됩니다.[4]

결과.

현재, MIRACLS 실험은 설계 및 구성되고 있으며, 따라서 시뮬레이션 및 개념 증명 결과만 존재합니다.두 결과 세트 모두 중성자가 풍부한 Mg 및 카드뮴 [6]동위원소에 대해 첫 번째 측정이 수행될 것이라는 예측과 함께 MIRACLS의 잠재력을 보여줍니다.

외부 링크

레퍼런스

  1. ^ "MIRACLS". miracls.web.cern.ch. Retrieved 2023-08-02.
  2. ^ Neugart, R; Billowes, J; Bissell, M L; Blaum, K; Cheal, B; Flanagan, K T; Neyens, G; Nörtershäuser, W; Yordanov, D T (2017-06-01). "Collinear laser spectroscopy at ISOLDE: new methods and highlights". Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. 44 (6): 064002. doi:10.1088/1361-6471/aa6642. ISSN 0954-3899.
  3. ^ Lagaki, V.; Heylen, H.; Belosevic, I.; Fischer, P.; Kanitz, C.; Lechner, S.; Maier, F. M.; Nörtershäuser, W.; Plattner, P.; Rosenbusch, M.; Sels, S.; Schweikhard, L.; Vilen, M.; Wienholtz, F.; Wolf, R. N. (2021-10-21). "An accuracy benchmark of the MIRACLS apparatus: Conventional, single-passage collinear laser spectroscopy inside a MR-ToF device". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 1014: 165663. doi:10.1016/j.nima.2021.165663. ISSN 0168-9002.
  4. ^ a b c d e f Sels, S.; Fischer, P.; Heylen, H.; Lagaki, V.; Lechner, S.; Maier, F. M.; Plattner, P.; Rosenbusch, M.; Wienholtz, F.; Wolf, R. N.; Nörtershäuser, W.; Schweikhard, L.; Malbrunot-Ettenauer, S. (2020-01-15). "First steps in the development of the Multi Ion Reflection Apparatus for Collinear Laser Spectroscopy". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 463: 310–314. doi:10.1016/j.nimb.2019.04.076. ISSN 0168-583X. S2CID 156043276.
  5. ^ Frubose, Clemens Friedrich (26 Sep 2018). "Buffer gas flow simulations for a Paul trap in MIRACLS" (PDF). CERN. Geneva. Department.
  6. ^ a b c Maier, F. M.; Vilen, M.; Belosevic, I.; Buchinger, F.; Kanitz, C.; Lechner, S.; Leistenschneider, E.; Nörtershäuser, W.; Plattner, P.; Schweikhard, L.; Sels, S.; Wienholtz, F.; Malbrunot-Ettenauer, S. (2023-03-01). "Simulation studies of a 30-keV MR-ToF device for highly sensitive collinear laser spectroscopy". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 1048: 167927. doi:10.1016/j.nima.2022.167927. ISSN 0168-9002. S2CID 254957222.
  7. ^ Maier, Franziska Maria (March 2019). "Laser Spectroscopy of Short-Lived- Radionuclides in an Ion Trap: MIRACLS' proof-of-principle experiment and the simulation of the future 30-keV MR-ToF device". Johannes Kepler University Linz.
  8. ^ Lechner, Simon; Fischer, Paul; Heylen, Hanne; Lagaki, Varvara; Maier, Franziska; Plattner, Peter; Rosenbusch, Marco; Sels, Simon; Wienholtz, Frank; Wolf, Robert N.; Nörtershäuser, Wilfried; Schweikhard, Lutz; Malbrunot-Ettenauer, Stephan (2019-08-20). "Fluorescence detection as a new diagnostics tool for electrostatic ion beam traps". Hyperfine Interactions. 240 (1). doi:10.1007/s10751-019-1628-1. ISSN 0304-3843. S2CID 254544306.
  9. ^ Lagaki, V.; Fischer, P.; Heylen, H.; Hummer, F.; Lechner, S.; Sels, S.; Maier, F.; Plattner, P.; Rosenbusch, M.; Wienholtz, F.; Wolf, R.N.; Nörtershäuser, W.; Schweikhard, L.; Malbrunot-Ettenauer, S. (2020). "Stray-light Suppression for the MIRACLS Proof-of-principle Experiment". Acta Physica Polonica B. 51 (3): 571. doi:10.5506/APhysPolB.51.571. ISSN 0587-4254. S2CID 226718972.
  10. ^ Lagaki, Varvara (28 Apr 2021). "Development of an Electrostatic Ion Beam Trap for Laser Spectroscopy of Short-lived Radionuclides" (PDF). PhD : University of Greifswald.