Rozdział 5. Detekcja ciężkich jonów

Podobne dokumenty
Pojęcia podstawowe 1

( ) ( ) ( τ) ( t) = 0

Identyfikacja cząstek

ĆWICZENIE 7 WYZNACZANIE LOGARYTMICZNEGO DEKREMENTU TŁUMIENIA ORAZ WSPÓŁCZYNNIKA OPORU OŚRODKA. Wprowadzenie

WYKŁAD FIZYKAIIIB 2000 Drgania tłumione

ψ przedstawia zależność

Matematyka ubezpieczeń majątkowych r. ma złożony rozkład Poissona. W tabeli poniżej podano rozkład prawdopodobieństwa ( )

DYNAMIKA KONSTRUKCJI

Eksperymenty z wykorzystaniem wiązek radioaktywnych

Metody Lagrange a i Hamiltona w Mechanice

C d u. Po podstawieniu prądu z pierwszego równania do równania drugiego i uporządkowaniu składników lewej strony uzyskuje się:

Fragmentacja pocisków

Pobieranie próby. Rozkład χ 2

Eksperymenty z wykorzystaniem wiązek radioaktywnych

PIERWIASTKI W UKŁADZIE OKRESOWYM

Jądra dalekie od stabilności

Układ okresowy. Przewidywania teorii kwantowej

LABORATORIUM PODSTAWY ELEKTRONIKI Badanie Bramki X-OR

Badanie Gigantycznego Rezonansu Dipolowego wzbudzanego w zderzeniach ciężkich jonów.

CHEMIA KWANTOWA Jacek Korchowiec Wydział Chemii UJ Zakład Chemii Teoretycznej Zespół Chemii Kwantowej Grupa Teorii Reaktywności Chemicznej

WSTĘP DO ELEKTRONIKI

UKŁAD OKRESOWY PIERWIASTKÓW

Wykład 4 Metoda Klasyczna część III

4.2. Obliczanie przewodów grzejnych metodą dopuszczalnego obciążenia powierzchniowego

PODSTAWY CHEMII KWANTOWEJ. Jacek Korchowiec Wydział Chemii UJ Zakład Chemii Teoretycznej Zespół Chemii Kwantowej Grupa Teorii Reaktywności Chemicznej

POMIAR PARAMETRÓW SYGNAŁOW NAPIĘCIOWYCH METODĄ PRÓKOWANIA I CYFROWEGO PRZETWARZANIA SYGNAŁU

Wiązki Radioaktywne. wytwarzanie nuklidów dalekich od stabilności. Jan Kurcewicz CERN, PH-SME. 5 września 2013 transparencje: Marek Pfützner

ODPOWIEDZI I SCHEMAT PUNKTOWANIA POZIOM ROZSZERZONY

LNL Legnaro, IFIC Valencia, GSI, ZFJA. Ernest Grodner Weryfikacja hipotezy udziału kolektywnych bozonów w rozpadzie beta 62 Ga

Zauważmy, że wartość częstotliwości przebiegu CH2 nie jest całkowitą wielokrotnością przebiegu CH1. Na oscyloskopie:

Podstawy fizyki subatomowej. 3 kwietnia 2019 r.

MAKROEKONOMIA 2. Wykład 3. Dynamiczny model DAD/DAS, część 2. Dagmara Mycielska Joanna Siwińska - Gorzelak

ROCZNIKI INŻYNIERII BUDOWLANEJ ZESZYT 7/2007 Komisja Inżynierii Budowlanej Oddział Polskiej Akademii Nauk w Katowicach

Wykład 6. Badanie dynamiki zjawisk

Detekcja promieniowania elektromagnetycznego czastek naładowanych i neutronów

Spektroskopia jader neutrononadmiarowych od kuchni. Krzysztof Miernik

Elektronowa struktura atomu

Układ okresowy. Przewidywania teorii kwantowej

Chemia nieorganiczna. Copyright 2000 by Harcourt, Inc. All rights reserved.

Jądra o wysokich energiach wzbudzenia

MAKROEKONOMIA 2. Wykład 3. Dynamiczny model DAD/DAS, część 2. Dagmara Mycielska Joanna Siwińska - Gorzelak

I. KINEMATYKA I DYNAMIKA

Opracowała: mgr Agata Wiśniewska PRZYKŁADOWE SPRAWDZIANY WIADOMOŚCI l UMIEJĘTNOŚCI Współczesny model budowy atomu (wersja A)

Politechnika Wrocławska Wydział Elektroniki, Katedra K-4. Klucze analogowe. Wrocław 2017

Niezawodność elementu nienaprawialnego. nienaprawialnego. 1. Model niezawodnościowy elementu. 1. Model niezawodnościowy elementu

Reakcje jądrowe. X 1 + X 2 Y 1 + Y b 1 + b 2

Chemia nieorganiczna. Pierwiastki. niemetale Be. 27 Co. 28 Ni. 26 Fe. 29 Cu. 45 Rh. 44 Ru. 47 Ag. 46 Pd. 78 Pt. 76 Os.

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Skręcalność właściwa sacharozy. opiekun ćwiczenia: dr A. Pietrzak

Wstęp do fizyki jądrowej Tomasz Pawlak, 2013

Egzotyczne przemiany jądrowe na fotografiach z OTPC

Gr.A, Zad.1. Gr.A, Zad.2 U CC R C1 R C2. U wy T 1 T 2. U we T 3 T 4 U EE

Pomiar maksymalnej energii promieniowania β

Ćwiczenie nr 5. Pomiar górnej granicy widma energetycznego Promieniowania beta metodą absorpcji.

Rozdział 8. Przykłady eksperymentów

Doświadczenie nr 7. Określenie średniego czasu życia mionu.

WNIOSKOWANIE STATYSTYCZNE

2.1 Zagadnienie Cauchy ego dla równania jednorodnego. = f(x, t) dla x R, t > 0, (2.1)

Promieniowanie jonizujące

Inne koncepcje wiązań chemicznych. 1. Jak przewidywac strukturę cząsteczki? 2. Co to jest wiązanie? 3. Jakie są rodzaje wiązań?

POLITECHNIKA ŚLĄSKA W GLIWICACH WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA i ENERGETYKI INSTYTUT MASZYN i URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH

Przemieszczeniem ciała nazywamy zmianę jego położenia

Doświadczenie nr 6 Pomiar energii promieniowania gamma metodą absorpcji elektronów komptonowskich.

Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechniki Wrocławskiej STUDIA DZIENNE. Przełącznikowy tranzystor mocy MOSFET

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

specyfikacji i estymacji modelu regresji progowej (ang. threshold regression).

Wykład 6. Badanie dynamiki zjawisk

Część I. MECHANIKA. Wykład KINEMATYKA PUNKTU MATERIALNEGO. Ruch jednowymiarowy Ruch na płaszczyźnie i w przestrzeni.

( 3 ) Kondensator o pojemności C naładowany do różnicy potencjałów U posiada ładunek: q = C U. ( 4 ) Eliminując U z równania (3) i (4) otrzymamy: =

Co to są jądra superciężkie?

Jądra dalekie od stabilności

Dendrochronologia Tworzenie chronologii

Tomasz Szumlak WFiIS AGH 11/04/2018, Kraków

VII.5. Eksperyment Michelsona-Morleya.

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 96: Dozymetria promieniowania gamma

Metody prognozowania: Szeregi czasowe. Dr inż. Sebastian Skoczypiec. ver Co to jest szereg czasowy?

LINIA DŁUGA Konspekt do ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu TECHNIKA CYFROWA

Całka nieoznaczona Andrzej Musielak Str 1. Całka nieoznaczona

Układy sekwencyjne asynchroniczne Zadania projektowe

20. Wyznaczanie ciepła właściwego lodu c pl i ciepła topnienia lodu L

Wykład FIZYKA II. 3. Magnetostatyka. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Wrocław, DIALIZA 1. OPIS PROCESU

RADIOMETR Colibri TTC

Rozkład i Wymagania KLASA III

PROFIL PRĘDKOŚCI W RURZE PROSTOLINIOWEJ

drgania h armoniczne harmoniczne

PROGNOZOWANIE I SYMULACJE. mgr Żaneta Pruska. Ćwiczenia 2 Zadanie 1

Struktura elektronowa

Dozymetria promieniowania jonizującego

Marek Kowalski

Zderzenia relatywistyczne

Zapomniane twierdzenie Nyquista

E5. KONDENSATOR W OBWODZIE PRĄDU STAŁEGO

OŚRODKI JEDNOSKŁADNIKOWE

Reakcje jądrowe. kanał wyjściowy

Parametryczny koder mowy - wokoder. Synteza mowy w odbiorniku: d=1 - mowa dźwięczna (T 0 = okres tonu krtaniowego) d=0 - mowa bezdźwięczna

Wpływ stanu nawierzchni drogi na hałas samochodowy

Skręcenie wektora polaryzacji w ośrodku optycznie czynnym

Theory Polish (Poland)

13. Optyczne łącza analogowe

Wyznaczanie bezwzględnej aktywności źródła 60 Co. Tomasz Winiarski

Transkrypt:

Rozdział 5 Deekcja i idenyfikacja jonów 63 Deekcja ciężkich jonów Do rejesracji jonów sosuje się klasyczne meody deekcji cząsek naładowanych. Najczęściej spoykane rodzaje deekorów o : Scynylaory (plasik) pomiar czasu i położenia. De. gazowe (komory jonizacyjne) pomiar sra energii (i położenia). De. druowo-gazowe (komory druowe) pomiar położenia. De. krzemowe pomiar energii, sra energii, czasu i położenia. deekory monoliyczne i paskowe są częso wykorzysywane jednocześnie do rejesracji jonów i ich rozpadów. Nie będziemy u szczegółowo opisywać konsrukcji i działania ych deekorów. W dalszej części omówimy jedynie komorę jonizacyjną i problem różnicy między sraą energii a energią zdeponowaną. 64

Zasada idenyfikacji jonów Do najważniejszych zale meody fragmenacji pocisków należy możliwość pełnej i jednoznacznej idenyfikacji pojedynczych jonów w locie. Zasada ej idenyfikacji opiera się na pomiarze szywności magneycznej, czasu przelou i sra energii ( TOF E), a czasem akże całkowiej energii kineycznej TKE., x, x TOF E TKE E + EK E K 65 Czas przelou TOF pozwala obliczyć prędkość jonu i jej funkcje : υ l TOF ; β υ ; c γ β. Warość pozwala wedy określić sosunek A/Q jonu : [Tm] 3.07γ β A Q (parz sr. 4). Sraa energii jonu w deekorze E pozwala obliczyć Z : de E x Z f ( υ) (parz sr. 87). dx Całkowia energia kineyczna (TKE) zależy od masy jonu i jego prędkości : TKE E mc mc ( γ ) Au c ( γ ). 66

Pomiar szywności magneycznej Warość wyznacza się na podsawie pomiarów położenia jonu (w płaszczyźnie dyspersyjnej) przed (x ) i po (x ) przejściu przez sekcję dipolową oraz ze znajomości wielkości 0 na osi opycznej. V 0 D Macierz opyczna dla sekcji dipolowej (sr. 47) : M W V D'. 0 0 Wynika z niej, że : x V x + Dδ ( B ), czyli Pomiary TOF E ρ δ ( ) 0 0 0 + ( x D ( x D V x ), V x). Czasem (np. gdy x x 0) wysarczy przybliżenie 0, w przeciwnym wypadku konieczna jes znajomość paramerów jonowo-opycznych (D i V) sekcji dipolowej! 67 Pomiar czasu przelou między dwoma deekorami TOF START TAC/TDC Pomiar czasu rozpoczynamy sygnałem z deekora za sekcją dipolową, gdyż dociera am mniej cząsek. k a( ) START + b, + T. k START + T, T, T czasy propagacji sygnałów zależne od długości kabli. k a + T T ) + b a( TOF + T T ) +, a, b, T, T są sałe ( b ~ TOF a~ k + b. 68

Efek propagacji sygnału w deekorze W dużych deekorach czas propagacji sygnału w samym deekorze (zależny od pozycji jonu) może być na yle duży, że nie można go zaniedbać przy wyznaczaniu TOF. Przy okazji zjawisko o daje możliwość pomiaru pozycji. Przykład : scynylaory plasikowe w FRS (grubość 5 mm, szerokość ok. 0 cm). L TOF L x x R R Sygnały z każdego końca docierają do zegara (TAC/TDC) po czasach : d / x d / x R + + T, ~ R R + + T, d szerokość deekora, c ~ R c c d / + x d / + x ~ prędkość propagacji L + ~ + TL, L +, c ~ + T sygnału w deekorze, L c T czas propagacji w kablach (sały). 69 Z różnicy czasów między lewym a prawym końcem deekora można wyznaczyć pozycję x : x c~ LR L R T + LR, 64748 T L TR c~ + LR, 64748 T LR L R x T a LR + b, x a LR b x +. L TR Z różnicy czasów między lewymi (prawymi) końcami można wyznaczyć TOF : x x d d LL L L + + + L L ~ ~ ~ ~ T T c c c c x x TOF + ~ ~ + consl. c c x x d. ~ ~ ~ d ~ x x RR R R + + + TR TR TOF + + cons ~ ~ R c c c c c c Suma powyższych wyrażeń nie zależy już od położenia : TOF ( LL + RR ) + cons. 70

Pomiar czasu przelou względem impulsów W laboraoriach cykloronowych do pomiaru czasu przelou można wykorzysać, zamias dwóch deekorów, jeden deekor jonów i sygnał wysokiej częsości () cykloronu, kóry jes związany z czasem padania pocisków na arczę. arcza TOF START k a( ) START + b, TAC/TDC k różnica ( START ) związana jes z czasem przelou jonów od arczy do deekora. 7 Sekwencja czasowa sygnałów : Generaor T ν / pocisk na arczy T p produk w deekorze START TOF START p T + TOF T + n START T + n TOF + cons. T TOF Uwaga: warość T p ( faza cyklu przyspieszania) musi być sała! p 7

Czas przelou względem z degraderem Meoda pomiaru czasu względem dosarcza warości TOF na odcinku od arczy do deekora. Jeśli na drodze jonów znajduje się degrader należy wziąć pod uwagę fak, że jony mają przed nim inną prędkość niż za nim. arcza degrader υ s TOF + υ s Do indenyfikacji porzebna jes zazwyczaj prędkość υ w końcowej części separaora : s s υ TOF +,. υ υ czyli υ s + s TOF υ Przy sosunkowo niskich energiach (cykloron) możemy przybliżyć : mυ υ υ. q υ s + s TOF 73 Pomiar sra energii w deekorze krzemowym Przykład : deekor Si o grubości 300 µm (70 mg/cm ) w GANIL Fragmeny 3 Sn @ 60 A MeV bez degradera Liczba Z wyznaczona na podsawie warości E i prędkości jonu : Z E f (υ) Ne Sn 74

Pomiar sra energii w deekorze jonizacyjnym Przykład : MUSIC chamber w GSI (M. Pfüzner i in., NIM B86 (994) 3 ) E r 75 Rozrzu sra energii w komorze MUSIC wg modelu Bohra ( sr. 94) Gdyby aki deekor mierzył sraę energii, rudno byłoby oddzielić jony różniące się liczbą Z o jeden! S Cl Ar Wynik pomiaru 76

W przypadku jonów cięższych byłoby jeszcze gorzej! Ale rozdzielczość deekora MUSIC jes znacznie lepsza Te I Xe 77 Wniosek : energia zdeponowana w deekorze ma inny rozkład niż energia sracona. W wyniku zderzeń jonu z elekronami w gazie, niekóre z nich uzyskują ak dużą energię, że uciekają z akywnej objęości deekora. Wpływa o na warość energii zdeponowanej (nieznacznie) i na jej rozkład (znacznie). Obcięy model Behego-Bohra H. Bichsel w pracy NIM B86 (994) 3 Założenie : przekrój czynny na zderzenie jonu z elekronem jes obcinany (0) dla energii elekronu E > E d zależnej od geomerii deekora. Warość E d rakujemy jako wolny paramer. Największa energia jaką elekron może uzyskać w wyniku zderzenia : mec β EM, gdzie β jes prędkością jonu. Przyjmujemy więc Ed E M. β Wówczas średnia energia zdeponowana w deekorze o grubości x i gęsości ρ : E BB π Z ρ x ln β 4 4 N Ae d M d Z β p mec Ad I E E, 78

Podsawiając warości sałych i kładąc d ρ x orzymujemy : E BB Z E E d M d d 0.307 Z p ln MeV. Ad I β β [g/cm ] Należy zauważyć, że dla E d E M powyższa formuła przechodzi we wzór Behego opisujący sraę energii jonu w deekorze (absorbencie) sr. 87. Wariancja rozkładu energii zdeponowanej w obcięym modelu B-B wynosi : σ BB 0.57 Z p Z A d d E E d M β / d MeV. β [g/cm ] W granicy E d E M dosajemy wzór Bohra na rozrzu sra energii (sr. 94). 79 Porównanie modelu B-B z doświadczeniem : Behe-Bohr dla sra energii E d 80 kev E d 90 kev Obcięy Behe- Bohr dla energii zdeponowanej E d 0 kev 80

Przykłady idenyfikacji Widmo surowych paramerów E TOF E Fragmeny 86 Kr, GANIL A Q Przy zamknięych szczelinach i małych prędkościach : A Q 3.07γβ TOF A Q c, A Q + c Q TOF (względem ) 8 8

Bezwzględne warości Z i A/q Fragmeny 86 Kr, GANIL A/q.33 A/q.5 83 Idenyfikacja z czasem przelou względem Fragmeny 58 Ni @ 60 AMeV, MSU, IX 004 Separaor A900 usawiony na 50 Fe, brak degradera, szczeliny przymknięe: p/p 0.5% /RF 4 ns 56 Ni 50 Fe Do pomiaru TOF wykorzysywany jes co drugi impuls. A Q 84

Bez degradera arcza Be 75 mg/cm Degrader w ognisku środkowym arcza Be 705 mg/cm, degrader Al 450 mg/cm 50 Fe 49 Mn 48 Cr 85 Usawienie na 45 Fe, degrader w ognisku środkowym, rzeczywisy czas przelou (scynylaor Si) 4 V i 44 Mn są już niezwiązane! Wąskie szczeliny : p/p 0.5% 86

Fragmeny 76 Ge, GANIL (M. Sawicka, rozprawa dokorska) Wybór sanu ładunkowego 0e e 0e E Z TKE A B A Q ρ Q A A Q 87 Idenyfikacja poprzez izomery mikrosekundowe Deekory promieniowania γ umieszczone są w pobliżu miejsca zarzymywania jonów. Rejesrują one foony ylko w czasie ~ 0 µs po zarzymaniu jonu. Przykład : widmo γ skorelowane z jonami 70 Ni 70 Ni projekcja na oś energii 88

Fragmeny 08 Pb, GSI (M. Pfüzner i in., PRC65 (00) 064604) Wybór sanu ładunkowego Hf Ta Sama komora jonizacyjna nie wysarcza do rozdzielenia liczb Z Idenyfikacja nuklidu bez pomiaru E E Widmo γ skorelowane z jonami 77 Ta γ 89