Fragmentudskiller
Den Fr agment S eparator eller FRS er en eksperimentel anordning placeret på GSI i Darmstadt , Tyskland .
Det bruges til at producere såkaldte sekundære partikelstråler fra de primære bjælker leveret af GSI SIS Synchrotron .
Princip
Den sekundære stråle produceres ved interaktion mellem den accelererede stråle, der kommer fra synkrotronen, og et såkaldt produktionsmål . Denne interaktion resulterer i mange fragmenter (det vil sige massekerner, der er mindre end eller lig med bjælkens). Vi taler om en produktionsmetode ved fragmentering . De ioner, der produceres i reaktionen inkluderet i den begrænsede accept af spektrometeret (15 mrad), dvs. hvis retning og hastighed er kompatible med indgangsvinduet for FRS, udsættes derefter for separationsprocessen under flyvning .
Essensen af denne enhed består af en række magneter. De fire hoveddipoler gør det muligt at afbøje de producerede fragmenter (tunge ioner) i henhold til deres magnetiske stivhed (knyttet til hastigheden og forholdet mellem massen og ladningen af den betragtede ion). De ekstra magneter har højere ordensmagnetiske felter (quadrupoles og sextupoles) til at forfine strålens sti og fokusere den på strategiske steder langs stien til fragmenterne.
Krumningsradien ρ af banen for et fragment af hastighed βγ (målt fra flyvningstidspunktet) udledes af de "spor", der er tilbage i de forskellige detektorer (scintillatorer og ioniseringskamre). Det effektive magnetfelt B i magneter er etableret af Hall-sonder.
Disse elementer indgår i den væsentlige formel til bestemmelse af massen A og ladningen Z for et fragment:
Endvidere bestemmes ladningen Z for et fragment ud fra dets energitab i ioniseringskamrene ved anvendelse af Bethe-Bloch-formlen.
Masseforhold-forholdet og selve ladningen evalueres uafhængigt, og det er muligt at tildele A og Z deres nøjagtige værdi, da de formodes at være heltal. Ved at vende formlen gør det det muligt at få en størrelsesorden i hastighedsmålingens nøjagtighed.
Ansøgninger
Den ekstraordinære længde af dette massespektrometer (74 meter) muliggør en perfekt identifikation af de producerede fragmenter (i masse og i ladning) og en præcis måling af deres hastighed. Brugeren kan derfor vælge en præcis type fragment og rette det mod et eksperimentelt område, der kræver en eksotisk stråle (for eksempel at studere vigtige fænomener inden for astrofysik).
Det er også muligt at bruge FRS som sådan (med tilvejebringelse af mellemliggende detektorer til magneterne) til at studere både de relative overflader og de langsgående hastighedsfordelinger af fragmenterne produceret under en reaktion af teknisk interesse. (Som dem, der vil tage placeres i atomreaktorer styret af accelerator - ADS) eller grundlæggende (for at begrænse de teoretiske modeller på ligningen af nukleart stofs tilstand).
Se også
- (i) FRS