Тяжело Ионный Прототип ТИПр-1

Тяжело Ионный Прототип ТИПр-1 – это линейный ускоритель тяжелых ионов с пространственно-однородной квадрупольной фокусировкой (ПОКФ), обеспечивающий ускорение до энергии 101 кэВ/нуклон пучков ионов с широким диапазоном масс от C⁺ до U⁴⁺, с током ускоренного пучка ионов в несколько миллиампер (рисунок 1)

Рисунок 1. Внешний вид линейного ускорителя ТИПр-1

Ускоритель включает:

• Инжектор, состоящий из вакуумно-дугового источника ионов металлов (MEVVA) либо дуаплазмотрона и электростатической ускорительной трубки. MEVVA обеспечивает генерацию пучков длительностью от 15 до 450 мкс с частотой посылов до 12.5 импульсов/с, с общим током пучка до 200 мА. Дуоплазматрон обеспечивает генерацию пучков ионов газов длительностью 60 мкс, частотой посылов до 1 имп/сек, с общим током пучка до 200 мА. Два данных источника способны обеспечить генерацию пучков ионов практически всех элементов таблицы Менделеева
• Канал согласования пучка с ускоряющей структурой (две электростатические линзы)
• Ускоряющую структуру с ПОКФ, работающей на частоте 27,7 МГц
• Канал вывода пучка, состоящего из трех магнитных квадрупольных линз с максимальным градиентом магнитного поля 12 Тл/м, камеры наблюдения пучка и мишенной камеры, разработанной для экспериментов на пучках ионов с высокими энергиями

Структура линейного ускорителя ТИПр-1 показана на рисунке 2, параметры приведены в таблице 1.

Обозначения: 1 – инжектор; 2 – камера наблюдений А; 3 – электростатические линзы; 4 – ускорительная структура ПОКФ; 5 – мишенная камера, Л1,Л2,Л3 – квадрупольные линзы

Рисунок 2. Структура ТИПР-1.

На линейном ускорителе тяжелых ионов ТИПр-1, проводятся имитационные эксперименты с реакторными материалами и работы по модификации свойств материалов ионными пучками. Облучение образцов осуществляется пучками ионов железа, ванадия, титана и азота. Эксперименты проводятся как на выходе ускорителя, так и на выходе инжектора на пучках с энергией 40-80 кэВ·Z, где Z – заряд иона. Конечной целью проводимых работ является разработка методики и проведение ускорительного эксперимента по оценке радиационной повреждаемости конструкционных материалов и исследование методом автоионной микроскопии распределения легирующих и примесных элементов в аустенитных и ферритно-мартенситных сталях, включая ДУО. Для этого на выходе ускорителя установлена разработанная в ИТЭФ нагреваемая мишень для проведения облучения образцов при заданной температуре. Измененные свойства облученных образцов изучаются в лаборатории Атомно-масштабных исследований ИТЭФ с использованием томографического атомного зонда и просвечивающего электронного микроскопа.

Кроме того, на установке планируется продолжение работ по исследованию энергетических потерь тяжелых ионов в плазме. Первые экспериментальные данные по взаимодействию пучка ионов Cu с плазмой, образованной сильноточным разрядом в газе водорода и азота, продемонстрировали существенный рост тормозной способности водородной плазмы по сравнению с холодным, не ионизованным веществом (минимум в 5 раз). Полученные на ускорителе ТИПр экспериментальные данные для ионов меди с энергией 101 кэВ/нуклон внесены в объединенную всемирную базу данных «Stopping Power for Light and Heavy Ions» (http://www.exphys.uni-linz.ac.at/STOPPING/).