Separator de fragmente
Fr agment S eparator sau FRS este un dispozitiv experimental amplasat la GSI din Darmstadt , Germania .
Este folosit pentru a produce așa-numitul secundar de particule grinzi din primare grinzile livrate de GSI SIS Synchrotron .
Principiu
Fasciculul secundar este produs prin interacțiunea dintre fasciculul accelerat care vine de la sincrotron și așa-numita țintă de producție . Această interacțiune are ca rezultat numeroase fragmente (adică nuclee de masă mai mici sau egale cu cele ale fasciculului). Vorbim despre o metodă de producție prin fragmentare . Ionii produși în reacție incluși în acceptarea limitată a spectrometrului (15 mrad), adică a căror direcție și viteză sunt compatibile cu fereastra de intrare a FRS, sunt apoi supuși procesului de separare în zbor .
Esența acestui dispozitiv constă într-o succesiune de magneți. Cei patru dipoli principali fac posibilă devierea fragmentelor produse (ioni grei) în funcție de rigiditatea lor magnetică (legată de viteză și de raportul dintre masă și sarcina ionului luat în considerare). Magneții suplimentari au câmpuri magnetice de ordin superior (cvadrupole și sextupole) pentru a rafina traiectoria fasciculului și a-l focaliza în locuri strategice în calea fragmentelor.
Raza de curbură ρ a traiectoriei unui fragment de viteză βγ (măsurată din timpul zborului) este dedusă din „urmele” rămase în diferiții detectoare (scintilatoare și camere de ionizare). Câmpul magnetic efectiv B din magneți este stabilit de sondele Hall.
Aceste elemente intră în formula esențială pentru determinarea masei A și a sarcinii Z a unui fragment:
Mai mult, sarcina Z a unui fragment este determinată de pierderea de energie a acestuia în camerele de ionizare, utilizând formula Bethe-Bloch.
Raportul masă-încărcare și sarcina în sine sunt evaluate independent și este posibil să se atribuie valorilor lor exacte A și Z , deoarece se presupune că sunt numere întregi. Inversarea formulei face posibilă obținerea unui ordin de mărime în precizia măsurării vitezei.
Aplicații
Lungimea excepțională a acestui spectrometru de masă (74 de metri) face posibilă o identificare perfectă a fragmentelor produse (în masă și în sarcină) și o măsurare precisă a vitezei acestora. Prin urmare, utilizatorul poate selecta un tip precis de fragment și îl poate direcționa către o zonă experimentală care necesită un fascicul exotic (pentru a studia fenomene importante în astrofizică, de exemplu).
De asemenea, este posibil să se utilizeze FRS ca atare (cu furnizarea de detectori intermediari pentru magneți), pentru a studia atât abundențele relative, cât și distribuțiile de viteză longitudinală ale fragmentelor produse în timpul unei reacții de interes tehnic. loc în reactoarele nucleare pilotate de accelerator - ADS) sau fundamental (pentru a constrânge modelele teoretice privind ecuația stării materiei nucleare).
Vezi și tu
- (în) FRS