NEC 9SDH-2 3 MV 串級靜電加速器

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加速器實驗室

 

9SDH-2 加速器

 

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中央研究院物理研究所的 NEC 9SDH-2 3 MV 串級靜電加速器其構造如圖所示,其中各組件的功能茲簡述如下:

離子源:

中央研究院物理所的 9SDH-2 串級靜電加速器具有兩個負離子源,一為  SNICSSource of Negative Ion by Cesium Sputtering簡稱 SNICS離子源:採用固體材料為陰極,可產生多種不同的陰離子(其適用的元素範圍自氫至金);另一為   Alphatrosscharge exchange RF ion source簡稱 Alphatross)離子源:採用氣體材料為陰極,以產生氦三與氦四的陰離子為主。

 

加速器本體:

9SDH-2 串級靜電加速器係為美國 NEC 公司所設計製造的加速器,其係利用靜電場來加速帶電粒子,最高終端電壓為 3 MV。離子源所產生的射束,經由偏轉磁鐵偏折後,到達高電壓端處,藉由位於該處的電荷剝離器剝掉離子上的電子,而使該離子由帶負電的陰離子變成帶正電的陽離子,而該等陽離子再經由高壓端向另一端加速,而成高速陽離子射束。加速管本體與高壓端通常置於一高壓鋼筒內,筒內充以高壓絕緣氣體(六氟化硫,SF6)。高壓端內的電荷剝離裝置具有碳膜及氮氣兩種型式,其用以將陰離子轉變為陽離子。

加速器本體的真空度的都維持在 10-7 ~ 10-8 torr 之間,而裝置量測系統的靶室則維持在 ~ 10-7 torr。在此高真空度之下,帶電粒子幾乎不會與氣體分子碰撞,而能順利在電場中運動。

離子的種類可以利用加速器的偏轉磁鐵來篩選,而離子的質量與磁力的關係可以由下式表示:

                         

其中  為離子質量, 為離子速度, 為離子偏轉的曲率半徑, 為離子電荷量, 為磁場強度。所以在固定的曲率半徑時,不同質量的離子,只能通過具有特定磁場強度的分析磁鐵。 在 90o 磁鐵後,裝置有一組的狹縫silt,藉由狹縫的開口大小來加以限制入射離子曲率半徑與離子電流,以達到篩選入射離子的能量與種類的作用。

通過 90o 磁鐵後的入射離子束,再經由分析磁鐵將離子束引入 0o 射束線,並利用四極磁鐵(quadrupole)來進行離子束聚焦的動作,同時,使用位於四極磁鐵後的狹縫來校準與限制入射的離子束電流強度,使離子束能直接進入偵檢系統內,以便進行實驗的量測工作。

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