빔 분리의 원리

초전도 사극자석을 이용한 높은 질량 및 모멘텀 분해능의 방사성 동위원소 빔 분리기 설계 연구 황 지 광, 노 선 영, 김 은 산, 경북대학교 가속기 물리 연구실 대구 광역시 북구 산격 3동 1370번지 702-701 경북대학교 제1과학관 214호 K. Hatanaka 오사카 대학 핵 물리 연구소(RCNP) RCNP, Osaka University, 10-1 Mihogaoka, Ibaraki, Osaka, 567-0047. Abstract 사이클로트롞에서 발생되는 높은 에너지의 12C6+을 타켓에 입사시켜 방사성 동위원소를 발생시키는 방식인 Projectile Fragment 방식은 많은 중이온 가속기에서 사용되고 있다. 우리는 이러핚 방사성 동위원소 발생 및 분리를 위핚 필요핚 빔 분리기의 설계를 수행 하였다. 우리가 설계핚 빔 분리기는 높 은 모멘텀 및 질량 분해능와 높은 acceptance를 가지기 위하여 상대적으로 큰 빔 파이프 지름을 가지는 초전도 사극자석 12개와 높은 Magnetic rigidity를 가지는 이극자석 2개와 Homogeneous 핚 Degrader 를 가지도록 설계 되었다. 이번 포스터 발표에서는 이러핚 빔 분리기의 빔 분리 결과 등을 자세하게 다 루었다.. 1. 빔 분리의 원리. 2. 타켓의 선택. Primary beam 이 타켓 에 부딪히면 이차 빔이 생성된다.. 초기에 Primary 빔이 타켓에서 입사되면 우리가 분리하고자 하는 빔 이외에 여러 가지 다른 이온들이 발생하게 된다. 이 때에 타켓에 두께 에 따라서 발생하는 이온의 비율 및 에너지 분포가 달라지게 되는데 이를 조사하여 타켓의 두께 및 종류를 결정하였다.. Δp, Δm>0 2차 빔. Δp, Δm=0. Primary 빔 (12C with 430MeV/u). Δp, Δm<0 베릴륨 타켓. 2차 빔. 이차 빔은 첫 번째 이극 자석에서 모멘텀 및 질량에 따라서 서로 다른 경로로 휘게 된다.. Primary 빔 (12C with 430MeV/u) 베릴륨 타켓. 질량 및 전하에 따라 에너지 손실이 발생한다.. 그림. 타켓 뒤에서의 여러 이온의 에너지 분포. 알루미늄 Degrader. Degrader에서 달라진 에너지 때문에 두 번째 이극 자석에서 서로 다른 질량을 가지는 이온을 구분 할 수 있다.. Lay out of the In-flight separator 12Be4+. Primary beam 12 6+ ( C , 430MeV) Target. 9Li3+ 6He2+. 그림. Be 타켓의 두께에 따른 9Li3+ 발생량. 디자인 한 빔 분리기의 특성 1.ρ = 10 m (A/Z=3), Sector angle=30 [deg] 2.Mirror symmetry 디자인 3. 더 긴 길이의 defocusing magnet 4. Aluminum homogeneous degrader 5. Beryllium Target 6.Carbon 12 [Primary beam] 7.Secondary beam : 9Li3+. First order envelope without degrader. A x   ( x |  m )  0.2341 A A | (x | m ) | R  165.12 2( x | x) x0. 이번 계산에서는 우리가 사용한 값은d/R=1/2 이다.. ΔA=1. ΔA=2. Degrader의 두께는 다음의 식으로 제한 된다.. Eexit. First order trajectories with degrader x0=2mm y0=2mm,Φ= ± 20 mrad, θ =± 20 mrad, δE=± 3%, Secondary beam : 9Li3+. d 1/   E0 (1  ) R. where E0: Degrader 입구에서의 빔 에너지 d: Degrader 의 두께 R: ion의 Range γ: 물질에 의해 정해지는 상수. 만약 우리가 분리하고자 하는 빔을9Li3+ 이라고 가정하면 질량차이에 의해 ΔA x 23.41cm 만큼의 x방향 궤도 차이가 발생한다. (x0=2 mm) Primary beam: 12C6+ with 430MeV/u Secondary beam: 9Li3+ Energy acceptance: ± 3% Angular acceptance : 20 mrad Energy degrader : Uniform thickness (d/R=0.5) Energy dispersion: -1.599 m Mass dispersion: 2.1071 m E/ΔE (x0=0.5mm): 921 (d/R=0.5; without energy straggling) A/ΔA (x0=0.5mm): 658 (d/R=0.5; without energy straggling) Path length : 29.772m.