. - Институт Ядерной Физики им.Г.И.Будкера СО РАН
реклама
Статус центра «Геохронологии кайнозоя» для научной д у сеcсии BINP 23 января 2009г. Пархомчук В.В. ПОЛОЖЕНИЕ о Центре коллективного пользования СО РАН «Геохронология» 1. Общие положения 1.1. Центр коллективного пользования «Геохронология» (далее ЦКП или Центр) образован с целью совместного использования уникального дорогостоящего научного оборудования. Ц Центр является структурным подразделением Института И Археологии А и Этнографии Э ф СО РАН без права юридического лица. ЦКП работает под научно-методическим руководством Объединенного ученого совета наук о Земле, Объединенного ученого совета по гуманитарным наукам СО РАН и на условиях, определенных настоящим Положением. Институт Археологии и Этнографии предоставляет в коллективное пользование ускорительный масс-спектрометр (AMS), разработанный и изготовленный ИЯФ СОРАН по заказномуу проекту р у СОРАН и переданный на баланс ИАЭТ и Палeонтологическую лабораторию, приобретенную централизовано для ЦКП. Институт Геологии и Минералогии предоставляет в коллективное пользование оборудование для радиационного радиоуглеродного датирования (КВАНТУЛУС), термолюминесцентного датирования (РИЗО) и палеомагнитную лабораторию, которые также централизовано приобретены для ЦКП. AMS в апреле 2008 перед переездом в здание ЦКП Переезд р д апрель р 2008 AMS На новом месте Принцип 14С датировки AMS 12С 89.9% ,13С 1.1% стабильные изотопы 14С распадается со временем τ1/2=5700 лет 14C генерируется в атмосфере космическими лучами в количестве:1.2×10-12 (14С/12С) В 1 мг «живого углерода» в массе растения потребляющего С02 содержится 5.2*1019 стабильных атомов 12С и 6.2*107 атомов изотопа 14С В 50000 летнем углероде содержится те-же 5.2*1019 атомов стабильного 12С и и только 1.4*105 атомов изотопа 14С необходимый вес для набора статистики N=104 за 1 час, для 1% статистической точности активность 1 мг современного С 1.2 расп./час (нужно 8 г) активность 1 мг 50000 летнего С 2.8Е-3 расп./час (нужно 3500 г) источник на 1 мг С дает 30 мкА С- ионов –расходует 0.012 мг/час образца (на 80 часов работы) время для набора 1% статистики современный С даст 8×105 ионов/час 0.012 часов Старый- 50000 летний 1.8×103 14С+3 ионов/час 5.4 часа Радиоуглеродная датировка Космическое излучение это источник пополнения в атмосфере изотопа 14С нейтроны азот превращают в→14С n+14N→p+14C Пик атомных испытаний (1965) нейтронное й облучение атмосферы отношение 13C/12C в атмосфере 1.1%. 12 отношение 14C/12C в атмосфере 1.2*10 1 2*10-12 Sample fractionation The shift in the 14C/12C ratio is about twice the shift in the 13C/12C ratio. The ratio 13C/12C for PDB standard: 1.12372% Marine reservoir correction Radiocarbon ages of samples formed in the ocean are ggenerallyy several hundred years older than the terrestrial samples, It is need to know where the dated sample l comes from, f for f correctt sample dating. Компоновка ускорительного спектрометра с ускоряющим напряжением до 2 МВ. 1 – ускорительная трубка, б 2 – бак ускорителя, 3 – 180° электромагнитный поворот, а – магнит б – электростатические р пластины, , 4 – Магниевая мишень, 5 – корректор, 6 – электростатическая линза, 7 – вакуумный насос, 8 – конечный ΔЕ-Е детектор, 9–д дипольный магнит-спектрометр р р на высокой энергии, 10 – дипольный магнит-спектрометр на низкой энергии, 11 – ионный источник. источник Цезиевый распылительный источник Пары цезия, попадая на горячий ионизатор, ионизатор превращаются в ионный пучок, распыляющий образец. Заметная часть вещества образца превращается в отрицательные р ц ионы. Ионы направляются в первый магнитный Анализатор Важный факт- азот не образует отрицательных ионов После, примерно, 1 недели работы ионного источника (5дней*8часов) на образце металлургического кремния выработалась лунка диаметром около 0.7 мм и израсходовано, примерно, 0.2 мг Si. При этом ток ионного источника был около 1 мкА. мкА Значит, примерно, 10% атомов Si Nion=1018 улетели как отрицательные ионы Примесь на уровне 10-12 даст около ионы. 106 ионов и счетчики смогут её зарегистрировать достаточно точно. Статистическая ошибка 10-3! Но важно избавиться от фона! Образец кремния в виде цилиндра диаметром 2 мм, вставленный в медный держатель для охлаждения д д во время р р работы Схема фильтрации пучков 1 - pressure tank, 2 - accelerator tube,, 3 - cascade generator, Достоинством 4 - middle energy нашей схемы с поворотом пучка в высоковольтной «голове» electrostatic являетсяfilter, отсеивание всего «мусора» возникающего при разрушении 5 - magnesium g vapors p stripper, pp , молекулярных ионов до окончательного ускорения. 6 - ion source, 7 - low-energy magnetic analyzer, Многоступенчатый отсев! 8- high-energy magnetic analyzer Оптика ускорителя на 250 кВ и вид пучка углеродных ионов на кристалле CsI после выходного магнита Входная энергия W=15keV Ускоряющее напряжение 250 кВ С+3 на выходе меют энергию 1015 кэВ emittance =15mm =15mm*mrad mrad Beam at the exit of AMS Mass spectrum of the graphite sample Измерение на 14 массе разрушение молекулярных ионов 14С+2 , 13СH+2 , 12CH2+2 Si28 Si29 Si30 Detector current (A A) 1E-5 1E-6 C12 C13 Temperature Mg target T 395 C T=395 T=440 C S32 S33 S34 1E-7 1E-8 2*Six Cu63 Cu65 Cl35 Cl37 1E 9 1E-9 1E-10 B10 10 B11 20 30 40 50 60 70 Mass number Очистка от молекулярных кластеров более плотной обдирочной мишенью. Видны различные примеси к металлургическому кремнию B- бор, B бор C C- углерод,O углерод O- кислород,S кислород S- сера,Cl сера Cl- хлор. хлор Медь Cu идет из держателя образца. Изотопные соотношения близки к табличным, что подтверждает надежность измерений. Перезарядка в ускоряющих трубках измеренная полупроводниковым у р детектором. р Разрешение р ±20% U0- 250kV (1+3)eU0+Einj=1010keV Основной пучок С+3→С+2 в ускоряющей колоне 760—1010 еV Время р пролетный р детектор р 3 1 2 0,02 Сигнаал детектор ров (В) 0 00 0,00 -0,02 -0,04 -0 0,06 06 -0,08 -0,10 -0,12 1 detector 2 detector+22cm 3 detector 22+32 cm -0,14 -0,16 -0,18 0 50 100 Время пролета 150 200 Сдвиг энергии при введении фольги ионы Used collodion foil: фольга 11B E=1MeV dE=65keV dE/dx=600 keV/микрон рел.электрон 0.2 0 2 кэВ/микрон В/ Толщина фольги - 0.13um Выходной магнитный спектрометр и время пролетный детектор B t Двухмерный спектр время пролетных измерений демонстрирующий й разделение изотопов б бора Первые измерения 14C3+ ионов в образце из древесного угля красный и из графита голубой Зависимость от энергии иона зарядового состава пучка Выше энергия больше (на порядки) высоко-зарядных ионов 250 кэВ - электронная энергия 11 эВ температура 105 оК 1000 кэВ – электронная энергия 44 эВ температура 4*105 оК Надеемся скоро (на новом месте) получить параметры: For system with radiation shielding: 26 Декабря 2008 года - калибровка время пролетного датчика различными изотопами С12-О18 800 750 D7k ,0 700 D5k ,0 D9k ,0 D11k ,0 650 D14k ,0 T0 j 600 550 500 1000 1050 C12 C13 O16 O17 O18 1100 1150 1200 1250 D7k ,1 , D5k ,1 , D9k ,1 , D11k ,1 , D14k ,1 , T1 j calculated time for mass 12-18/0.07 nsec 1300 1350 1400 Посещение Президиумом СОРАН ЦКП «Геохронология кайнозоя» 29 Дек. 2008 Первые эксперименты по повышению энергии 12 Янв. 2009 демонстрируют увеличение потока ионов в 10 раз! 10 10B+3 250 kV 0.6 1/s 1 dN N/dt 1/sec 3.3 1/s 360 kV 5.9 1/s 39 1/s D1 j ,1 D1 j ,2 D0 j ,1 11B+3 0.1 D0 j ,2 0.01 1 .10 3 800 850 900 950 1000 D1 j ,0 , D1 j ,0 , D0 j ,0 , D0 j ,0 , D0 j ,0 time chanal B10 360 kV B11 360 kV B10 250 kV B11 250 kV 1050 1100 1150 10B+3 11B+3 250 kV 15.5% 84.5% 360 kV 13 1% 13.1% 86 9% 86.9% Таб. 19.6% 80.4% Заключение 1. Основная задача на 2009 г. перейти от настроечных экспериментов на работу с потребителями данных 2 Начать освоение новых ионов Be, 2. Be Al Al, …. 3. Необходимо найти формы участия студентов физфака НГУ (не только ускорительной кафедры)! Казалось бы реальная база для курсовых работ по изотопам, изотопам по регистрации частиц, частиц молекулярной физике и т.д. После заключения: трудный путь к высокому напряжению- возгорание верхних сегментов каскадного выпрямителя р 22 Января р 2009 после испытаний на 600 кВ. После заливки углекислотой возгорания Экспертиза повреждений С Сгоревший й дроссель каскадника Место для более надежного оборудования Ремонт займет около 2 месяцев?! После этого можно будет у ууже работать на кассетном ионном источнике и проводить измерения многих образцов одновременно
