Az MTA Atomki új Tandetron

részecskegyorsítója

GINOP-2.3.3-15-2016-00005 projekt: „Világszínvonalú kutatói környezet kialakítása

az MTA Atomki új Tandetron Laboratóriumában”

Rajta IstvánMTA Atomkitudományos főmunkatárs

2018. szeptember 1.

16. Magfizikus találkozó, Jávorkút

Gyorsítók az MTA Atomkiban

• 100-300 kV neutron generátorok (1958-1960)

• 800 kV Cockroft-Walton kaszkád (1961-1992)

• 1 MV Van de Graaff (1970-)

• 5 MV Van de Graaff (1971-)

• MGC-20 Cyclotron (1985-) orosz gyártmány

• ECR ionforrás (1996-)

• Izotóp szeparátor (2009-)

• AMS (2011-) ETH-Zürich

• HVE Tandetron (2014-) MTA INFRA

Új Tandetron Laboratórium

az MTA Atomkiban

Elrendezés

Tandetron (nagyfesz generátor): 2015. május

Duoplasmatron ionforrás és injektor mágnes: 2016. január

Kapcsoló mágnes: 2016. június

Kihozott nyaláb

Nukleáris asztrofizikai nyalábvég (első tudományos eredmény, Gyürky, et al. PRC)

Nanoszonda: 200 nm nyalábméret, folyt. köv.

Magfizikai nyalábvég: (PRL cikk, és rá hivatkozás: sötét foton / ötödik erő)

Eddigi finanszírozás: MTA Infrastruktúra projektek (a kapcsoló mágneshez a Wigner FK és az Atomki közösen)

Multi-felhasználós, multi-funkciós

berendezés

• Alapkutatás

– Atomfizika

– Magfizika

– Nukleáris asztrofizika

• Alkalmazott kutatás

– Ionnyaláb-analitika (különböző alkalmazási területeken)

• Innováció

– P-beam Writing(pl. mikrofluidika orvosi-biológiai alkalmazásokhoz)

• Oktatás

– MSc, PhD, ismeretterjesztés

Nanoszonda

• MTA Infrasruktúra projekt

• Tervezett paraméterek– < 100 nm nyaláb méret

– ~100 µm scan méret

– ~0.1 – 10 pA áram

A mikroszonda

1 µm nyaláb méret

2.5 mm scan méret

10 – 1000 pA áram

Hosszú távon is mindkét rendszerre szükség lesz, mert

különböző paramétereik miatt

különböző alkalmazási területeket,

különböző felhasználói igényeket képesek kiszolgálni.

Oxford

Microbeams

Ltd.

PBW – Proton Beam Writing (mikro/nano-megmunkálás)

Egy alkalmazási példa

PMMA

Törésmutató változás

2 MeV P besugárzás

PMMA

Pozitív reziszt: PMMA (poly-methyl methacrylate)

2 MeV P besugárzás

30 mm SU-8

Si

SU-8

Ni

Negatív reziszt: SU-8 (glycidyl ether of bisphenol-A)

Nigalvanizálás

PMMA előhívás PMMA

60% DGMBE

20% Morpholin

5% Ethanolamine

15% Deszt víz

SU-8előhívás

SU8 előhívó MCC MicroChem Corp.

SU-8lemaratás

SU8 maró MCC MicroChem Corp.

Döntött PDMS mikro-oszolopok

Orvosi alkalmazások

Cirkuláló ráksejtek kiszűrése vérből

Együttműködés: Pannon Egyetem (Lendület) és MFAOTKA projekt: végeredmény sikeresLegfontosabb publikációk: Electrophoresis (2), stb.

GINOP-2.3.3-15-2016-00005 projekt:

Közbeszerzések

1. Eljárás (lezárult, eszközök leszállítva, beüzemelés folyamatban)

„Tandetron Laboratórium bővítése kutatási eszközök vásárlásával”

1. rész: ionforrások és nagyenergiás kiegészítő (2.024.000 EUR, HVEE)

2. rész: analitikai nyalábvég (408.930 EUR, NEC)

3. rész: SDD röntgendetektor klaszter (99.500 EUR, RaySpec)

2. Eljárás (előkészítés alatt)

„Tandetron Laboratórium bővítése vákuumendszer beszerzésével”

1. rész: Turbomolekuláris szivattyúk, zsilipek, szelepek, vákuummérők beszerzése

2. rész: Scroll rendszerű száraz elővákuum szivattyúk beszerzése

3. rész: Vákuumkamrák és vákuumtechnikai fogyóeszközök beszerzése

A végleges elrendezés

Paraméterek

HVEE H, He, és nehézion források

Főbb specifikációk:

Multicusp ionforrás SO120 1H+ : 200 eµA

Multicusp ionforrás SO130 4He2+ : 40 eµA

Nyaláb fényesség : garantált 8 Amp rad-2 m-2 eV-1

várható 16 Amp rad-2 m-2 eV-1

Model 860C ionforrás (Cézium sputtering)11B2+ 10 eµA12C2+ 40 eµA16O2+ 40 eµA28Si2+ 50 eµA31P2+ 20 eµA58Ni2+ 8 eµA63Cu2+ 15 eµA75As2+ 10 eµA197Au2+ 30 eµA

Fényképek

Paraméterek

HVEE Nagyenergiás kiegészítő

Főbb specifikációk:

90-fokos analizáló mágnes

Sugár : 1500 mm

Rés : 40 mm

Tömeg energia szorzat : 185 AMU-MeV (1.3T x 1.5m)

Stabilitás : 10-5 (1 óra)

Össztömeg : 7,5 t

Terminal voltage stability

GVM stabilization : ± 200 V / hr

Slit stabilization : ± 30 V / 4 hrs

(Analizált résekről résáram visszacsatolás!)

Beüzemelés fénykép

Egy ismeretterjesztő projekt

AR (Augmented Reality) szoftver fejlesztése Android platformra

Célja a Tandetron gyorsító és az ionforrások belső felépítésének bemutatása.

Ami kívülről nem látszik, azt is meg tudjuk mutatni a látogatóknak így „virtuálisan”.

Paraméterek

NEC Analitikai nyalábvég

Főbb specifikációk:

17” target kamra rendszer

• RBS

• PIXE

• ERDA

• IBIL

• Channeling

Potenciális alkalmazási területek

• Anyagtudomány

• Kulturális örökség

• Orvosi-biológiai

• Környezeti

Paraméterek

NEC Analitikai nyalábvég

Főbb specifikációk:

Kamra és környezete:

• Száraz (olajmentes) vákuumrendszer: turbo + scroll, leválasztó zsilippel;

• Szigetelt kamra, kollimátorok és tartóelemek;

• Minta betöltő zsilip (load lock): gyors mintacserét tesz lehetővé;

• Target kamera: precíz mintapozicionálás;

• Adatgyűjtő, mérésvezérlő számítógép analizátor kártyával és szoftverrel

automatizált adatgyűjtésre és adatfeldolgozásra; (gyűjtés, léptetés)

• Minta fűtés 500°C-ig.

Paraméterek

NEC Analitikai nyalábvég

Főbb specifikációk:

RBS/ERDA• Fix SSB detektor 170°, előerősítővel, erősítővel és tápegységgel;

• Mozgatható SSB detektor 30°-170°;

• További SSB detektor 97°;

• ERD fólia tartó a mozgatható detektorra rögzítve 6 fóliához;

PIXE• 25 mm2 SDD detektor elektronikával;

• GUPIX kiértékelő szoftverrel;

IBIL• Száloptika és spektrométer;

Channeling nyalábcsatorna• 2 dupla rés;

• Nyalábprofil Monitor (BPM);

Paraméterek

RaySpec SDD röntgen detektor klaszter a kihozott nyalábvéghez

Főbb specifikációk:

3x65mm² + 1x30mm² SDD röntgen detektorok

• Energiafeloldás: 129 eV @5.9 keV (3 kcps);

• Kristály vastagság: 450 µm;

• Jel/zaj arány: >10K:1;

• 3 ablak: 12.5μm DuraBeryllium (65);

• 1 ablak: SiN (30);

• Elektronika: XIA xMAP DXP

(NI PXI keretben);

• 4 csatornás nagy sebességű

jelfeldolgozó rendszer;

H2020 Projekt

Call: H2020-INFRAIA-2018-1

Funding scheme: RIA

Proposal number: 824096

Proposal acronym: RADIATE

Duration (months): 48

Proposal title: Research And Development with Ion Beams –

Advancing Technology in Europe

Activity: INFRAIA-01-2018-2019

Konzorcium vezető: HZDR – Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf EV

Konzorciumi tagok száma: 18 (13 országból)

Részvételünk: JRA – Joint Research Activity

WP19 Ion Sources and Beams

T19.1: Microbeam Optics

WP20 Detectors and Electronics

T20.1: Single Ion Detection

Együttműködések

A jelenlegi gyorsítófelhasználók tele vannak új ötletekkel:

az új lehetőségek, paraméterek ismeretében.

Belső: az MTA Atomki kutatócsoportjai

Külső: Wigner FK, ELTE, BME, SZBK, ELI, stb…

Minden magyar és külföldi együttműködésre

nyitottak vagyunk!

KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!

Köszönet:

MTA Infrastruktúra projektek

GINOP projekt

OTKA projektek

Minden résztvevő kolléga