4
The new Cracow scanning nuclear microprobe S. Lebed a,b, * , Z. Stachura a , M. Cholewa a,c , G.J.F. Legge c , J. Lekki a , S. Maranda a , A. Potempa a , C. Sarnecki a , Z. Szklarz a , J. Styczen a , B. Sulkio-Cle d a Institute of Nuclear Physics INP), PL-31342 Cracow, Poland b Institute of Applied Physics IAP), National Academy of Sciences of Ukraine, Internationalistov str. 4/40, UR-244030 Sumy, Ukraine c Micro Analytical Research Centre MARC), University of Melbourne, Australia d Institute of Nuclear Physics, University of M unster, Germany Abstract A new scanning nuclear microprobe MP) with a short-length probe forming system has been designed and installed at the 3 MV van de Graa accelerator in Cracow. The optimized probe forming system PFS) includes a divided Russian quadruplet of magnetic quadrupole lenses. A novel beam scanning system with ferrite-cored magnetic coils is used. Preliminary experimental results and some features of the MP are described. The design developed is promising for the next generation of compact and vertical nuclear MPs. Ó 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved. PACS: 2590; 2930; 2970; 2990 Keywords: Scanning nuclear microprobe; Tests; Beam scanning system; Probe forming system; Spot size; Target chamber 1. Introduction Design of the Cracow microprobe MP) started with a series of ion-optical calculations performed with the aim to ®nd optimum performance of its probe forming system PFS) [1]. An interesting solution for a compact system based on a divided Russian quadruplet of magnetic quadrupole lenses with the total length l 2:3 m and the working distance g 15 cm was obtained [1,2]. The novel short PFS for the Cracow MP was designed and constructed in the INP mechanical workshop [3,4]. The focusing elements of the MP two doublets of magnetic quadrupole lenses) were manufactured in the Micro Analytical Research Centre Mel- bourne, Australia). The ferrite-cored magnetic coils designed at the IAP [5] are used as a proto- type of the beam scanning system. The Cracow MP Fig. 1) is based on a HVEC type K-3000N van de Graa accelerator that generates a 0.5±3 MeV proton beam with the en- ergy spread of 0.1%. The accelerator also delivers also He and H 2 ion beams. Optimized ion-optical components of the Cracow MP accelerating, transporting, analyzing and probe forming sys- tems) are described in [6]. The components of the Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 181 2001) 95±98 www.elsevier.com/locate/nimb * Corresponding author. Tel.: +380-542-327087; fax: +4812- 371881. E-mail addresses: [email protected], [email protected] du.pl, [email protected] S. Lebed). 0168-583X/01/$ - see front matter Ó 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved. PII: S 0 1 6 8 - 5 8 3 X 0 1 ) 0 0 5 6 6 - 3

The new Cracow scanning nuclear microprobe

  • Upload
    s-lebed

  • View
    212

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

��� ��� ���� ������ ������ �������

�� ����� ������ �� ������� �� �� ������ ��� ������ �� � � �� ����� �� �� ������� �� � !����� �� �� ������� �� �� �"����" �� �� ��#"�� �� $� �����%���& �

� ��������� � ���� � ������� ����� �������� �� ���� ��� ��� ��������� � ������� ������� ������ ���� � �� �� � � !������� � "#� ���� ������ ���� �����$ ���% �&�'� "(����'�' !� �� "#� ���

)���� �� ����� � (��� ��� ������ �)�(��� "��$������ � )��*������ ����� �� � ��������� � ���� � �������� "��$������ � )�������� +�� ��

��������

��� ������ ������ ������� '�!( ���� � ����%��� �� ���� )���� �#���� ��� ���� ���� ��� ��� ���������

�� ��� * �+ ,�� �� ����& �������� �� ����� ��� �����"�� ���� )���� �#���� '!��( ������� � ��,����

-������ .��������� ) �� ���� .�������� ������� �,�� ���� ������ �#���� ���� )������%��� �� ���� ��� ��

����� !���������# �/���������� ������� ��� ��� )������� ) ��� �! ��� ��������� ��� ���� � ��,����� �� �������

)� ��� ��/� �������� ) ���� ��� ,������ ������ �!�� � 0112 3���,��� ����� $�+� �� �� ��� �����,���

���!, 04516 05*16 05716 0551

-�������, ������ ������ �������6 �����6 $��� ������ �#����6 !��� )���� �#����6 ��� ��"�6 ��� ��

������

� ���� ������

8��� � ) ��� ���� ������� '�!( ����������� � ������ ) ��%����� ��������� ���)�������� ��� ��� � 9�� ������ ���)����� ) ������� )���� �#���� '!��( :2;� � ���������� ������ )� � ���� �#���� ����� � � ��,����-������ .��������� ) �� ���� .�������� ���������� ��� ���� ��� �� � � 0�* � ��� ��� ����� ������� � � 24 � ��� ������� :2�0;� ��� �,��

���� !�� )� ��� ���� �! ��� ���� ��� ����������� �� ��� <=! �������� ������ :*�>;���� )���� �������� ) ��� �! '�� ������� )�� ���� .�������� ������( ���� ����)������ ����� ��� ���#���� -������ ������ '���%������ ��������(� ��� )������%��� �� ������� ���� ��� �� ��� < ! :4; ��� ���� �� � ���%�#�� ) ��� ���� ������ �#�������� ���� �! '�� � 2( �� ����� � � ?+3�

�#�� @%*111= ,�� �� ����& �������� ���� �������� � 1�4A* ��+ ���� ���� ���� ��� ��%�� # ������ ) 1�2B� ��� �������� ��� ����,������ ?�� ��� ?�

0 �� ������ C�����"�� ��%������������ ) ��� ���� �! '��������� ����������� � ����#"�� ��� ���� )���� �#�%����( ��� �������� �� :D;� ��� ������� ) ���

=����� <���������� ��� ������ �� !�#��� -������ $ 2E2 '0112( 54A5E

��������,�����F����F����

����������� ������ ����G H*E1%4>0%*071E76 )�/G H>E20%

*72EE2�

.� �� ��������, ���#I�����)J�������� ���#I��)��)J��%

������ ������I �������� '�� �����(�

12DE%4E*KF12FL % ��� )��� ������ � 0112 3���,��� ����� $�+� �� �� ��� �����,���

!<<G � 1 2 D E % 4 E * K ' 1 2 ( 1 1 4 D D % *

����� ��� ���� ��� � ������"� ��� �� ������� )��� ���� ��� ������ ��� � ��� ������� '��%����� �������� ��� ��������( ����������� 2�0��+ ���� ���� ������ �������� �� ��� �!��� �� ������ ��� 04 �� �J�� �������� ��� ���011 �� �� ���� ������� ��� ����,�� �� � 221� ��������� � ��� ���� ��� ������ ) ����21 ��0 ����0 �+�2 :>;� <� ���� ���� ��� �����! � ������ �� ��� �� � ������ ���� �����/����� �������� ) 2�4A0 �� :2A>;����� ����� �������� ��� ������� ) ��� ��� ��

������ ���� � ��� ����������# ����� ) ��� ����)���� ��� ������ �#����� ) ��� ���� �!�

� ������ �������

��� 9��� ,����� ) � ��� �� ������ '�� � 0( �������� �� ��� ��� ) ��� �! ���� ����� ����,�� )������%��� �� ���� ������ �#���� :4;'�� � 0� ������ 2( �� ����� ������� ��� ���������� ) .�������� ������ ��� ��� ��� �������� '0(� ��� ���%���� ������ ��� ����������� ��������� :E;� ����� ������� ������ ���%����� ) ��� ���� ���J������ ��� ������� ��%

����� �� ��� ���� ��� ��"�� �������� '*( ��������� � � *%�/�� ���%����������� 8���������� ���G ��'��( ������ '>( )� !<K3 �������%������ ���)��%������� ������ '4( )� �� ����������� ����#��� ��� � ��������� 'D( )� ��%����# ������ '�3( ��� �� � ��� ��� �� '*( ���.������ ���� � .����" ����� )� ���� ,������"�%���� ��� ���� ��� �� ����,�� ���� � � �����'7( �# � ��8 ����� 'E(� ��� ����� ��,���� ��� ��9���� �� � 2>1�� ��� ��� �� ������ ���.������ ���� � �,���� ������# �� '5( )����� ������ ������������� ��� ���� ,�����) ��� ��� �� ������ ���� �� ���� ��� ��� ��%������� ��/� #���� <� ���� ������ � ����� ��� )��,���� ������

� ���

��� �! �������� ������# �� ������ :7; �#�������� ��� ���� ��9�� ��� ���� ��� ��"�')��� ����� �� ���)%��/���� '�M?�(( �� ������ ��� �� ���� ������ ��� ����� ��� '������ ���� ������������ ���� ���%,�� ���������� ������� �� ��,���� -������ .���������( ) ���

�� � 2� !�� ���� ) ��� ���� ������ ������ �!�

5D !% ��*�� �� �% & ���% �����% �� )���% �� ����% (��% / �0� ��''�� 12310

!�� :D; �� ����,�� �# ��� �� � ���� ������������ ���� ������# ������ ��9��� )����� ��� ��� ��������� ��� ��9��� '�� � *( )�������� ���� ������ ,�� ��� ��� ���� ��� ���%�#"��� �M?� ������ *�* �� )� � 0�> ��+���� ������� �� ��� ��� ������ ��� 41 ���J�� �������� ��� ��� �� ���� ������� )011 ��� ���� ������ ����������� ���� ��� !�� ���%���� �� ��� ����� ��� ���� ��� ���� ��9������ 24� <� �� �� � � � ������� ���� ��� ���%����� ,���� ) � � 27�D :2A>;� ��� �/�� ���%�������� ) ��� ,���� 4 ���� �� ���)���� ����������� �J�� ��� �� ���� ��������� �)��� ��%

��,�� ��� ���� �������� �#���� ������� �������#"�� �� ��� ��� ��� !���

� �������� ������

N����� :E;� �� ���� ������ �#���� '��# *�4� ��� 5 �����( ����� ��� ���� �! ����%��� ���� � ����� ����� ������� '24 �(� �� ��� ��� ) ��O���� 9��� ���)����# ��� �����)��� �� 9���� :4;� ��� �#���� ������ ) �� �����) ���� �� ���"���� ��� �� ,������ '�� � 0������� 2(� ��� ��� ��� ���� � ������ ����) )������ ��� � '�������( ���� � � >*11� <� ��������� ����� ����� ��� ��� � ��� ������ �������� � 21 �� �������� ��� )� ��� �� ���� ���������� ��� ��� ����� ) 001 ����� ) 1�4 ��0

���� ����� ��� �� ���� 9��� ) ���� *1 �� ����� ��� �� �� �������� �� � ������ ) 0 � <� ����P���� � ��� �� ���� ) 1�4� 1�4 ��0 �� ����! ��� �� )� 2�0 ��+ ������ ���� �� ��# ������������� ������ '�� � >(��� �� � ����� ���� �������� 3� 1*1%21 ���

���� �� ������ ����� '8���� 3��������������"��� ?������ �+G 1A*1 +� ��G 1A21 ( )��� ������ �#����� ���# ��� ������� �#!��>>� �!<$ ����� ����)������ ��� �#8�������� ���� �.������� �#���� �� �������# �����

��,�������� ������ ���� �� ��,���� ��� ������/ ) �� � 04D� 04D ���� �������� 8���

�� � 0� ��� ��#�� ) ��� ��� �� ������ '���� ,���( '2( ���%

��� ���� '0( ��# ) ��� ������� '*( ��� ��� '>( ��'��( ��%

����� '4( �$ ������� 'D( ���������� '7( ������ 'E( ��8

������ '5( ������# ���

�� � *� ������# ������ ��9�� )�� � >11 ���� ����

�� � >� 2�0 ��+ ���� ������� ����������� ��� �� ������ �� )�� ��� ����� ) ��� ������ ���� ,����� ��� ��

������ ����

!% ��*�� �� �% & ���% �����% �� )���% �� ����% (��% / �0� ��''�� 12310 57

�.������� �#���� �� ����� ����� � ������ � %� � 8� '���� >>2E� E ������� >� ���(�������� �# � !������ ��������� �.���������� � �������� �!<$ ���� '���� .���%���%����#������ ���� �� ��� �� �� ��� )����� � � �%������� ) ?!ANK ��������� ��� �����+�3 ���������(� ���� �/���������� ���� ��������� �� ��� �,���%�#%�,��� ���� ��� �� �� ���������� � ��9�� ��� ������# � ���� ��,����������� ) ����� ������ �� ����� N��� �����%)�� �� ������� �� ��F�� ������� ��� �� �� �������� ���� ������ )������ ��� ���)���� �# ��������"�� ��� ) � )������� ���� ����������� ��� �#���� ����� �������# ������� �#���� ����������� '�� ������� �� ������� �#���� �� M����� 5E(�

� ����������

=�� )������� ) ��� ���� �! ��� ���������!���������# �/���������� ������� ��� �� � �� ������� ���� ��� �/����� ,������ ��� ����)���� �#���� ������� ��� �! ������� �����/���������� ���� ��9���� ) �� 24���� �,�� ���� )������%��� �� ���� ������

�#���� ��,���� )����# � ������ ��������� )��� ��+ ������� ������������ �� ��� ��� ��� ��� �� ������� �� 2�0 ��+ ����� ����#���� ��,���� � ������ ���� ) 1�4� 1�4 ��0

�� � 24 � ����� ����������� ���� � ��,����� ��� � ���� ������ )�

��� ��/� �������� ) ���� ��� ,������ �!����� ,������ �! ���� ���� ��� ��,���� ���� )��� ��� ������� �� ����� ����,� ��,��������

��� ������ ������� ) ��� ���� �! �� ������� �� ����� ��� �! ��������� �� ��� �� � ����� ������ ���� ')� !<K3F-$� ��� ��<�F�3N�����.���� �������,��#( ���� �� ����� �/����%�������# �)��� ����,�� ��� ���� �������� �#�%��� �� ��� ���� )������ ��� ���� �! �� �/������ ��,� ���������� �� �������� ������ ���� �������#���� ����#���� �������� ��,�������� ���

����� �� �������

��� ��� ��� ���� �������� �# ��� ������������� ) ������9 -������ '@$=( �� !%���� '����� =�2>*EF< FD01F54(�

!�"�������

:2; +� $��"����� �� ������ M� @������� �� ��������

�� ������� 8� �������� �� �� �� =��� <����� ���

����� $ 2*1 '2557( 21>�

:0; �� ������ =��� <����� ��� ����� $ 240 '2555( 2>4�

:*; �� ������ �� ������� �� ���� $� ���&� !� ������

8� �������� ������ �� �� �� ��"������ � !������

�� �������� �� �������� =��� <����� ��� ����� $ 24E

'2555( >>�

:>; +� $��"����� �� ���� �� ������� 8� �������� �� ������

�� �� �� � -#�� �� �������� ��G !������ � ) ���

KKK<< ������� ��� ) !�#���� !����� 2557� �� *47�

:4; +� @������ �� ������ �� ������ =��� <����� ��� �����

$ 2*1 '2557( ED�

:D; �� ������ =��� <����� ��� ����� $ 244 '2555( *00�

:7; @� ���/��� !� ����� �� $���� � @�%N� $����%8��������

�� ����"� 8� -������ ?� ��������� � M�������� =���

<����� ��� ����� $ 21> '2554( 25�

:E; N� ��� ������� =�3��� �,������ 3� @�������

@��� ����.,���� =��� <����� ��� ����� $ 0E '25E7( *27�

5E !% ��*�� �� �% & ���% �����% �� )���% �� ����% (��% / �0� ��''�� 12310