Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

IKI Szeminárium, 2006 - nov. 22 Magizomerek és a gammalézer A 99 Tc m izomer legerjesztési kísérlete az SL- 140 rtg. (140 kV-5 mA) besugárzásával. Veres.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "IKI Szeminárium, 2006 - nov. 22 Magizomerek és a gammalézer A 99 Tc m izomer legerjesztési kísérlete az SL- 140 rtg. (140 kV-5 mA) besugárzásával. Veres."— Előadás másolata:

1 IKI Szeminárium, nov. 22 Magizomerek és a gammalézer A 99 Tc m izomer legerjesztési kísérlete az SL- 140 rtg. (140 kV-5 mA) besugárzásával. Veres Árpád

2 IKI Szeminárium, nov. 22 Az atommagizomerek kronológiája Otto Hahn először észlel 234 Th természetes ß - - bomlásánál izomer nívót, (Chem. Berichte 54, 1131)1921. Otto Hahn először észlel 234 Th természetes ß - - bomlásánál izomer nívót, (Chem. Berichte 54, 1131) V. Kurcsatov et al. a mesterséges radioizotóp 80 Br m (n,  )-val állítják elő (Compt. Rend. 200, 1201)1935. V. Kurcsatov et al. a mesterséges radioizotóp 80 Br m (n,  )-val állítják elő (Compt. Rend. 200, 1201) C. F. Weizsacker felismeri, hogy izomérállapot alakul ki, ha a mag csak nagy pólusú  -sugárzással tudja leadni energiáját (Naturwiss. 24, 813)1936. C. F. Weizsacker felismeri, hogy izomérállapot alakul ki, ha a mag csak nagy pólusú  -sugárzással tudja leadni energiáját (Naturwiss. 24, 813) M. Goldhaber, R. D. Hill, L. Szilárd stabil 115 In izomerjét állítják elő n-reakciókkal (Nature 142, 521)1938. M. Goldhaber, R. D. Hill, L. Szilárd stabil 115 In izomerjét állítják elő n-reakciókkal (Nature 142, 521) B. Pontecorvo, A. Lazard elektrongyorsítóval állít elő 115 In m -t (C.R. Hebd. Sean. Acad. Sci. 208, 99) B. Pontecorvo, A. Lazard elektrongyorsítóval állít elő 115 In m -t (C.R. Hebd. Sean. Acad. Sci. 208, 99).

3 IKI Szeminárium, nov G. Harbottle 115 In( γ,γ’) 115 In m -mel becsüli 66,7 TBq (1,8 kCi) 6o Co és 48 TBq (1,3 kCi) 182 Ta aktivitását (Nucleonics 12, 65)1954. G. Harbottle 115 In( γ,γ’) 115 In m -mel becsüli 66,7 TBq (1,8 kCi) 6o Co és 48 TBq (1,3 kCi) 182 Ta aktivitását (Nucleonics 12, 65) N.Ikeda, K. Yoshihara 111 Cd m és 115 In m σ kis -ét méri, 370 TBq (10 kCi) 60 Co forrással (Japán nyelvű Radioisotopes 5 (1), 11)1956. N. Ikeda, K. Yoshihara 111 Cd m és 115 In m σ kis -ét méri, 370 TBq (10 kCi) 60 Co forrással (Japán nyelvű Radioisotopes 5 (1), 11) Á. Veres e két munka ismerete nélkül, 48,1 TBq (1,3 kCi) 60 Co-al 111 Cd m és 115 In m σ kis - ét és megbecsülte a feltételezett 1,1 MeV-s aktivációs-nívóik parciális szélességeit is (Int. Appl. Rad. Isot. 14, 123)1963. Á. Veres e két munka ismerete nélkül, 48,1 TBq (1,3 kCi) 60 Co-al 111 Cd m és 115 In m σ kis - ét mérte és megbecsülte a feltételezett 1,1 MeV-s aktivációs-nívóik parciális szélességeit is (Int. Appl. Rad. Isot. 14, 123)

4 IKI Szeminárium, nov. 22 A lézerfejlődés mérföldkövei  Gábor Dénes: Holográfia, sík - térlátás. Első X-hologram, M. Tegze, G. Faigel, Nature 380, 49 (1996).  Theodore Mainman: Az első fény lézer. A főbb új fejlődési irányok: foton-energia és -intenzitás növelése, fúziós alkalmazások  Lev Rivlin: Gamma-lézer koncepció. A megvalósítása még várat magára. Elnevezések: Laser →Lézer; Graser→Grézer Laser; Gamma-Ray; Gamma Röntgen, Graser

5 IKI Szeminárium, nov. 22 Atomi és nukleáris események a fény- lézerintenzitás függvényében Lézerintenzitás Wcm Wcm -2 Jelentősebb események

6 IKI Szeminárium, nov. 22 Különleges lehetőségek I > Wcm -2 esetén  Direkt kölcsönhatás az atommaggal: Wcm -2 intenzitás felett az elektromos tér oszcillációja hatást gyakorol az atommagi protonra. Ezért nél 2,5 keV és Wcm -2 -nél 250 keV eltolódás lép fel, ami megváltoztatja a nívók energiáját és rövidíti élettartamát. (Nukleáris hulladék átalakítás)  Fúzió: Az ionok a direkt lézergyorsítással (az ion oszcilláció révén) a lézertérben elegendő energiát vesznek fel a fúzióhoz Wcm -2 -nél ez E ü ~ 80 keV. A DT fúziós csúcs  tot ~ 100 keV körül van.

7 IKI Szeminárium, nov. 22 Koherens EM-sugárzású eszközök fejlődési trendje

8 IKI Szeminárium, nov. 22 Javaslatok gammalézer megvalósítására illetve a pumpáló sugárforrásaira Optikai lézer sugárzás Eerckens (1969)Optikai lézer sugárzás Eerckens (1969) Lassú neutronok Baldwin, Neissel, Terhue-Tonks, Rivlin (1963), Gol’danskii-Kazan, Letokhov (1973), Gyors neutronok Preiss (1973)Lassú neutronok Baldwin, Neissel, Terhue-Tonks, Rivlin (1963), Gol’danskii-Kazan, Letokhov (1973), Gyors neutronok Preiss (1973) X-sugárzás Marcuse (1963), Bowman (1976), X Karakt - sugárzás Letokhov (1973), Vysotskii (1979)X-sugárzás Marcuse (1963), Bowman (1976), X Karakt - sugárzás Letokhov (1973), Vysotskii (1979) Rezonáns (Mössbauer) sugárzás Gol’danskii-Kazan- Namiot (1963), Baldwin-Solem, Karyagin (1980)Rezonáns (Mössbauer) sugárzás Gol’danskii-Kazan- Namiot (1963), Baldwin-Solem, Karyagin (1980) Töltött részecske Byrne-Peters-Allen (1974)Töltött részecske Byrne-Peters-Allen (1974) Synchotron sugárzás Dmitriev-Shuryak (1974)Synchotron sugárzás Dmitriev-Shuryak (1974)

9 IKI Szeminárium, nov. 22  UV lézerenergia csatolás Teller Ede (1973) Teller Ede, Veres Árpád és Maurice Goldhaber az első fotonukleáris konferencia bankettjén (USA, Asilomar, 1973 március 26-30).  235 U m (78,6 eV, 26 perc) U-viola fény-gerjesztés  Teller jóslata a Konferencián: nem lepné meg, ha tíz éven belül lenne gamma lézer.  A pumpálási energiasűrűségre földalatti atom- robbantást javasolt

10 IKI Szeminárium, nov. 22 Atomhéj – elektron izomer de-populáció I. Bikit et al. J. Phys. G. Nucl. Part. Phys. 19, 1359 (1993). Target: ~ 37 MBq/cm 3 (1 mCi) 99 Tc m. Besugárzó: 15 MeV-s LINAC,  3 MeV  ~ 2,9×10 7 [cm -2 keV -1 s -1 ] atomhéj-elektron kölcsönhatás feltételezése. Mérés: HPGe detektor (Canberra). Az észlelt depopulációs hatást 2 %-ra becsülték. Az irodalomban ez semmilyen hatást nem váltott ki. A 3 MeV-s  -kal sok más gerjesztése lehetséges a magnak a szerzők által említett 2,2 eV-s nívó mellett. 142,6 keV 2,2 keV 140,5 keV M4 E3 M1+ 14 % E2 99 Tc 2,14×10 5 év 6 h

11 IKI Szeminárium, nov. 22 A 99 Tc irodalmi bomlássémája 1200 keV-ig.

12 IKI Szeminárium, nov. 22 Collins et al. (1999) ( ,  ’) stimulálás izomer-de-populáció Collins et al. (1999) A jobboldali séma a 178 Hf m ( γ,γ’) gerjesztést és legerjedését, a baloldali, pedig az izomérállapot stimulációs legerjedési útjait mutatja

13 IKI Szeminárium, nov. 22 A kísérlet. 99 Tc m egy rész-bomlássémája A jobboldali  a keV-s M2 átmenet értékére támaszkodva, a  hatáskeresztmetszetét (tükörátmenet) becsültükA jobboldali  a keV-s M2 átmenet értékére támaszkodva, a  hatáskeresztmetszetét (tükörátmenet) becsültük A következőkben az ily módon esetleg létrejöhető depopuláció mértékének a megállapítására tett erő- feszítéseinkről esik szó.A következőkben az ily módon esetleg létrejöhető depopuláció mértékének a megállapítására tett erő- feszítéseinkről esik szó.

14 IKI Szeminárium, nov. 22 Pneum. SL cm VA-J-15  A mérések kivitelezésében részt vettek: Balaskó Márton és Jankó Imre (AEKI), Baranyai Lajos, Korpás Gábor (Izotóp Kft.), Abonyi Tamás, Kovács László, Túri László.  Target: 99 Tc m : 131 GBq (3,54 Ci)  Besugárzó: SL-140 rtg. Max. 140 keV/5 mA.  VA-J-15 dózismérő: Intenzitás a Tc target helyén 40 kV és 2,5 mA értékeknél 400 r/h ( , 13 h mérés). VA-J-15 SL-140

15 IKI Szeminárium, nov. 22 Az 5 cm 3 oldat a konténerben röntgenfilmen

16 IKI Szeminárium, nov. 22 A konténer és az SL-140 rtg. elhelyezése

17 IKI Szeminárium, nov. 22 A VA-J-15 dózismérő, 71 cm-re a sugárforrástól

18 IKI Szeminárium, nov. 22 Mérési adatok leolvasása közben

19 IKI Szeminárium, nov. 22 Mért adatok A target (5 cm 3 Na 99 Tc m O 4 ), 131 TBq, án, 10 h 19’. kV; mA kV; mA z. dugó z. dugómr/h ny. dugó mr/hMegjegyzések 0; 0 1,011,0  Tok – detektor táv: 71 cm, rés: 2,8 cm.  Zárt dugók, mérés – (háttér).  Nyitott dugók, –  től folyamatos besugárzás folyik, 140 kV és 5,0 mA teljesítménnyel ig. Ekkor a röntgen túlmelegedés miatt leáll.  45 perces hűlés után folytatjuk 135 kV és 5 mA teljesítménnyel az újabb lekapcsolódásig (16 35 ).  A dózis-intenzitások a háttérkorrekció nélkül, 140 kV; 5,0 mA besugárzásánál kor: 15,5 mr/h kor: 12,6 mr/h kor: 11,9 mr/h 40; 2,5 1,111,5 50; 3,5 1,211,9 60; 4,0 1,412,2 70; 4,5 1,612,4 80; 4,5 1,812,6 90; 5,0 2,212,9 100; 5,0 2,413,1 110; 5,0 2,713,5 120; 5,0 3,014,0 130; 5,0 3,514,5 140; 5,0 4,315,5

20 IKI Szeminárium, nov. 22 A 0 kV és 140 kV-5mA mellett mért bomlásadatok összehasonlítása az irodalmi értékkel.

21 IKI Szeminárium, nov. 22 A mérés kiértékelése Az SL-140 Röntgen a 8 mm-s átmérőjű lyukon az 5 cm 3 - ből csak 1 cm 3 -t, 20 %-t 99 Tc m -t sugározott be. A dózismérőt érő nyalábszűkítés 6 mm volt. A σ s =7,5× cm 2 eV; N Tc = 4×10 14 és Φ rtg ~2,5×10 6 foton/cm 2 s értékekkel számolva a becsült 181,1 keV-s  -k száma csupán: N Tc ×Φ rtg ×σ ai ~ 0,08 Bq

22 IKI Szeminárium, nov. 22 2) A 99 Tc m forrás térfogatának csökkenése  0,001cm Ǿ×  ×1 cm ~ 3,1×10 -7 cm 3, ez (~ 3,2×10 5 ).  A 181 keV intenzitása: ~ 3×10 9 Bq lehetne, amelynek a kimutatása a Bq 142,7 keV mellett, már nem reménytelen. További lehetőségek 1) A foton-fluxus növelése PXS5-722SA; 70 KV: D iPX = R/percPXS5-722SA; 70 KV: D iPX = R/perc SL KV; D iSL = 0,1 R/percSL KV; D iSL = 0,1 R/perc Intenzitásnövekedés:1,2×10 5Intenzitásnövekedés:1,2×10 5

23 IKI Szeminárium, nov. 22 3) „BESSY II” X-sugárnyaláb alkalmazása BeamlineHullámhosszváltó Kétkristályos monokrom. Dupla sokrétegű monokrom. Mágnestér 7 Tesla Kristály Si(111), Si(311) Sok r.-borítás 150 W/Si r. M.-tér-ing. < 0,01 % Foton E keV Foton E 4 – 40 keV Karakt. E 13,5 keV Fluxus F/mm 2 /s Fluxus F/mm 2 /s E felold. (1-2)×10 -4 E feloldás Ca Multilayer monochromator

24 IKI Szeminárium, nov. 22 A grézer lényeges részei és a megvalósítás feltételei 1) Aktív közeg, (atommag-izomerek). Feltételek: Megfelelő átmeneti-energia és élettartam. Könnyű stimulálhatóság. Frekvencia-tartály összeegyezés. 2) Tartály, alkalmas az aktív közeg magába zárására. 3) Pumpa, Az inverzió fenntartásához a spontán legerjedő frekvenciánál négy nagyságrendnél is nagyobb energia szükséges. Ez felmelegedéshez és így további nehézségekhez vezethet. 4). További feltételek: Koherencia (azonos fázis) kristály-kötés (visszalökődési hatás csökkentése). 5). Stimulált hatás észleléséhez szükséges minimális gerjesztett atommagok száma egy elemi szálban.

25 IKI Szeminárium, nov. 22 A stimulált emisszió hatáskeresztmetszete Einstein (1917) megjósolta, hogy két nívó között lehetséges indukált átmenet. A spontán (A) és az indukált (B) átmeneti sebességek aránya, ahol h a Planck állandó és a két nívó közötti energiának megfelelő hullámhossz. Az általánosan alkalmazható stimulált hatáskereszt- metszet formula, pedig az alábbi, és itt  r a radiális és  a totális vonalszélesség.

26 IKI Szeminárium, nov. 22 A gerjesztett izomerek minimális száma L hosszúságú szálgeometria minimális inverziósűrűsége: Egy henger alakú test sugár/hossz arányát, s így a diffúziós veszteségét az F  a 2 /L >> 1 (inkább 3) Fresnel-számmal jellemzik, ahol az L -1 = ln2 ~ 0,693. Vagyis a sugár és a hullám- hossz határozzák meg a minimális térfogatot: V min = F  L 2 =  a 4 /F.  /F ~ 1, s így: V min ~ a 4 /.

27 IKI Szeminárium, nov. 22 N 2 V min = a gerjesztett atomok száma, N*/N 0 = p az inverzió mértéke és N 2 = N0(w+p)/(w+1) gerjesztett- állapotok koncentrációja, amelyben w a két állapot statisztikus súlyaránya:N 2 V min = a gerjesztett atomok száma, N*/N 0 = p az inverzió mértéke és N 2 = N0(w+p)/(w+1) gerjesztett- állapotok koncentrációja, amelyben w a két állapot statisztikus súlyaránya: Tételezzük fel az elképzelhető legkedvezőbb esetet, (a = cm; w ~ p ~ 1; az  f, elhanyagolható. Ekkor a gerjesztett atommagok száma = 1,3×10 7 E 2 ~ 1,3×10 7 ×(181) 2 ~ 4,2×10 17.Tételezzük fel az elképzelhető legkedvezőbb esetet, (a = cm; w ~ p ~ 1; az  f, elhanyagolható. Ekkor a gerjesztett atommagok száma = 1,3×10 7 E 2 ~ 1,3×10 7 ×(181) 2 ~ 4,2× Az abszolút minimális koncentráció: V min = 7,85×10 -7 cm 3 ; 181 keV ( = 6,85,1× cm) = 2,4×10 18 cm -3.Az abszolút minimális koncentráció: V min = 7,85×10 -7 cm 3 ; 181 keV ( = 6,85,1× cm) = 2,4×10 18 cm  m-s 1 cm-s szál: 4×10 15 /2,2×10 -6 =1,8×10 21 Tc/cm 35  m-s 1 cm-s szál: 4×10 15 /2,2×10 -6 =1,8×10 21 Tc/cm 3

28 IKI Szeminárium, nov. 22 A grézer megvalósításához szükséges főbb feladatok és prognózisaik  Magizomer nívósémák, bomlásadatok, pumpával keltett és megsemmisült izomerek σ pontosítása.  Izomert tartalmazó kristály optikai tulajdonsága, izotóp és izomer elválasztás, optikai pumpálás hatása.  Gyors növesztési technikák bele értve az izomert szülő és a növekedés során a radioaktív bomlás hatásának észlelését lehetővé tevő módszerek fejlesztését.  Grézer rendszerek elméleti elemzése. A gamma- sugárzás pulzált kimeneteire alkalmazható lézervizsgálatok kigondolása.

29 IKI Szeminárium, nov. 22  A gréser fejlesztésnek kezdetén a kristályosítási és radiokémiai kivitelezéseket erőltették, majd nyilvánvalóvá vált, hogy a rövid félidejű izotópok pumpálásával, vagy a közepes felezési idejű izotópok szétválasztásával és vonalszélességének mesterséges befolyásolásával ezek elkerülhetők.  A kutatások során az is kiderült, hogy nem lehet erősítést elérni Doppler-szélesedett vonalakon és a grézer in situ nem pumpálható, mivel a sugárzás erőssége a kristályt tönkre teszi. A vonalszűkítés rendkívül komplikált és csak korlátolt előnnyel bír.  A gamma lézer igen sok szempontból emlékeztet az ellenőrzött fúzióra. Közös bennük, hogy egy- egy rész megközelítésénél újabb kivitelezhetetlen probléma merül fel és a megoldáskeresés újra kezdődik.

30 IKI Szeminárium, nov. 22  A lézer alapú izotóp-elválasztás, az atomnyaláb hiperfinom spektroszkópiája, az atommag polarizáció, a defektmentes szilárdtest előállítása és a lágy X sugárzás tartományon belüli koherens sugárzás területein, várható előrelépés.  Van remény a kielégítően keskeny sávszélességű igen intenzív sugárzásra, s így lehetővé válhat egy statikusan polarizált gerjesztési nívó pumpálása. Ezzel újabb megközelítésű grézer program veheti kezdetét, különösen a polarizációs közelítések enyhíthetik az óriási pumpálási követelményeket.

31 IKI Szeminárium, nov. 22 Záró gondolatok A kihívás: NAGY, ezért új felfedezések és ötletek kellenek. -Szent-Györgyi Albert: A felfedezés látni azt amit sokan láttak, de ebből arra gondolni, amire addig senki sem gondolt. -Oláh György: Ha nincs ötlet a sok pénz sem segít -Ha egy probléma megoldásához sok bonyolult feltételnek kell teljesülnie, a lényeges elemek megválasztásának és az egyszerűsítésnek is döntő szerepe van, ez az én tapasztalatom. Köszönöm a figyelmüket


Letölteni ppt "IKI Szeminárium, 2006 - nov. 22 Magizomerek és a gammalézer A 99 Tc m izomer legerjesztési kísérlete az SL- 140 rtg. (140 kV-5 mA) besugárzásával. Veres."

Hasonló előadás


Google Hirdetések