Tandetron részecskegyorsító egy új kutatási infrastruktúra Vajda István MTA Atomagkutató Intézet Részecskegyorsító Centrum 2016. augusztus 26. Magyar Fizikus Vándorgyűlés, Szeged

Gyorsítók az 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 Ciklotron (1985-) NIIFA ECR ionforrás (1996-) Izotóp szeparátor (2009-) AMS (2011-) ETH-Zürich HVE Tandetron (2014-)

Gyorsító nyalábidők

MTA Atomki - Részecskegyorsító Központ A gyorsítóink által lefedett energiatartomány: 50 eV – 27 MeV Az új Tandetron a két régi VdG majdnem minden paraméterét lefedi, eközben számos szempontból sokkal többet nyújt: Sokkal jobb energiastabilitás (szükséges a nanoszondához) Nagy intenzitású He (MultiCusp ionforrással) Nagy proton fényesség (MultiCusp, ionforrással) Nehézion nyalábok (Cs sputtering ionforrással) Kevesebb karbantartás, egyszerűbb üzemeltetés Nincs deuteron nyaláb 50 keV – 200 keV hiányzik

Új Tandetron Laboratórium az MTA Atomkiban

Tandetron gyorsító működési elv

A gyorsító paraméterei 2.0 MV Medium-Current Plus Tandetron Accelerator System Low-ripple kit Active stripper gas pressure control Gyári specifikációk TV* ripple: 25 VRMS TV stabilitás GVM: 200 V TV stabilitás SLITS: 30 V Nyaláb áram átviteli képesség 2 MV-nál: 200 µA proton 40 µA He Nyaláb fényesség: garantált 10 Amp(rad)-2m-2eV-1 várható 20 Amp(rad)-2m-2eV-1 mért érték < 15 VRMS mért érték < 50 V *TV-terminal voltage → terminál feszültség

Elrendezés Tandetron (nagyfesz generátor): beüzemelve Duoplasmatron ionforrás és injektor mágnes: beüzemelve Kapcsoló mágnes: beüzemelve (Wigner FK együttműködés) Kihozott nyaláb: beüzemelve Nukleáris asztrofizikai nyalábvég: beüzemelve („Best poster prize” @ EuNPC2015 Groningen) Nanoszonda: beüzemelés folyamatban Magfizikai nyalábvég: beüzemelve

Tandetron teszt eredmények Gyorsítócső kondicionálás: 2.2 MV terminálfeszültségig (max. + 10%). A maximális 2 MV névleges feszültség rutinszerűen elérhető. A specifikáció szerint ezt legalább 4 órán át kell tudnia tartani.

Terminál feszültség stabilitás

Terminál feszültség stabilitás

Multi-felhasználós, multi-funkciós 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 Infrastruktúra pályázatból Közbeszerzés befejezve, leszállítva Beüzemelés folyamatban Tervezett paraméterek < 100 nm nyaláb méret ~100 µm scan méret ~0.1 – 10 pA intenzitás Oxford Microbeams Ltd. A mikroszonda 1 µm nyaláb méret 2.5 mm scan méret 10 – 1000 pA intenzitás Hosszú távon is mindkét rendszerre szükség lesz, mert különböző paramétereik miatt különböző alkalmazási területeket, különböző felhasználói igényeket képesek kiszolgálni.

Döntött PDMS oszlopok R. Huszánk, I. Rajta, Cs. Cserháti: Direct formation of high aspect ratio multiple tilted micropillar array in liquid phase PDMS by proton beam writing. European Polymer Journal 69 (2015)396-402

Orvosi alkalmazások Cirkuláló ráksejtek kiszűrése vérből I. Rajta, R. Huszánk, A.T.T. Szabó, G.U.L. Nagy, S.Z. Szilasi, P. Fürjes, E. Holczer, Z. Fekete, G. Járvás, M. Szigeti, L. Hajba, J. Bodnár, A. Guttman: Tilted pillar array fabrication by the combination of proton beam writing and seft lithography for microfluidic cell capture: Part 1 Design and feasibility. Electrophoresis 37 (2016)3:498-503

Első projekt az új Tandetron gyorsítón: 17O(p,)18F reakció hatáskeresztmetszet mérés Kulcsreakció Előzetes eredmény: poster prize at the European Nuclear Physics Conference, 2015

Az ötödik kölcsönhatás? 2016. május 26-án megjelent figyelemfelkeltő Nature cikk: Magyar laboratóriumban találták meg a természet ötödik kölcsönhatását? A cikk apropója Krasznahorkay Attila és kollégái által Physical Review Letters publikáció volt amely világszerte felkeltette az elméleti és kísérleti fizikus kollégák figyelmét. [PRL 116, 042501, 2016] Egyes elméleti fizikusok szerint az új részecske nem a sötét foton, hanem a természet új alapvető ötödik kölcsönhatásának közvetítője. [Jonathan L. Feng és társai, arXiv:1604.07411v1 2016. ápr. 25.] A mérésekhez eredetileg az 5MV-os VdG gyorsítón használt elektron-pozitron spektrométer áttelepítésre került az új Tandetron jobb 45⁰-os nyalábcsatornájára

A Tandetron projekt folytatása Épület: 2. ütem 3. ütem Berendezés: Cs-sputtering ionforrás Multicusp ionforrás 90-fokos analizáló mágnes stb.

2016.06.15

2014.01.10

2014.05.08

2014.05.12

2015.05.11

2015.05.05

2015.08.25

2015.12.01

Összefoglalás Az MTA Atomki kiemelt projektje 2012 óta Tandetron, duoplazmatron ionforrás, kapcsolómágnes A „teszt üzemmód” befejeződött 2015. december 1-én hivatalos átadási ünnepség (INARIE workshop) Nanoszonda: beüzemelése folyamatban Atomki munkaerő: mérnökök, technikusok, fizikusok További tervek: GINOP projektből jelentős mértékű tovább építés

Köszönöm a figyelmet! Köszönet: Biri Sándor Gyürky György Nagy Gyula Szilasi Szabolcs Rajta István