Cryogenic gas-filled ion cooling cell. Results of recent tests with an internal ion source/Development of a method for producing accelerator targets based on high-temperature binding reduction

05.11.2025 – FLNR Scientific Seminar, 11-00, FlerovLab Conference Hall

Vedeneev Viacheslav, FLNR, JINR

Cryogenic gas-filled ion cooling cell. Results of recent tests with an internal ion source
(in connection with the election for the position of j.r.s.)

A new experimental setup for precision mass measurements of the heaviest nuclides (with relative resolution of about ΔM/M~10-7 is being developed at the FLNR. The setup will include a new target block, gas-filled separator for reaction products, cryogenic gas-filled cell (so-called “Cryocell”) and a multi-reflective time-of-flight mass spectrometer. “Cryocell” is one of the most important parts of the planned setup. Braking efficiency as well as the efficiency and time of ion extraction from the cell are the most important parameters for gas-filled cell operation. 49,3±3,0 % efficiency was achieved in the offline tests with an internal 223Ra source at a buffer gas pressure of 50 Torr and room temperature. Plans for an “on-beam” experiment with the GRAND gas-filled separator will also be discussed.

Веденеев Вячеслав

Криогенная газонаполненная ячейка охлаждения ионов. Результаты последних тестов с внутренним источником ионов
(в связи с выборами на должность м.н.с.)

В Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ создается новая экспериментальная установка для прецизионных измерений масс тяжелейших нуклидов (с относительной разрешающей способностью порядка ΔM/M~10-7). Установка будет включать в себя новый мишенный блок, газонаполненный сепаратор продуктов реакции, криогенную газонаполненную ячейку (т.н. «Криоячейку») и многоотражательный времяпролетный масс-спектрометр. «Криоячейка» является одной из важнейших частей планируемой установки. Эффективность торможения, а также эффективность и время экстракции ионов из ячейки являются важнейшими параметрами при работе газонаполненной ячейки. В офлайн тестах с внутренним источником 223Ra было получено значение эффективности 49,3±3,0 % при давлении буферного газа 50 Торр и комнатной температуре. Также будет рассказано о планах эксперимента “на пучке” на газонаполненном сепараторе GRAND.

Pishchalnikova Elizaveta, FLNR, JINR

Development of a method for producing accelerator targets based on high-temperature binding reduction
(in connection with the election for the position of j. r.s.)

Development of methods for producing accelerator targets stable under prolong and intense heavy ion irradiation is a priority for advancing research on synthesis and study of the properties of SHE. The main factors influencing target distruction, high temperature, radiation-induced diffusion and chemical reactions are greatly enhanced by increasing 48Ca beam intensity and using heavier ions. Therefore a search for stable chemical forms and development of target materials based on the enriched Pu – Cf isotopes that meet experimental requirements is necessary. Intermetallic actinide compounds are known to have high thermal, mechanical and chemical stability. The proposed method includes producing thin films of actinide alloys by two-stage deposition of a diffusion layer and a target layer followed by fusion using “binding reduction” process. The results of studying the obtained europium samples (simulating Am behavior) by modern methods of complex material analysis (SEM, EDS, AFM, XRD and XPS) beore and after high-temperature “binding reduction” in hydrogen flow as well as new approaches are discussed.

Пищальникова Елизавета

Разработка метода получения ускорительных мишеней на основе высокотемпературного связывающего восстановления.
(в связи с выборами на должность м.н.с.)

Разработка методов получения ускорительных мишеней, устойчивых в условиях длительного и интенсивного облучения тяжелыми ионами, имеет приоритетное значение для развития работ по синтезу и изучению свойств сверхтяжелых элементов. Основные факторы, влияющие на разрушение мишеней, высокая температура, радиационно-стимулированная диффузия и химические реакции многократно усиливаются при повышении интенсивности пучков 48Ca и при переходе к более тяжелым ионам. Поэтому необходим поиск устойчивых химических форм и разработка мишенных материалов на основе обогащенных изотопов Pu – Cf удовлетворяющих требованиям экспериментов. Известно, что интерметаллические соединения актинидов обладают высокой температурной, механической и химической стабильностью. Предлагаемый метод заключается в получении тонких пленок актинидных сплавов путем двухстадийного нанесения материала диффузионного слоя и слоя мишенного материала, с последующем сплавлением с помощью процесса «связывающего восстановления». Обсуждаются результаты исследования полученных образцов европия (моделирующего поведение Am) современными методами комплексного исследования материалов (СЭМ, ЭДС, АСМ, РСД и РФЭС), до и после проведения высокотемпературного «связывающего восстановления» в токе водорода, а также обсуждаются новые подходы.