Simulación de la óptica iónica de haces de partículas cargadas en aceleradores destinados a espectrometría de masas

Simulación del tamaño del haz de iones en distintas partes del sistema de AMS

Miembros del grupo de espectrometría de masas con aceleradores, AMS, del Centro Nacional de Aceleradores (Universidad de Sevilla-Junta de Andalucía-CSIC), han desarrollado simulaciones de la óptica de haces de partículas cargadas para aceleradores AMS.

Este trabajo ha consistido en la simulación de la óptica iónica de un haz de partículas cargadas a lo largo del acelerador destinado a espectrometría de masas del CNA, usando para ello SRIM, el módulo de generación de haz S³M y óptica a primer orden (aproximación paraxial). Los resultados obtenidos en tres puntos distintos a lo largo del sistema de AMS ponen de manifiesto que dicha aproximación a primer orden es válida.

Las simulaciones han dado como resultado una estimación del tamaño del haz en distintos puntos del acelerador, tales como la salida de la fuente de iones y la ventana de entrada del detector, así como su comportamiento tras colisionar con las moléculas del gas usado como stripper (argón). El tamaño del haz así estimado ha sido comparado con tamaños reales obtenidos durante el uso rutinario del sistema de AMS, obteniendo valores comparables.

En la simulación mostrada en la figura se aprecia como el tamaño del haz aumenta cuando este atraviesa el stripper debido a su interacción con el argón, aunque vuelve a ser focalizado (su tamaño disminuye de nuevo) mediante el analizador magnético. El mismo comportamiento se ha observado en la medida del tamaño real del haz.

Esta investigación pone de manifiesto la utilidad del uso de simulaciones con SRIM y S³M a la hora de conocer el compartimiento óptico de los haces de iones en los aceleradores tipo AMS.

Referencia bibliográfica: 

J.M. Gómez-Guzmán, I. Gómez-Morilla, S.M. Enamorado-Báez, A.I. Moreno Suárez, A.R. Pinto-Gómez. “First-order ion-optics calculations for an Accelerator Mass Spectrometry system using SRIM and S³M”. “Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 281 (2012) 30–36”. doi: 10.1016/j.nimb.2012.03.027