Die Ermöglichung von Strahlen aus seltenen radioaktiven Isotopen
Für experimentelle Untersuchungen von exotischen, also extrem kurzlebigen radioaktiven Isotopen muss nicht nur ihr Erzeugungsverfahren optimiert werden, zusätzlich muss auch die Auslösung aus dem Targetmaterial verbessert werden. Wichtig bei der effektiven Erzeugung von kurzlebigen Kernen in ISOL-Einrichtungen (Isotope Separation On-Line) ist die schnelle Auslösung von radioaktiven Ionen aus der Targetmatrix und aus Ionenquellen. Radionuklide, die entstehen, wenn ein Primärstrahl aus Protonen oder schweren Ionen eine Kernreaktion im Target induzieren, müssen die Plasma-Ionenquelle erreichen, beschleunigt werden und massensepariert werden, bevor sie zerfallen. Ihre Extraktionsgeschwindigkeit wird durch Diffusion innerhalb der Targetmatrix beeinflusst, von der Effusionszeit beim zufälligen Wegverlauf und vom Absorptions- bzw. Desorptionszyklus, der jede Oberflächenkollision charakterisiert. Das europäische TARGISOL-Projekt zielte darauf ab, ISOL-Targetmatritzen auf systematische Weise mithilfe der Monte-Carlo-Simulation zu optimieren. Durch die Simulation der Extraktion von verschiedenen radioaktiven Ionen konnten Wissenschaftler an der European Organization for Nuclear Research (CERN) in der Schweiz ihre Extraktionsgeschwindigkeit als Funktion der Target- und Ionenquellengeometrie sowie des verwendeten Materials vorhersagen. Um eine optimierte Extraktion von bestimmten wichtigen Radionukliden sicherzustellen, wurde eine Datenbank anhand einer umfassenden Literaturrecherche und neuen Messungen am ISOLDE-Massenseperator des CERN erstellt. Die Targisol-Datenbank enthält eine Sammlung von logisch miteinander verknüpften Tabellen, die die Prozess- und die Verzögerungsparameter angeben, welche die Erzeugung eines intensiven Strahls von seltenen Isotopen beeinflussen. Zusätzlich stellt ein intelligentes Web-Interface sicher, dass die Projektpartner von überall her unter http://www.targisol.csic.es auf die Extraktionsparameter durch Verwendung eines Standard-Webbrowsers zugreifen können. Während des TARGISOL-Projekts wurden etwa 2400 Einträge in die Datenbank eingefügt, die für die Monte-Carlo-Simulationen als Ausgangsdaten verwendet wurden. Auf Grundlage dieser Simulationsergebnisse wurden spezielle Targetmatrizen erstellt, um neue und verbesserte ISOL-Strahlen unter anderem der Elemente Beryllium, Sauerstoff, Neon, Magnesium und Aluminium erzeugen zu können. Diese Targets konnten nicht nur an der ISOLDE-Einrichtung, sondern auch an der SPIRAL-Einrichtung des Grand Accélérateur National d'Ions Lourds (GANIL) in Frankreich erfolgreich getestet werden.
