Generowanie ujemnych wiązek jonów o doskonałej jakości stało się możliwe
Nowe techniki, będące w opracowaniu, zapewnią w końcu najniższą możliwą emitancję wiązek cząsteczek utworzonych podczas przyśpieszania ujemnych jonów wodorowych i poddawania ich kompresji magnetycznej. W odpowiedzi na wyzwanie technologiczne stworzone przez następną generację akceleratorów protonów o wysokiej mocy, w ramach Piątego Programu Ramowego sfinansowano częściowo projekt HP NIS. Pracownicy szeregu zespołów z laboratoriów europejskich zaoferowali swoje doświadczenie i ekspertyzę do prac nad opracowaniem źródeł ujemnych jonów wodorowych o niezawodności, jakiej dotychczas nie osiągnięto. Naukowcy z niemieckiego uniwersytetu we Frankfurcie zapewnili zestaw przyrządów diagnostycznych do dokładnych pomiarów właściwości wiązek jonów. Oznaczało to zastosowanie technik nieniszczących, które pozwalały na prowadzenie pomiarów on-line, podczas pracy akceleratora. Ujemne jony wodorowe zapewniają sposobność do nieniszczącej diagnostyki wiązki w oparciu o zjawisko foto-odrywania. Dzięki wzajemnemu oddziaływaniu na siebie ujemnych jonów wodorowych i światła laserowego o długości fali pomiędzy 600 i 1100nm, można odłączyć dodatkowy elektron, co powoduje utworzenie niewielkiej liczby obojętnych atomów. Następnie można zastosować dodatkowe pole magnetyczne w celu oddzielenia oderwanych elektronów oraz atomów obojętnych od jonów. Ponadto liczby i rozkłady zarówno oderwanych elektronów, jak też atomów obojętnych, mogą być analizowane podczas gdy wiązka jonów jest w dalszym ciągu obecna. W celu zbadania pełnego trójwymiarowego rozkładu gęstości zneutralizowanych atomów zaprojektowano różne systemy detekcji o rozdzielczości przestrzennej. Ponieważ żaden z fotonów lasera ani oderwanych elektronów nie przekazuje znacznego pędu na zneutralizowane atomy, to ich rozkład jest taki sam, jak rozkład pierwotnej wiązki jonów. Scyntylator czasu przelotu (TOF) wykorzystuje oderwane elektrony, pozwalając na uzyskanie poprzecznego i wzdłużnego rozkładu gęstości pierwotnej wiązki jonów. W celu oszacowania emitancji poprzecznej zastosowano drugi scyntylator o rozdzielczości przestrzennej, który wykrył, wraz z układem kamery o sprzężeniu ładunkowym (CCD), zneutralizowane atomy. Eksperymenty diagnostyczne prowadzone w laboratoriach Uniwersytetu we Frankfurcie wykazały zalety diagnostyki nie wymagającej wprowadzania mechanicznych elementów do wiązki jonów w porównaniu do konwencjonalnych metod diagnostyki wiązek jonów.
