Línea de Tiempo de Vuelo
Vista de la línea de ERDA-TOF
Interior de la cámara de análisis ERDA-ToF que muestra el portamuestras giratorio
Responsable científico: Andrés Redondo Cubero
La línea de haz de tiempo de vuelo (ToF) en CMAM fue diseñada para realizar experimentos de análisis de detección de retroceso elástico (ERDA) con detección simultánea de la energía de la partícula y el tiempo de vuelo. El método ERDA-TOF es de particular interés para determinar el perfil de profundidad de los elementos ligeros desde la región de la superficie hasta profundidades de varios micrómetros.
A fines de 2009, la línea de haz de tiempo de vuelo (ToF) en CMAM estaba completamente ensamblada y se realizaron las primeras pruebas en 2010.
La línea de ToF está ubicada en el puerto de 10º del primer imán de conmutación a la salida del acelerador, lo que permite trabajar con iones de alta masa y bajo estado de carga. En la línea se ubican dos conjuntos de cuatro rendijas independientes para definir el punto de haz en la muestra, que se posiciona por medio de un goniómetro de 3 ejes dentro de la cámara de dispersión. La corriente del haz incidente se puede medir continuamente durante el experimento por medio de una copa de Faraday de transmisión situada en la entrada de la cámara. Un telescopio de Tiempo de Vuelo, colocado a 40º del haz, recoge las partículas, midiendo tanto la energía como el tiempo de vuelo de cada partícula.
Para medir el tiempo de vuelo, se colocan dos estaciones de tiempo dentro del telescopio. La longitud de vuelo entre ellos es regulable, siendo 42 cm el valor nominal. Cuando una partícula cruza una estación de tiempo, se genera una señal rápida. Esta señal se utiliza para alimentar Preamplificadores Rápidos y Discriminadores de Fracción Constante. Se utiliza un convertidor de tiempo a amplitud para obtener un pulso con una altura proporcional al tiempo de vuelo entre los dos detectores. Al final del telescopio, un detector de estado sólido mide la energía de las partículas. Tanto las señales de tiempo como las de energía se registran en modo lista, se registra la amplitud y el tiempo de cada evento.
El tratamiento en tiempo real o posterior del software permite determinar qué eventos ocurrieron en coincidencia, lo que hace posible la determinación de masa para cada partícula detectada. Para partículas pesadas, los espectros de energía obtenidos a partir de espectros de tiempo tienen una resolución mucho mayor que los obtenidos directamente del detector de energía.
Además del telescopio de detección ToF, se ha agregado una extensión en la dirección de dispersión frontal, que se ha utilizado para varios experimentos que no requieren el detector ToF. También se ha instalado y utilizado en varios experimentos un detector de rayos X de silicio (KETEK AXASA).