Akceleratorski centar na IRB-u najveća je istraživačka infrastruktura u Hrvatskoj i jedina koja redovito omogućuje pristup stranim istraživačima. Laboratorij za interakcije ionskim snopovima Zavoda za eksperimentalnu fiziku IRB-a upravlja centrom. Centar je smješten u zgradi Tandem Van de Graaff koja se sastoji od tri dvorane (Tandem VDG dvorana, Tandetron dvorana, dvorana s eksperimentalnim linijama), ureda, mehaničke radionice i predavaonice.

6.0 MV EN Tandem Van de Graaff akcelerator

Laboratorij je osnovan 1987. godine kada je instaliran 6.0 MV EN Tandem Van de Graaff akcelerator nakon donacije i prijevoza sa Sveučilišta Rice u Houstonu. Početno su se koristili samo protoni i laki ioni, uglavnom za PIXE i RBS analizu, kao i za mjerenja osnovnih parametara interakcije poput udarnih presjeka produkcije X-zraka i elastičnog raspršivanja važnih za PIXE i RBS. Prva ionska mikroproba temeljena na OM magnetskom kvadrupolnom dubletu instalirana je i pokrenuta 1991. godine. Veće nadogradnje EN Tandema izvršene su u razdoblju od 2004. do 2010. godine. Te su nadogradnje uglavnom financirane EU i IAEA projektima i uključivale su: instalaciju novih akceleratorskih cijevi (donacija Sveučilišta u Uppsali), instalaciju višekatodnog rasprašivačkog izvora iona 40 MC-SNICS (NEC) i Alphatross (donacija Sveučilišta u Oxfordu), novi vakuumski sustav, kao i računalnu kontrolu akceleratora koja je razvijena u laboratoriju.
Danas EN Tandem pruža između 1500 i 2000 sati rada akceleratora godišnje. Teški ioni kao što su Au, I i Cl tipično se koriste za ERDA-u, W, Cu i Fe ioni se koriste za eksperimente vezane za fuziju, dok se Si, O i C koriste za studije oštećenja u detektorima. Laki ioni Li, 4He i 3He obično se koriste za analitičke primjene (RBS i NRA), dok protoni služe uglavnom kao sonda za istraživanje svojstava transporta naboja pomoću IBIC-a (uključujući eksperimente na zraku) i energija do 8 MeV. Za većinu iona koristi se rasprašivački izvor iona, dok za ione helija koristimo radiofrekventni plinski izvor s izmjenom naboja. Zbog ograničenih tlakova izolacijskog plina u akceleratorskom spremniku koji se mogu postići, maksimalni napon terminala EN tandema trenutno je postavljen na 4 MV. Minimalni korišteni napon terminala je 0,5 MV.

1.0 MV Tandetron akcelerator

1.0 MV Tandetron akcelerator pušten je u rad 2005. godine kroz projekte financirane od strane IAEA-e i Ministarstva znanosti i obrazovanja Republike Hrvatske. Instaliran je u novoj dvorani priključenoj na postojeću zgradu EN Tandem. Od samog početka akcelerator je bio u mogućnosti dostavljati ione vodika iz starog duoplazmatronskog izvora iona na sve postojeće linije. Vrlo brzo nakon puštanja u rad izgrađene su dvije nove linije koje mogu prihvatiti ione samo iz Tandetron akceleratora.
Danas 1.0 MV Tandetron ima dva izvora iona: SNICS sputernog izvora iona (NEC) s jednom katodom financiran je EU projektom i novi duoplasmatronski izvor iona s izmjenom naboja (HVEE), zajednički financiran od strane IAEA i Ministarstva znanosti i obrazovanja Republike Hrvatske te pušten u rad 2019. godine. Do sada korišteni naponi terminala kreću se od 200 kV do 1 MV. Duoplazmatronski izvor iona trenutno se koristi za ione ³He i ⁴He, dok se za sve ostale ione (H, Li, C, O, Si, Cl, Cu itd.) koristi rasprašivački izvor iona SNICS.

Ionski snopovi

Nakon ubrzanja ioni izlaze iz akceleratora s velikom brzinom i visokom energijom. Da bi se kontrolirao njihov smjer, jaka magnetska polja savijaju i fokusiraju ione u snop - ionski snop. Ionski snop putuje u vakuumu do jedne od krajnjih stanica (eksperimentalnih komora) koje su priključene na akcelerator. Ne možemo vidjeti ione koji putuju u vakuumu. Fotografiranje ionskog snopa zahtijeva propuštanje snopa iz vakuuma na zrak. Na slikama ispod može se vidjeti pozitivne vodikove ione (protoni) ubrzane na 2 MeV, što je energija koju proton dobije pri ubrzavanju između 2 milijuna volti potencijalne razlike. Ioni visoke energije međudjeluju sa česticama koje su prisutne u zraku. Tijekom tih interakcija oslobađa se energija u obliku fotona, što nam omogućuje vidjeti kretanje iona i gubitak energije tijekom procesa.

Prikazani ioni imaju domet od 7,5 cm na zraku. Nakon te udaljenosti većina iona gubi svu svoju početnu energiju i zaustavljaju se. Većina energije gubi se na kraju dometa, u području tzv. Braggovog vrha. Ionski snop se širi dok prodire kroz zrak zbog sudara koji uzrokuju odstupanje iona od primarnog smjera snopa. Sličan proces se događa kada ioni međudjeluju s bilo kojim drugim medijem. Koristeći različite nuklearne tehnike, možemo proučavati ili modificirati svojstva materijala koji su izloženi ionskim snopovima. Detalji o tim mogućnostima opisani su u odjeljku o našim eksperimentalnim komorama i drugoj opremi koja se može pronaći klikom ovdje. Svaka komora je dizajnirana za različitu svrhu kako bi pokrila širok raspon mogućih primjena i tehnika.