高分辨的束流光学系统与调束设备的设计和测试以及N=Z原子核的质量测量
发布时间：2022-02-04 21:13
自2007年以来,位于日本理化学研究所仁科加速器中心的新一代设施,放射性同位素束工厂（RIBF）,成功运行。RIBF 一直致力于提高放射性同位素束的强度,推进核素图上可以进行实验研究的核素区域的扩展以增强我们对原子核的认知和对核天体物理过程的理解。由线性加速器和回旋加速器组成的RIBF加速器系统可以加速各种重离子（从质子到铀）到345兆电子伏/核子,目标流强度高达1pμA,相当于6.24×1012个粒子/秒。由于原子核的质量在核天体物理学和核结构研究中的重要作用,对放射性核素的快速,精确和准确的质量测量带动了全世界各种质量测量技术的发展。在仁科加速器中心新建了专用的等时性质谱仪（IMS）,稀少放射性同位素储存环“Rare-RI Ring”（R3）,以测量短寿命的稀少放射性原子核的质量,其目标的质量相对精度为10-6。首先,我们为束流线BigRIPS-HA/OEDO设计了高分辨的束流光学系统,然后考虑到束流线和储存环的色散匹配条件和一些特殊的束流传输要求,我们为R3设计了等时性的束流光学系统。基于高分辨的束流光学设计,我们开发了一种基于光束矩阵测量的快速响应方法,同时利用束流线上的位置灵...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)甘肃省
【文章页数】：199 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２：同位：素愛：规？斑史时间在核素图上的分布［３］
■舊广ｆ細：于放射性核素的分＇离技术有飞行中分高（Ｉｎ－Ｆｌｉｇｈｔ?Ｓ：印纖Ｍｏｉｌ）和??同偉素鱗分离（１値Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ?ＯｒｂＬｉｎｅ?（ＩＳＯＬ））?［１１］?ａ禽验■过＿中可行■的分离霸??．１１１如图１．６所示。??ＩＳＯＬ?Ｉｎ－Ｆｌｉｇｈｔ?Ｉｎ－Ｆｌｉｇｈｔ＋Ｓｔｏｐｐｉｎｇ?Ｃｅｌｌ??９?Ｉｏｎ?Ｉｏｎ?Ｉｏｎ??Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ?（?ｊ?Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ?（?）?Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ???Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｔａｇｅｔ?，??１?Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｔａｒｇｅｔ?［＾?Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｔａｒｇｅｔ????（＞１０?ｇ／ｃｍ２）?（ｓｅｖｅｒａｌ?ｇ／ｃｍ２）?（ｓｅｖｅｒａｌ?ｇ／ｃｍ２）??Ｉｏｎ?［￣?￣｜?Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ??ｓｏｕｒｃｅ?■—ｉ￣?Ｓｅｐａｒａｔｏｒ??ｉ?Ｊｌ，?ｎｒ??Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ?Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ?Ｉ?０．１－５００?ＭｅＶ／ｐ??Ｓｅｐａｒａｔｏｒ?Ｓｅｐａｒａｔｏｒ??￣１ｓ?
作为重离子储存环实验先驱的德国亥姆霍兹重离子研究中心（ＧＳＩ）的实验储??存环（Ｅｘｐｅｒｉｎｉｅｎｔａｌ?Ｓｔｏｒａｇｅ?Ｒｉｎｇ，：?ＥＳＲ）在其现有靠离子．如速審装量中的位鸞如??图１．９所示。该重离子加速器１９９０年进式运行，它主寒由主加速器ＳＩＳ、碎??片分离器（Ｒ＇ａｇｍｅｎｔ?Ｓｅｐａｒａｔｏｒ，ＦＲＳ）和实验储存环ＥＳＲ．组成分最近几年、瑞典??斯德哥尔摩大学的小型储存环ＣＲＹＲＩＮＧ被迀移到ＧＳＩ并安装在ＥＳＲ下游以扩??展已有的实验领域《??通用直魏加速器（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ?Ｌｉｎｅａｒ?Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ，?ＵＮＩＬＡＣ）主襄甩作．ＧＳＩ?重??离子加速器设备的注入器。由直线加速器ＵＮＩＬＡＣ提供的主束以１１．４ＭｅＶ／Ｍ约??１６％的光速）的能量駐入重离子同步加速器ＳＩＳ，主束在ＳＩＳ加速到几百ＭｅＶ／Ｍ??并引出注入碎片分离器ＦＲＳ，在碎片分离器ＦＲＳ入口处打靶产生次级束。一般??使用铀束在ＦＲＳ打薄靶发生碎裂反应来产隹丰中子核素，靶子采用１?－初／ｃｍ２??的铍靶。产生的次级粒子在ＦＲＳ上飞行大约３００ｎｓ并经过分离筛选注入到ＥＳＲ??中３ＩＳ可以加速任何稳定同位素（从质子加速到铀）离子，能加速到的能量为几??百ＭｅＶ／ｘ。主加速器ＳＩＳ设计的最大磁刚度为１８Ｔｍ，可以加速从质子到铀的所有??束流［５２］。ＥＳＲ周长ｌ〇８．３６ｍ
【参考文献】：
期刊论文
[1]The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties[J]. 欧乔治,F.G.Kondev,王猛,黄文嘉,S.Naimi. Chinese Physics C. 2017(03)
[2]A data analysis method for isochronous mass spectrometry using two time-of-flight detectors at CSRe[J]. 徐星,王猛,帅鹏,陈瑞九,颜鑫亮,张玉虎,原有进,徐瑚珊,周小红,Yuri A.Litvinov,Sergey Litvinov,涂小林,陈相成,付超义,葛文文,葛壮,胡雪静,黄文嘉,刘大委,邢元明,曾奇,章卫. Chinese Physics C. 2015(10)
[3]Simulation and measurement of the resonant Schottky pickup[J]. 臧永东,武军霞,赵铁成,张生虎,毛瑞士,徐瑚珊,孙志宇,马新文,涂小林,肖国青,F.Nolden,P.Hülsmann,Yu.A.Litvinov,C.Peschke,P.Petri,M.S.Sanjari,M.Steck. 中国物理C. 2011(12)
[4]Secondary electron time detector for mass measurements at CSRe[J]. 涂小林,王猛,胡正国,徐瑚珊,郭忠言,毛瑞士,肖国青,张宏斌,臧永东,岳珂. 中国物理C. 2010(03)
博士论文
[1]HIRFL-CSR上短寿命丰中子核素的精确质量测量[D]. 徐星.中国科学院研究生院（近代物理研究所） 2015
[2]HIRFL-CSR上短寿命核素质量的精确测量[D]. 帅鹏.中国科学技术大学 2016
[3]储存环上短寿命缺中子核素的精确质量测量[D]. 颜鑫亮.中国科学院研究生院（近代物理研究所） 2014
[4]CSRe等时性质量谱仪TOF探测器的性能研究与改进[D]. 章卫.中国科学院研究生院（近代物理研究所） 2014
[5]短寿命丰中子原子核的直接质量测量[D]. 孙保华.北京大学 2008
本文编号：3613950
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)甘肃省
【文章页数】：199 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２：同位：素愛：规？斑史时间在核素图上的分布［３］
■舊广ｆ細：于放射性核素的分＇离技术有飞行中分高（Ｉｎ－Ｆｌｉｇｈｔ?Ｓ：印纖Ｍｏｉｌ）和??同偉素鱗分离（１値Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ?ＯｒｂＬｉｎｅ?（ＩＳＯＬ））?［１１］?ａ禽验■过＿中可行■的分离霸??．１１１如图１．６所示。??ＩＳＯＬ?Ｉｎ－Ｆｌｉｇｈｔ?Ｉｎ－Ｆｌｉｇｈｔ＋Ｓｔｏｐｐｉｎｇ?Ｃｅｌｌ??９?Ｉｏｎ?Ｉｏｎ?Ｉｏｎ??Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ?（?ｊ?Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ?（?）?Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ???Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｔａｇｅｔ?，??１?Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｔａｒｇｅｔ?［＾?Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｔａｒｇｅｔ????（＞１０?ｇ／ｃｍ２）?（ｓｅｖｅｒａｌ?ｇ／ｃｍ２）?（ｓｅｖｅｒａｌ?ｇ／ｃｍ２）??Ｉｏｎ?［￣?￣｜?Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ??ｓｏｕｒｃｅ?■—ｉ￣?Ｓｅｐａｒａｔｏｒ??ｉ?Ｊｌ，?ｎｒ??Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ?Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ?Ｉ?０．１－５００?ＭｅＶ／ｐ??Ｓｅｐａｒａｔｏｒ?Ｓｅｐａｒａｔｏｒ??￣１ｓ?
作为重离子储存环实验先驱的德国亥姆霍兹重离子研究中心（ＧＳＩ）的实验储??存环（Ｅｘｐｅｒｉｎｉｅｎｔａｌ?Ｓｔｏｒａｇｅ?Ｒｉｎｇ，：?ＥＳＲ）在其现有靠离子．如速審装量中的位鸞如??图１．９所示。该重离子加速器１９９０年进式运行，它主寒由主加速器ＳＩＳ、碎??片分离器（Ｒ＇ａｇｍｅｎｔ?Ｓｅｐａｒａｔｏｒ，ＦＲＳ）和实验储存环ＥＳＲ．组成分最近几年、瑞典??斯德哥尔摩大学的小型储存环ＣＲＹＲＩＮＧ被迀移到ＧＳＩ并安装在ＥＳＲ下游以扩??展已有的实验领域《??通用直魏加速器（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ?Ｌｉｎｅａｒ?Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ，?ＵＮＩＬＡＣ）主襄甩作．ＧＳＩ?重??离子加速器设备的注入器。由直线加速器ＵＮＩＬＡＣ提供的主束以１１．４ＭｅＶ／Ｍ约??１６％的光速）的能量駐入重离子同步加速器ＳＩＳ，主束在ＳＩＳ加速到几百ＭｅＶ／Ｍ??并引出注入碎片分离器ＦＲＳ，在碎片分离器ＦＲＳ入口处打靶产生次级束。一般??使用铀束在ＦＲＳ打薄靶发生碎裂反应来产隹丰中子核素，靶子采用１?－初／ｃｍ２??的铍靶。产生的次级粒子在ＦＲＳ上飞行大约３００ｎｓ并经过分离筛选注入到ＥＳＲ??中３ＩＳ可以加速任何稳定同位素（从质子加速到铀）离子，能加速到的能量为几??百ＭｅＶ／ｘ。主加速器ＳＩＳ设计的最大磁刚度为１８Ｔｍ，可以加速从质子到铀的所有??束流［５２］。ＥＳＲ周长ｌ〇８．３６ｍ
【参考文献】：
期刊论文
[1]The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties[J]. 欧乔治,F.G.Kondev,王猛,黄文嘉,S.Naimi. Chinese Physics C. 2017(03)
[2]A data analysis method for isochronous mass spectrometry using two time-of-flight detectors at CSRe[J]. 徐星,王猛,帅鹏,陈瑞九,颜鑫亮,张玉虎,原有进,徐瑚珊,周小红,Yuri A.Litvinov,Sergey Litvinov,涂小林,陈相成,付超义,葛文文,葛壮,胡雪静,黄文嘉,刘大委,邢元明,曾奇,章卫. Chinese Physics C. 2015(10)
[3]Simulation and measurement of the resonant Schottky pickup[J]. 臧永东,武军霞,赵铁成,张生虎,毛瑞士,徐瑚珊,孙志宇,马新文,涂小林,肖国青,F.Nolden,P.Hülsmann,Yu.A.Litvinov,C.Peschke,P.Petri,M.S.Sanjari,M.Steck. 中国物理C. 2011(12)
[4]Secondary electron time detector for mass measurements at CSRe[J]. 涂小林,王猛,胡正国,徐瑚珊,郭忠言,毛瑞士,肖国青,张宏斌,臧永东,岳珂. 中国物理C. 2010(03)
博士论文
[1]HIRFL-CSR上短寿命丰中子核素的精确质量测量[D]. 徐星.中国科学院研究生院（近代物理研究所） 2015
[2]HIRFL-CSR上短寿命核素质量的精确测量[D]. 帅鹏.中国科学技术大学 2016
[3]储存环上短寿命缺中子核素的精确质量测量[D]. 颜鑫亮.中国科学院研究生院（近代物理研究所） 2014
[4]CSRe等时性质量谱仪TOF探测器的性能研究与改进[D]. 章卫.中国科学院研究生院（近代物理研究所） 2014
[5]短寿命丰中子原子核的直接质量测量[D]. 孙保华.北京大学 2008
本文编号：3613950
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