Dielectronic Recombination of Li-like Ca 17+ and F-like Fe 1
发布时间：2022-02-09 10:03
配备电子冷却器的重离子冷却存储环为电子离子复合精密谱学实验提供了绝佳的实验平台,其具有高真空低本底、高精度、大范围能量调制、直接获得绝对复合速率系数等优点。本文基于兰州重离子冷却储存环HIRFL-CSRm开展了类锂Ca17+和类氟Fe17+离子的双电子复合（DR）精密谱学实验,此外,还开展了几种高电荷态离子的辐射复合（RR）增强效应的研究,主要结果包括以下两个部分:第一部分是类锂Ca17+与类氟Fe17+离子的双电子复合精密谱学实验研究。我们在重离子储存环CSRm上成功获得了类锂40Ca17+与类氟Fe17+离子的DR谱。Ca17+离子对应的电子-离子质心系相对能量的调制范围为0-42 eV,包含了2s电子的所有?n=0的DR共振(2s1/2→2p1/2 nl and 2s1/2→2p3/2 nl),并且确定了2
【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】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
DR过程示意图，（a-b）对应于共振俘获过程，（b-c）对应辐射稳定过程
附录123图2大科学装置重离子冷却储存环HIRFL-CSR示意图，红色方框标注位置分别为CSRm和CSRe上的DR实验区。2实验装置和技术2.1实验装置和原理CSRm电子冷却器上的DR实验装置如图3所示，类锂的40Ca17+离子由超导ECR离子源直接产生，然后在扇聚焦回旋加速器SFC中加速，最终以6.10MeV/u的能量注入到CSRm中,每次注入的束流强度为~70μA,对应1.2×108个离子被冷却储存，离子束纵向动量分散达到p/p≈2.13×10-4，其他相关实验参数如表1所示。电子冷却器EC-35用于冷却束流以提高束流品质，同时又作为DR实验的电子靶。每次离子束注入结束后，离子束与其速度匹配（βi=βe）方向相同的电子束相互作用数秒，电子冷却作用就和离子束内散射效应（IBS）达到动态平衡。此时电子束和离子束具有相同的平均速度,对应于质心系下的相对能量为零，此刻电子冷却器的工作电位也被称为电子冷却点。DR谱是复合速率系数和电子-离子质心系相对能量的对应关系，实验测量DR速率系数可用下式表示:()=(1)(4)其中，R为复合离子计数率，Ni是储存环中储存的离子数目，ne是电子束的空间密度，L是电子冷却段的有效作用长度，C是储存环的周长。βe和βi分别为电子和离子的相对论因子，表征二者的平均速度。
附录125状态和重合程度。图4.DR实验所采用的电子能量调制脉冲时序。（a）单极性调制：只有正向或者负向调制电压（b）双极性调制：包含正向和负向调制电压双向调制。每个能量点的测量过程是由10ms的调制和90ms的冷却组成的调制序列。为了获得复合速率系数谱，根据公式（4），实验中需要实时测量并记录的物理量包括：离子束流强，调制电位和时序，电子束流强，复合离子计数率等。为了实时采集这些信息并写入数据文件，我们采用了基于NI-LabVIEW（PXI-e）框架的数据获取（DAQ）系统。所有信号均与探测器计数信号同步记录，所有数据在DAQ程序控制下，以DATALIST形式写入文本文件。3数据分析本次实验的直接实验结果如图5所示，即复合离子计数随着调制电压的变化关系。图5.类锂40Ca17+离子DR实验中复合离子计数随着调制电压的变化关系。蓝色为正向调制结果，青色为负向调制结果。DR谱即DR速率系数随着碰撞能量（电子-离子质心系相对能量）的变化关系。根据DR共振条件，共振峰的能量位置其实对应于处于双激发态离子的内部能级结构。重离子冷却储存
【参考文献】：
期刊论文
[1]Research on the detuning system of a cooling electron beam for the dielectronic recombination experiment at CSRm[J]. 孟令杰,马新文,V.V.Parkhomchuk,杨晓东,V.B.Reva,李杰,冒立军,马晓明,晏太来,夏佳文,原有进,徐瑚珊,杨建成,肖国青. Chinese Physics C. 2013(01)
[2]Electron cooling experiments in CSR[J]. PARKHOMCHUK Vasily,REVA Vladimir. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2011(S2)
[3]Commissioning of electron cooling in CSRe[J]. 杨晓东,冒立军,李国宏,李杰,马晓明,晏太来,原有进,宋明涛,杨建成,刘勇,赵铁成,夏佳文,张玮,高大庆,周忠祖,燕宏斌,毛瑞士,何源,韩少斐,郑建华,杨晓天,赵红卫,肖国青,殷达钰,李朋,贾欢,Parkhomchuk Vasily,Reva Vladimir,Skorobogatov Dmitry. 中国物理C. 2010(07)
[4]Commissioning of electron cooling in CSRm[J]. 杨晓东,李杰,冒立军,李国宏,詹文龙,夏佳文,赵红卫,肖国青,原有进,宋明涛,刘勇,杨建成,高大庆,周忠祖,何源,张玮,郑建华,毛瑞士,赵铁成,Parkhomchuk Vasily. 中国物理C. 2009(S2)
[5]Charge stripping accumulation of light heavy ions in HIRFL-CSR main ring[J]. 原有进,夏佳文,李朋,杨晓东. 中国物理C. 2008(09)
[6]SFC和SSC的束流匹配[J]. 王义芳. 中国物理C. 2008(S1)
[7]兰州重离子加速器冷却储存环上强子物理研究计划及现状(英文)[J]. 郑川,肖志刚,徐瑚珊,肖国青,詹文龙,李占奎,段利敏,孙志宇,姚楠,袁小华,张雪荧,王建松,陈若富,樊瑞睿,付芬,黄天衡,梁晋洁,欧阳珍,余玉洪,岳珂,章学恒,张亚鹏,李希国,李金. 高能物理与核物理. 2007(12)
[8]SFC-CSRm的束流匹配与制备[J]. 张金泉,李智慧,马雷,尹全民. 高能物理与核物理. 2006(S1)
[9]Bi80+辐射复合过程的计算[J]. 曾思良,逄锦桥,李萍,李月明,颜君,王建国. 物理学报. 2005(06)
本文编号：3616810
【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】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
DR过程示意图，（a-b）对应于共振俘获过程，（b-c）对应辐射稳定过程
附录123图2大科学装置重离子冷却储存环HIRFL-CSR示意图，红色方框标注位置分别为CSRm和CSRe上的DR实验区。2实验装置和技术2.1实验装置和原理CSRm电子冷却器上的DR实验装置如图3所示，类锂的40Ca17+离子由超导ECR离子源直接产生，然后在扇聚焦回旋加速器SFC中加速，最终以6.10MeV/u的能量注入到CSRm中,每次注入的束流强度为~70μA,对应1.2×108个离子被冷却储存，离子束纵向动量分散达到p/p≈2.13×10-4，其他相关实验参数如表1所示。电子冷却器EC-35用于冷却束流以提高束流品质，同时又作为DR实验的电子靶。每次离子束注入结束后，离子束与其速度匹配（βi=βe）方向相同的电子束相互作用数秒，电子冷却作用就和离子束内散射效应（IBS）达到动态平衡。此时电子束和离子束具有相同的平均速度,对应于质心系下的相对能量为零，此刻电子冷却器的工作电位也被称为电子冷却点。DR谱是复合速率系数和电子-离子质心系相对能量的对应关系，实验测量DR速率系数可用下式表示:()=(1)(4)其中，R为复合离子计数率，Ni是储存环中储存的离子数目，ne是电子束的空间密度，L是电子冷却段的有效作用长度，C是储存环的周长。βe和βi分别为电子和离子的相对论因子，表征二者的平均速度。
附录125状态和重合程度。图4.DR实验所采用的电子能量调制脉冲时序。（a）单极性调制：只有正向或者负向调制电压（b）双极性调制：包含正向和负向调制电压双向调制。每个能量点的测量过程是由10ms的调制和90ms的冷却组成的调制序列。为了获得复合速率系数谱，根据公式（4），实验中需要实时测量并记录的物理量包括：离子束流强，调制电位和时序，电子束流强，复合离子计数率等。为了实时采集这些信息并写入数据文件，我们采用了基于NI-LabVIEW（PXI-e）框架的数据获取（DAQ）系统。所有信号均与探测器计数信号同步记录，所有数据在DAQ程序控制下，以DATALIST形式写入文本文件。3数据分析本次实验的直接实验结果如图5所示，即复合离子计数随着调制电压的变化关系。图5.类锂40Ca17+离子DR实验中复合离子计数随着调制电压的变化关系。蓝色为正向调制结果，青色为负向调制结果。DR谱即DR速率系数随着碰撞能量（电子-离子质心系相对能量）的变化关系。根据DR共振条件，共振峰的能量位置其实对应于处于双激发态离子的内部能级结构。重离子冷却储存
【参考文献】：
期刊论文
[1]Research on the detuning system of a cooling electron beam for the dielectronic recombination experiment at CSRm[J]. 孟令杰,马新文,V.V.Parkhomchuk,杨晓东,V.B.Reva,李杰,冒立军,马晓明,晏太来,夏佳文,原有进,徐瑚珊,杨建成,肖国青. Chinese Physics C. 2013(01)
[2]Electron cooling experiments in CSR[J]. PARKHOMCHUK Vasily,REVA Vladimir. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2011(S2)
[3]Commissioning of electron cooling in CSRe[J]. 杨晓东,冒立军,李国宏,李杰,马晓明,晏太来,原有进,宋明涛,杨建成,刘勇,赵铁成,夏佳文,张玮,高大庆,周忠祖,燕宏斌,毛瑞士,何源,韩少斐,郑建华,杨晓天,赵红卫,肖国青,殷达钰,李朋,贾欢,Parkhomchuk Vasily,Reva Vladimir,Skorobogatov Dmitry. 中国物理C. 2010(07)
[4]Commissioning of electron cooling in CSRm[J]. 杨晓东,李杰,冒立军,李国宏,詹文龙,夏佳文,赵红卫,肖国青,原有进,宋明涛,刘勇,杨建成,高大庆,周忠祖,何源,张玮,郑建华,毛瑞士,赵铁成,Parkhomchuk Vasily. 中国物理C. 2009(S2)
[5]Charge stripping accumulation of light heavy ions in HIRFL-CSR main ring[J]. 原有进,夏佳文,李朋,杨晓东. 中国物理C. 2008(09)
[6]SFC和SSC的束流匹配[J]. 王义芳. 中国物理C. 2008(S1)
[7]兰州重离子加速器冷却储存环上强子物理研究计划及现状(英文)[J]. 郑川,肖志刚,徐瑚珊,肖国青,詹文龙,李占奎,段利敏,孙志宇,姚楠,袁小华,张雪荧,王建松,陈若富,樊瑞睿,付芬,黄天衡,梁晋洁,欧阳珍,余玉洪,岳珂,章学恒,张亚鹏,李希国,李金. 高能物理与核物理. 2007(12)
[8]SFC-CSRm的束流匹配与制备[J]. 张金泉,李智慧,马雷,尹全民. 高能物理与核物理. 2006(S1)
[9]Bi80+辐射复合过程的计算[J]. 曾思良,逄锦桥,李萍,李月明,颜君,王建国. 物理学报. 2005(06)
本文编号：3616810
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