HIRFL-CSR冷却束流寿命研究

发布时间：2020-08-03 11:44

【摘要】：本论文是针对兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)上的束流寿命展开的相关研究。文中主要从理论和实验两方面研究了电子冷却装置对于束流寿命影响的规律。在重离子环形加速器上电子冷却技术的应用,一方面可以抑制束内散射造成的影响,另一方面可以打破刘维定理的限制,通过压缩相空间,实现束流的累积。同时,电子和离子的复合会造成束流损失,降低束流寿命。另外,加速器管道中的残余气体与离子发生相互作用,也会导致束流的损失,影响束流寿命。残余气体与离子主要存在两种作用方式:散射和电荷交换。本文从现有的反应截面经验公式出发,对CSR上残余气体影响下的束流寿命进行了估算,并总结不同物理机制下束流寿命的相关结论。CSR上电子冷却装置主要有两个应用,一个是应用在CSRm上用于束流的累积和加速,另一个是用于CSRe上进行内靶实验中。这两个应用都与束流寿命有着密切关系,较好的束流寿命有利于CSRm上完成束流累积,也有利于满足CSRe上实验亮度的要求。辐射俘获寿命来源于冷却段自由电子和离子的复合过程,是影响束流总寿命的重要因素;内靶模式寿命主要源是内靶原子对离子散射造成的束流损失。文中也对CSRm上几种常用的束流总寿命作出估算。电子冷却装置本身对离子束有重要影响。本文实验部分是基于CSRm上C6+和Ar15+两种束流,比较两种束流下束流寿命的测量结果,得出相关的结论。实验中,我们主要是改变电子束的参数,来探究束流储存寿命变化的趋势和规律。这种规律是电子冷却、电子离子复合两个过程综合作用下的结果,对此,我们对实验结果进行了合理的分析。最后,文章对电子冷却和束流寿命相关研究做出的展望。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TL594
【图文】：

电子冷却装置,第一,环形加速器

景，核能与核技术领域的研究受到大家广泛的关注。加速器技术域的重要部分，广泛应用在医学、航空航天、材料辐照等行业。开展原子核物理等实验的利器。随着科学研究和探索的深入，要求，一方面要求束流流强大，亮度高；另一方面要求束流品质度和动量分散要低。离子环形加速器，为了提高束流累积流强，电子冷却技术应子冷却方法首次被 GBudker 提出[1]，并且用来提高质子-反质罗斯的 Novosibirsk 研究所在其环形加速器上建成世界上第一—NAP-M，图 1.1 为其结构示意图，该装置在 1974 年完成电证了电子冷却原理的正确性[2]。

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图 1.2 CERN LEAR 电子冷却装置示意图世界各地建成了多台冷却装置，冷却离子种类范围也变大，电理论都获得很大的进步。针对电子束与离子束的相互作用带来.Parkhomchuk 提出空心电子束的概念[4]。2003 年世界上第一台的冷却装置在兰州建成，并安装在兰州重离子加速器冷却SR）上[5]。却的冷却速度与离子束的流强无关。相对而言，电子冷却技术发射度的束流进行冷却。电子冷却是获得极低温、高密度离子前，国际上采用电子冷却的装置有 LEAR、IUCF、TSR、CER 和兰州的 CSR 等。却的的方法除了电子冷却，国际上比较常用的还有随机冷却。度对于离子的能量不敏感，最适合冷却大发射度、大动量散度

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图 1.3 电子冷却前后束流纵向动量分散比较-20 -10 0 10 200204060度值灰位置 (mm)冷却前冷却后图 1.4 电子冷却作用前后横向垂直束斑尺寸比较

【参考文献】