基于加速器的快正电子源的设计与研究

发布时间：2020-12-09 21:54

　　正电子源是通过人工的方法（核反应、放射性同位素、加速器和高能伽马光）产生正电子的放射源。基于正电子源发展出了正电子寿命谱、多普勒展宽谱和角动量分布谱测量等多种技术手段。正电子检测技术具有可测量小尺度、低浓度损伤的优势,分辨率也极高的优点,同时在表面、界面和体相都有极好发挥,是目前对原子级别的损伤最具灵敏性的探测手段,在化学、物理、生物医学以及反物质研究等领域具有很高的应用潜力。本论文介绍了正电子的发现及应用历史,并对国内外的正电子源深入调研,为基于加速器的快正电子源技术探究和材料表面、表层研究平台的进一步扩充搭建,完成了初步的物理设计。使用EGSnrc软件优化了快正电子源的转换靶物理参数的设计。靶材物理设计考虑了打靶束流的能量,靶材的温升,靶材材质和厚度等多方面因素。分析了打靶后转化的正电子的物理状态。快正电子源的打靶束流基于合肥光源高亮度注入器,打靶束流能量为30MeV,选择了钨作为靶材,最终得到的正电子转化率为2.28%。对匹配聚焦系统的束流运动做了理论推导,并使用Parmela软件模拟验证了理论结果。分别对四分之一波长变换器和绝热匹配聚焦螺线管进行了有效的理论计算,并对最终选择的... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 正电子谱学
        1.2.1 对固态物质中的缺陷极为灵敏
        1.2.2 正电子谱学是无损探测
        1.2.3 正电子谱学的探测区域和普适性
    1.3 国内外同类设备的发展状态和趋势
        1.3.1 基于核反应堆/放射性同位素的正电子源
        1.3.2 基于γ光的正电子源
        1.3.3 基于加速器的正电子源
    1.4 总结
第二章 基本理论
    2.1 正电子湮没图像
    2.2 正电子湮没率
    2.3 正电子波长
    2.4 正电子在凝聚物质中的湮没
    2.5 正电子在固体中的注入深度
第三章 打靶物理状态分析
    3.1 EGS软件介绍
        3.1.1 EGS的历史
        3.1.2 EGSnrc的功能和特性简介
    3.2 靶材的选择与正电子产额的计算
        3.2.1 转换靶
        3.2.2 靶材选择
        3.2.3 打靶束流能量的选择
        3.2.4 靶材的温升
        3.2.5 靶材厚度的选择
        3.2.6 正电子物理状态分析及产额估计
第四章 匹配、聚焦和输运系统理论计算
    4.1 电子在轴对称磁场中的运动
        4.1.1 四分之一波长变换器
        4.1.2 绝热渐变匹配器
    4.2 总结
    4.3 钟形场模型中的带电粒子
第五章 正电子输运线设计
    5.1 Parmela的简介
    5.2 束流追踪与分析
    5.3 Trace 3D简介
        5.3.1 σ矩阵
        5.3.2 σ矩阵元素的意义
        5.3.3 Twiss参数与σ矩阵的关系
    5.4 输运线的设计方案
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表论文情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]利用轫致辐射X射线进行正电子分析的研究[J]. 张翼,杨祎罡,李元景,赵新强.  核电子学与探测技术. 2011(04)

博士论文
[1]基于放射源的慢正电子脉冲束装置的研制[D]. 熊涛.中国科学技术大学 2010



本文编号：2907537