储存环上短寿命缺中子核素的精确质量测量
发布时间：2021-07-25 16:29
质量是原子核的基本性质，反映了核内强相互作用、电磁相互作用和弱相互作用的结果。精确的质量数据对于理解原子核结构和天体环境中的核过程具有重要意义。依托重离子冷却储存环，我们利用肖特基和等时性质量谱学技术测量了中重缺中子原子核的质量，研究了天体X射线暴中的关键核反应路径。在德国亥姆霍兹重离子研究中心，利用能量为615MeV/u的152Sm62+初级束流轰击21.6毫米厚（4g/cm2）的铍靶，发生弹核碎裂反应产生短寿命缺中子核素。反应产物经碎片分离器FRS筛选后注入到储存环ESR中，ESR上的电子冷却装置在几秒钟之内将离子的速度分散将到1.2×107量级。利用肖特基质量谱仪测量了离子在ESR中的回旋时间，鉴别出了311种核素。实验测量发现离子的回旋频率除了和离子的质荷比有关，还和离子的电荷态相关。基于这个发现，发展了一种新的质量刻度方法，最大程度地降低了质量刻度的系统误差。实验获得的质量精度σm/m～1.8×107，首次测量了9个核素的质量值（114I,122,123La,124,125Ce,127Pr,129Nd,132Pm,134Sm,137Eu）。实验结果的物理分析还在进行中。在兰州...
【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
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 引言
1.1 短寿命原子核质量测量的实验动机
1.2 短寿命原子核的产生和分离
1.3 质量测量方法
第二章 储存环质量谱仪实验原理
2.1 加速器物理基础
2.1.1 储存环的色散函数与动量压缩因子
2.1.2 离子在储存环中回旋周期
2.2 储存环质量谱仪原理
2.2.1 肖特基质量谱仪原理
2.2.2 等时性质量谱仪原理
2.2.3 影响储存环质谱仪分辨力的因素
第三章 实验装置
3.1 使用碎片分离器产生和分离放射性核素
3.2 实验储存环ESR
3.2.1 离子的注入、储存和冷却
3.2.2 肖特基信号探测和数据获取系统
3.3 实验储存环CSRe
3.3.1 储存环等时性质谱仪实验步骤
3.3.2 飞行时间(TOF)探测器和数据获取系统
第四章 ESR上152Sm碎片质量测量实验
4.1 实验概要
4.2 数据分析
4.2.1 离子回旋频率的确定
4.2.2 时间分辨的肖特基频谱
4.2.3 离子鉴别
4.3 质量评估
4.3.1 ESR的动量压缩因子
4.3.2 质量刻度
4.3.3 从不同频谱获得的质量结果合并
4.3.4 电荷相关性的修正
4.4 结果
4.4.1 系统误差分析
第五章 CSRe上58Ni碎片质量测量实验
5.1 实验概述
5.2 数据处理
5.2.1 离子回旋时间的确定：恒分定时
5.2.2 粒子鉴别
5.2.3 修正磁场晃动带来的影响
5.3 对离子回旋时间谱进行质量刻度
5.3.1 等时性区间和质量刻度
5.4 误差分析
5.4.1 系统误差分析
5.4.2 不同修正方法对最终质量值的影响
第六章 结果讨论
6.1 4~5Cr质量及其对X射线暴中Ca-Sc循环的影响
第七章 总结展望
附录 A 离子在储存环中的横向运动
附录 B 58~Ni碎裂反应中45Cr同质异能态的产生比例
附录 C 最小二乘法拟合：线性回归
附录 D 152~Sm碎片质量测量中的参考质量列表
附录 E 58~Ni碎片质量测量实验中的离子回旋时间信息
参考文献
简历
发表文章目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]The AME2012 atomic mass evaluation（Ⅱ）.Tables,graphs and references[J]. M.Wang,G.Audi,A.H.Wapstra,F.G.Kondev,M.MacCormick,X.Xu,B.Pfeiffer. Chinese Physics C. 2012(12)
[2]The NUBASE2012 evaluation of nuclear properties[J]. G.Audi,F.G.Kondev,M.Wang,B.Pfeiffer,X.Sun,J.Blachot,M.MacCormick. Chinese Physics C. 2012(12)
[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]CSRe等时性模式质量测量数据获取系统[J]. 臧永东,毛瑞士,原有进,赵铁成,涂小林,王猛,胡正国,梅波,徐瑚珊,肖国青. 核电子学与探测技术. 2011(03)
[5]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)
[6]First mass measurement of short-lived nuclides at HIRFL-CSR[J]. XU HuShan1, TU XiaoLin1,2, YUAN YouJin1, XIA JiaWen1, ZANG YongDong1,2, WANG Meng1, MAO RuiShi1, HU ZhengGuo1, MEI Bo1,2, SHUAI Peng3, ZHU ZhiChao1,2, TANG ShuWen1,2, GENG Peng1,2, LIU Yong1, ZHAO TieCheng1, ZHANG XueYing1, YANG JianCheng1, MAO LiJun1, ZHANG YuHu1, ZHOU XiaoHong1, HUANG WenXue1, XIAO GuoQing1, ZHAO HongWei1 & ZHAN WenLong11 Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China; 2 Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3 Department of Modern Physics, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China. Chinese Science Bulletin. 2009(24)
[7]A pilot experiment for mass measurement at CSRe[J]. 涂小林,徐瑚珊,夏佳文,王猛,毛瑞士,原有进,胡正国,刘勇,张宏斌,臧永东,赵铁成,张雪荧,付芬,杨建成,冒立军,肖陈,肖国青,赵红卫,詹文龙. 中国物理C. 2009(07)
[8]CSR放射性次级束流线[J]. 宋明涛,杨晓东,夏佳文,詹文龙. 高能物理与核物理. 2001(05)
博士论文
[1]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
[2]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：3302374
【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
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致谢
摘要
Abstract
第一章 引言
1.1 短寿命原子核质量测量的实验动机
1.2 短寿命原子核的产生和分离
1.3 质量测量方法
第二章 储存环质量谱仪实验原理
2.1 加速器物理基础
2.1.1 储存环的色散函数与动量压缩因子
2.1.2 离子在储存环中回旋周期
2.2 储存环质量谱仪原理
2.2.1 肖特基质量谱仪原理
2.2.2 等时性质量谱仪原理
2.2.3 影响储存环质谱仪分辨力的因素
第三章 实验装置
3.1 使用碎片分离器产生和分离放射性核素
3.2 实验储存环ESR
3.2.1 离子的注入、储存和冷却
3.2.2 肖特基信号探测和数据获取系统
3.3 实验储存环CSRe
3.3.1 储存环等时性质谱仪实验步骤
3.3.2 飞行时间(TOF)探测器和数据获取系统
第四章 ESR上152Sm碎片质量测量实验
4.1 实验概要
4.2 数据分析
4.2.1 离子回旋频率的确定
4.2.2 时间分辨的肖特基频谱
4.2.3 离子鉴别
4.3 质量评估
4.3.1 ESR的动量压缩因子
4.3.2 质量刻度
4.3.3 从不同频谱获得的质量结果合并
4.3.4 电荷相关性的修正
4.4 结果
4.4.1 系统误差分析
第五章 CSRe上58Ni碎片质量测量实验
5.1 实验概述
5.2 数据处理
5.2.1 离子回旋时间的确定：恒分定时
5.2.2 粒子鉴别
5.2.3 修正磁场晃动带来的影响
5.3 对离子回旋时间谱进行质量刻度
5.3.1 等时性区间和质量刻度
5.4 误差分析
5.4.1 系统误差分析
5.4.2 不同修正方法对最终质量值的影响
第六章 结果讨论
6.1 4~5Cr质量及其对X射线暴中Ca-Sc循环的影响
第七章 总结展望
附录 A 离子在储存环中的横向运动
附录 B 58~Ni碎裂反应中45Cr同质异能态的产生比例
附录 C 最小二乘法拟合：线性回归
附录 D 152~Sm碎片质量测量中的参考质量列表
附录 E 58~Ni碎片质量测量实验中的离子回旋时间信息
参考文献
简历
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【参考文献】：
期刊论文
[1]The AME2012 atomic mass evaluation（Ⅱ）.Tables,graphs and references[J]. M.Wang,G.Audi,A.H.Wapstra,F.G.Kondev,M.MacCormick,X.Xu,B.Pfeiffer. Chinese Physics C. 2012(12)
[2]The NUBASE2012 evaluation of nuclear properties[J]. G.Audi,F.G.Kondev,M.Wang,B.Pfeiffer,X.Sun,J.Blachot,M.MacCormick. Chinese Physics C. 2012(12)
[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]CSRe等时性模式质量测量数据获取系统[J]. 臧永东,毛瑞士,原有进,赵铁成,涂小林,王猛,胡正国,梅波,徐瑚珊,肖国青. 核电子学与探测技术. 2011(03)
[5]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)
[6]First mass measurement of short-lived nuclides at HIRFL-CSR[J]. XU HuShan1, TU XiaoLin1,2, YUAN YouJin1, XIA JiaWen1, ZANG YongDong1,2, WANG Meng1, MAO RuiShi1, HU ZhengGuo1, MEI Bo1,2, SHUAI Peng3, ZHU ZhiChao1,2, TANG ShuWen1,2, GENG Peng1,2, LIU Yong1, ZHAO TieCheng1, ZHANG XueYing1, YANG JianCheng1, MAO LiJun1, ZHANG YuHu1, ZHOU XiaoHong1, HUANG WenXue1, XIAO GuoQing1, ZHAO HongWei1 & ZHAN WenLong11 Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China; 2 Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3 Department of Modern Physics, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China. Chinese Science Bulletin. 2009(24)
[7]A pilot experiment for mass measurement at CSRe[J]. 涂小林,徐瑚珊,夏佳文,王猛,毛瑞士,原有进,胡正国,刘勇,张宏斌,臧永东,赵铁成,张雪荧,付芬,杨建成,冒立军,肖陈,肖国青,赵红卫,詹文龙. 中国物理C. 2009(07)
[8]CSR放射性次级束流线[J]. 宋明涛,杨晓东,夏佳文,詹文龙. 高能物理与核物理. 2001(05)
博士论文
[1]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
[2]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：3302374
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