储存环上双TOF等时性质谱术的研究
发布时间：2022-01-16 11:10
质量是原子核最重要的性质之一,与其直接相关的结合能反映了核内核子之间强、弱和电磁相互作用的综合结果。高精度的原子核质量数据能让我们对物质的基本性质有新的认识和更深的理解。从19世纪末天然放射性同位素的发现,到现在对原子核内部结构的探索,这些新的发现促使了原子核理论模型的发展和对宇宙演化及天体环境中元素合成过程的深入研究。近些年,放射性束流线和新型质谱仪的发展使得原子核质量的精确测量可以触及远离β稳定线的奇异核区域,这些新型质谱仪主要包括彭宁离子阱和储存环等。在兰州重离子加速器国家实验室的兰州重离子加速器冷却储存环（HIRFL-CSR）投入运行后,已经成功开展了一系列基于等时性质量谱学技术（Isochronous Mass Spectormetry）的原子核质量测量实验,获得的质量数据已成功应用于原子核结构和核天体物理的研究,在缺中子核素区域走到了国际的前列。在当前的单飞行时间探测器（Time-of-Flight detector）等时性质量测量实验中,对转变点附近的核素具有较高的质量测量分辨;而对于离较远的核素,由IMS确定的核素质量精度较差,并且在不同系列核素间质量刻度时存在系统性的...
【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】：98 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
核素图全貌以及理论预测的质子滴线和中子滴线的位置。
图 1.3 高精度原子核质量主要应用的领域概述（包括不同领域所需的原子核质量的相对精度 Ъ ）[5]。1.2 原子核质量测量的历史及现状原子核质量测量历史可以追溯到 20 世纪初。1907 年，Joseph John Thomson建立了第一台电场和磁场正交的质量谱仪[6]，分辨本领为 10~20。1912 年他发现了 Ne 的两个同位素 和 。随后，他的学生 Francis WilliamAston 对谱仪做了一系列改进，建立了第一台可对同种离子聚焦（能量聚焦）的装置，使得分辨本领达到了 600，质量测量的相对精度达到了 量级[7]。利用这台质量谱仪，他对同位素进行了大量的研究，测量了 200 多种原子核的质量，从而发现了原子核的“质量亏损”[8]。这一系列的实验成果促进了液滴模型的建立、原子核壳结构和幻数的发现以及 Einstein 质能公式的证明，引发了科学界对原子核质量测量领域极大的关注。
图 1.4 和 的质量测量相对精度随技术发展逐步提高的过程，几乎每二十年测量精度提高一个数量级[9]。随着科学技术的不断发展，原子核质量测量方法不断地被改进和完善，同时也出现了许多新型质量谱学技术。在这种趋势下，实验上发现了更多种类的放射性核素，并这些核素质量测量精度也得到了大幅度提高。根据最新的原子（核）质量评估 AME’16（Atomic Mass Evaluation），实验上已经测量到质量的原子核有 2479 种[11]，而理论上预言的原子核超过 7000 种[12]。图 1.5 展示了核素图中原子核基态质量值的实验误差分布现状。可以看出，未知质量或低精度质量的核素大都位于远离 稳定线的放射性核区，包括中超重核区、重质子滴线区和丰中子核区[12]。这些原子核有着与稳定区核素与众不同的性质，对研究核素图边界的原子核结构有重要作用。例如，原子核壳层结构在滴线附近会发生变化，理论和实验均已发现了新幻数[13-18]。但是，这些奇异核素寿命
【参考文献】：
期刊论文
[1]HIAF-SRing的等时性模式光学设计[J]. 吴波,杨建成,葛文文,夏佳文,申国栋,颜鑫亮. 原子核物理评论. 2018(03)
[2]储存环HIAF-SRing等时性模式的非线性磁场影响研究[J]. 葛文文,原有进,杨建成,吴波,李钟汕,陈瑞九,颜鑫亮,杜衡,李小妮. 原子核物理评论. 2018(02)
[3]原子核质量的测量和评估[J]. 王猛. 原子核物理评论. 2017(03)
[4]The AME2016 atomic mass evaluation （Ⅱ）.Tables,graphs and references[J]. 王猛,欧乔治,F.G.Kondev,黄文嘉,S.Naimi,徐星. Chinese Physics C. 2017(03)
[5]原子核质量精密测量的研究进展[J]. 孙保华,孟杰. 物理. 2010(10)
[6]兰州重离子加速器冷却储存环[J]. 夏佳文,詹文龙,魏宝文,原有进,刘勇,徐瑚珊,肖国青,高大庆,乔卫民,袁平,杨晓天,杨晓东,周忠祖,毛瑞士,杨建成,杨雅清,王猛. 强激光与粒子束. 2008(11)
博士论文
[1]冷却储存环CSRe和高精度环形谱仪SRing等时性模式研究[D]. 葛文文.中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所) 2018
[2]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
[3]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
[4]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
本文编号：3592541
【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】：98 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
核素图全貌以及理论预测的质子滴线和中子滴线的位置。
图 1.3 高精度原子核质量主要应用的领域概述（包括不同领域所需的原子核质量的相对精度 Ъ ）[5]。1.2 原子核质量测量的历史及现状原子核质量测量历史可以追溯到 20 世纪初。1907 年，Joseph John Thomson建立了第一台电场和磁场正交的质量谱仪[6]，分辨本领为 10~20。1912 年他发现了 Ne 的两个同位素 和 。随后，他的学生 Francis WilliamAston 对谱仪做了一系列改进，建立了第一台可对同种离子聚焦（能量聚焦）的装置，使得分辨本领达到了 600，质量测量的相对精度达到了 量级[7]。利用这台质量谱仪，他对同位素进行了大量的研究，测量了 200 多种原子核的质量，从而发现了原子核的“质量亏损”[8]。这一系列的实验成果促进了液滴模型的建立、原子核壳结构和幻数的发现以及 Einstein 质能公式的证明，引发了科学界对原子核质量测量领域极大的关注。
图 1.4 和 的质量测量相对精度随技术发展逐步提高的过程，几乎每二十年测量精度提高一个数量级[9]。随着科学技术的不断发展，原子核质量测量方法不断地被改进和完善，同时也出现了许多新型质量谱学技术。在这种趋势下，实验上发现了更多种类的放射性核素，并这些核素质量测量精度也得到了大幅度提高。根据最新的原子（核）质量评估 AME’16（Atomic Mass Evaluation），实验上已经测量到质量的原子核有 2479 种[11]，而理论上预言的原子核超过 7000 种[12]。图 1.5 展示了核素图中原子核基态质量值的实验误差分布现状。可以看出，未知质量或低精度质量的核素大都位于远离 稳定线的放射性核区，包括中超重核区、重质子滴线区和丰中子核区[12]。这些原子核有着与稳定区核素与众不同的性质，对研究核素图边界的原子核结构有重要作用。例如，原子核壳层结构在滴线附近会发生变化，理论和实验均已发现了新幻数[13-18]。但是，这些奇异核素寿命
【参考文献】：
期刊论文
[1]HIAF-SRing的等时性模式光学设计[J]. 吴波,杨建成,葛文文,夏佳文,申国栋,颜鑫亮. 原子核物理评论. 2018(03)
[2]储存环HIAF-SRing等时性模式的非线性磁场影响研究[J]. 葛文文,原有进,杨建成,吴波,李钟汕,陈瑞九,颜鑫亮,杜衡,李小妮. 原子核物理评论. 2018(02)
[3]原子核质量的测量和评估[J]. 王猛. 原子核物理评论. 2017(03)
[4]The AME2016 atomic mass evaluation （Ⅱ）.Tables,graphs and references[J]. 王猛,欧乔治,F.G.Kondev,黄文嘉,S.Naimi,徐星. Chinese Physics C. 2017(03)
[5]原子核质量精密测量的研究进展[J]. 孙保华,孟杰. 物理. 2010(10)
[6]兰州重离子加速器冷却储存环[J]. 夏佳文,詹文龙,魏宝文,原有进,刘勇,徐瑚珊,肖国青,高大庆,乔卫民,袁平,杨晓天,杨晓东,周忠祖,毛瑞士,杨建成,杨雅清,王猛. 强激光与粒子束. 2008(11)
博士论文
[1]冷却储存环CSRe和高精度环形谱仪SRing等时性模式研究[D]. 葛文文.中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所) 2018
[2]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
[3]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
[4]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
本文编号：3592541
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