發(fā)布時(shí)間：2022-02-09 10:03

　　配備電子冷卻器的重離子冷卻存儲(chǔ)環(huán)為電子離子復(fù)合精密譜學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了絕佳的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),其具有高真空低本底、高精度、大范圍能量調(diào)制、直接獲得絕對復(fù)合速率系數(shù)等優(yōu)點(diǎn)。本文基于蘭州重離子冷卻儲(chǔ)存環(huán)HIRFL-CSRm開展了類鋰Ca¹⁷⁺和類氟Fe¹⁷⁺離子的雙電子復(fù)合（DR）精密譜學(xué)實(shí)驗(yàn),此外,還開展了幾種高電荷態(tài)離子的輻射復(fù)合（RR）增強(qiáng)效應(yīng)的研究,主要結(jié)果包括以下兩個(gè)部分:第一部分是類鋰Ca¹⁷⁺與類氟Fe¹⁷⁺離子的雙電子復(fù)合精密譜學(xué)實(shí)驗(yàn)研究。我們在重離子儲(chǔ)存環(huán)CSRm上成功獲得了類鋰⁴⁰Ca¹⁷⁺與類氟Fe¹⁷⁺離子的DR譜。Ca¹⁷⁺離子對應(yīng)的電子-離子質(zhì)心系相對能量的調(diào)制范圍為0-42 eV,包含了2s電子的所有?n=0的DR共振(2s_1/2→2p_1/2 nl and 2s_1/2→2p_3/2 nl),并且確定了²

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院近代物理研究所)甘肅省

【文章頁數(shù)】：142 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

DR過程示意圖，（a-b）對應(yīng)于共振俘獲過程，（b-c）對應(yīng)輻射穩(wěn)定過程

附錄123圖2大科學(xué)裝置重離子冷卻儲(chǔ)存環(huán)HIRFL-CSR示意圖，紅色方框標(biāo)注位置分別為CSRm和CSRe上的DR實(shí)驗(yàn)區(qū)。2實(shí)驗(yàn)裝置和技術(shù)2.1實(shí)驗(yàn)裝置和原理CSRm電子冷卻器上的DR實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示，類鋰的40Ca17+離子由超導(dǎo)ECR離子源直接產(chǎn)生，然后在扇聚焦回旋加速器SFC中加速，最終以6.10MeV/u的能量注入到CSRm中,每次注入的束流強(qiáng)度為~70μA,對應(yīng)1.2×108個(gè)離子被冷卻儲(chǔ)存，離子束縱向動(dòng)量分散達(dá)到p/p≈2.13×10-4，其他相關(guān)實(shí)驗(yàn)參數(shù)如表1所示。電子冷卻器EC-35用于冷卻束流以提高束流品質(zhì)，同時(shí)又作為DR實(shí)驗(yàn)的電子靶。每次離子束注入結(jié)束后，離子束與其速度匹配（βi=βe）方向相同的電子束相互作用數(shù)秒，電子冷卻作用就和離子束內(nèi)散射效應(yīng)（IBS）達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。此時(shí)電子束和離子束具有相同的平均速度,對應(yīng)于質(zhì)心系下的相對能量為零，此刻電子冷卻器的工作電位也被稱為電子冷卻點(diǎn)。DR譜是復(fù)合速率系數(shù)和電子-離子質(zhì)心系相對能量的對應(yīng)關(guān)系，實(shí)驗(yàn)測量DR速率系數(shù)可用下式表示:()=(1)(4)其中，R為復(fù)合離子計(jì)數(shù)率，Ni是儲(chǔ)存環(huán)中儲(chǔ)存的離子數(shù)目，ne是電子束的空間密度，L是電子冷卻段的有效作用長度，C是儲(chǔ)存環(huán)的周長。βe和βi分別為電子和離子的相對論因子，表征二者的平均速度。

附錄125狀態(tài)和重合程度。圖4.DR實(shí)驗(yàn)所采用的電子能量調(diào)制脈沖時(shí)序。（a）單極性調(diào)制：只有正向或者負(fù)向調(diào)制電壓（b）雙極性調(diào)制：包含正向和負(fù)向調(diào)制電壓雙向調(diào)制。每個(gè)能量點(diǎn)的測量過程是由10ms的調(diào)制和90ms的冷卻組成的調(diào)制序列。為了獲得復(fù)合速率系數(shù)譜，根據(jù)公式（4），實(shí)驗(yàn)中需要實(shí)時(shí)測量并記錄的物理量包括：離子束流強(qiáng)，調(diào)制電位和時(shí)序，電子束流強(qiáng)，復(fù)合離子計(jì)數(shù)率等。為了實(shí)時(shí)采集這些信息并寫入數(shù)據(jù)文件，我們采用了基于NI-LabVIEW（PXI-e）框架的數(shù)據(jù)獲�。―AQ）系統(tǒng)。所有信號均與探測器計(jì)數(shù)信號同步記錄，所有數(shù)據(jù)在DAQ程序控制下，以DATALIST形式寫入文本文件。3數(shù)據(jù)分析本次實(shí)驗(yàn)的直接實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示，即復(fù)合離子計(jì)數(shù)隨著調(diào)制電壓的變化關(guān)系。圖5.類鋰40Ca17+離子DR實(shí)驗(yàn)中復(fù)合離子計(jì)數(shù)隨著調(diào)制電壓的變化關(guān)系。藍(lán)色為正向調(diào)制結(jié)果，青色為負(fù)向調(diào)制結(jié)果。DR譜即DR速率系數(shù)隨著碰撞能量（電子-離子質(zhì)心系相對能量）的變化關(guān)系。根據(jù)DR共振條件，共振峰的能量位置其實(shí)對應(yīng)于處于雙激發(fā)態(tài)離子的內(nèi)部能級結(jié)構(gòu)。重離子冷卻儲(chǔ)存

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