μSR（muon spin rotation/relexation/resonanc）技術(shù)使用高自旋極化度的μ子束（表面μ子極化度約為100%）研究凝聚態(tài)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和動力學(xué)信息。加速器產(chǎn)生的極化μ子束被注入樣品中損失動能而熱化,之后其極化度（即自旋）在原子核、原子或原子之間的局域磁場中演化（進(jìn)動）,最終衰變（半衰期2.2μs）產(chǎn)生正電子和中微子。根據(jù)弱相互作用下的宇稱不守恒原理,μ子衰變產(chǎn)生的正電子出射方向呈各向異性即非對稱分布。通過探測正電子的非對稱分布,可以得到反映非對稱性隨時(shí)間變化的去極化函數(shù),由該函數(shù)可以得到μ子所在位置局域磁場的非均勻性等信息,由此可以表征材料磁性或者與之相關(guān)的屬性。由于極化μ子對局域磁場的高靈敏度（低至0.1 Gauss）,μSR技術(shù)被廣泛用于磁性材料、超導(dǎo)、半導(dǎo)體和物質(zhì)中的電荷輸運(yùn)等研究領(lǐng)域。中國散裂中子源（China Spallation Neutron Source,CSNS）將在其高能質(zhì)子應(yīng)用區(qū)建設(shè)國內(nèi)首個(gè)μ子源（Experimental Muon Source,EMuS）。EMuS由中國科學(xué)院高能物理研究所和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)粒子束交叉應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室合作... 

【文章頁數(shù)】：134 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 μ子的基本性質(zhì)
        1.1.1 μ子發(fā)現(xiàn)史
        1.1.2 μ子的基本物理屬性
    1.2 μ子源簡介
        1.2.1 μ子源類型
        1.2.2 國際μ子源介紹
    1.3 μSR技術(shù)原理與應(yīng)用
        1.3.1 μ子的衰變和探測
        1.3.2 μSR技術(shù)原理
        1.3.3 μSR技術(shù)的主要應(yīng)用
    1.4 國際μSR譜儀研制進(jìn)展
        1.4.1 兩種類型μSR譜儀的區(qū)別
        1.4.2 脈沖型μSR譜儀的發(fā)展
第2章 128路μSR譜儀樣機(jī)的雙環(huán)和四環(huán)模擬設(shè)計(jì)
    2.1 μSR譜儀性能表征參數(shù)
        2.1.1 整體性能表征參數(shù)
        2.1.2 單個(gè)探測器性能表征參數(shù)
    2.2 雙環(huán)型樣機(jī)設(shè)計(jì)與優(yōu)化
        2.2.1 覆蓋立體角優(yōu)化
        2.2.2 能量沉積和能量閾值
        2.2.3 降能器優(yōu)化
        2.2.4 閃爍體尺寸優(yōu)化
        2.2.5 PMT擺放位置的優(yōu)化
        2.2.6 光導(dǎo)形狀優(yōu)化
        2.2.7 雙環(huán)型譜儀樣機(jī)設(shè)計(jì)方案小結(jié)
    2.3 四環(huán)型樣機(jī)設(shè)計(jì)與優(yōu)化
        2.3.1 musrSim計(jì)算驗(yàn)證
        2.3.2 musrSim計(jì)算模型描述
        2.3.3 雙環(huán)型μSR譜儀在Baby-scheme束流參數(shù)下的優(yōu)化
        2.3.4 四環(huán)型μSR譜儀在Baby-scheme束流參數(shù)下的優(yōu)化
        2.3.5 四環(huán)型譜儀樣機(jī)設(shè)計(jì)方案小結(jié)
第3章 單路μSR探測器樣機(jī)測試與數(shù)據(jù)分析
    3.1 單路μSR探測器樣機(jī)實(shí)驗(yàn)室測試
        3.1.1 噪聲與信號測試
        3.1.2 磁屏蔽測試
    3.2 單路μSR探測器樣機(jī)束流測試
        3.2.1 脈沖幅度譜測試與甄別閾選擇
        3.2.2 探測器系統(tǒng)死時(shí)間分析
        3.2.3 探測器系統(tǒng)在橫場條件下的非對稱因子
    3.3 新探測器研制
        3.3.1 探測器封裝方式優(yōu)化
        3.3.2 新研制探測器與雙環(huán)型樣機(jī)探測器性能對比
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于SiPM的Super-MuSR譜儀樣機(jī)探測器搭建與測試
    4.1 實(shí)驗(yàn)室測試
        4.1.1 粒子入射位置對輸出信號的影響
        4.1.2 單槽與雙槽對輸出信號的影響
    4.2 束流測試
        4.2.1 樣機(jī)探測器搭建
        4.2.2 束流測試結(jié)果分析
    4.3 本章小結(jié)
第5章 μSR譜變形影響因素研究
    5.1 蒙特卡洛模擬計(jì)算模型描述
    5.2 模擬結(jié)果分析
        5.2.1 μ子脈沖時(shí)間寬度FWHM對μSR譜的影響
        5.2.2 探測器死時(shí)間對μSR譜的影響
    5.3 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 論文總結(jié)
        6.1.1 128路μSR譜儀樣機(jī)設(shè)計(jì)
        6.1.2 單路μSR樣機(jī)探測器測試與數(shù)據(jù)分析
        6.1.3 基于SiPM的Super-MuSR單個(gè)探測器搭建與測試
        6.1.4 μSR譜變形影響因素研究
    6.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得其他研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]μSR譜儀前端電子學(xué)原型設(shè)計(jì)[J]. 莊淼清,鄧凡水,梁昊,葉邦角,唐靖宇.  核電子學(xué)與探測技術(shù). 2017(05)



本文編號：3706114