【摘要】：質(zhì)量作為原子核最重要的基本性質(zhì)之一,反映了原子核內(nèi)強、弱相互作用與電磁相互作用的綜合結果,同時,質(zhì)量測量對理解原子的組成、原子核結構模型及天體核物理中核合成等過程有著重要的指導意義。在諸多質(zhì)量測量設備中,多反射飛行時間質(zhì)譜儀可以實現(xiàn)短壽期(10毫秒)放射性同位素的分離與質(zhì)量的精確測量。多反射飛行時間質(zhì)譜儀可以滿足當下及未來的新型加速器對奇特核的研究。本文的研究對象PILGRIM(PiègeàIons Linéaire du GANIL pour la Résolution des Isobares et la measure de Masse)是目前GANIL(法國國家重型離子加速器研究中心)致力于重核及超重核基礎性質(zhì)研究所開發(fā)的一種通過改變脈沖漂移段電勢完成離子入射、俘獲、出射的多反射飛行時間質(zhì)譜儀。目前,PILGRIM在LPC Caen(法國卡昂粒子物理實驗室)組裝完成并投入初期實驗,將于2018年作為離子束分離提純及原子核質(zhì)量精密測量裝置安裝在S3-LEB(超級分離裝置低能量分支)項目中。在S3-LEB項目中同時使用了射頻四級桿冷卻聚束器來對所研究離子進行冷卻與集束,以此向PILGRIM提供符合條件的入射離子,使其達到較高的質(zhì)量分辨率。本文中,通過商用軟件SIMION模擬得到了PILGRIM實驗臺中不同透鏡電壓配置、產(chǎn)生符合參數(shù)要求的脈沖離子束時的電勢-時間控制參數(shù)及PILGRIM質(zhì)量分析器內(nèi)離子透鏡組電勢優(yōu)化結果。利用模擬結果調(diào)節(jié)實驗臺,通過對穩(wěn)定的鈣離子(~(40)Ca~+)與鉀離子(~(39)K~+與~(40)K~+)的實驗論證了在適當?shù)碾x子光學透鏡參數(shù)下,PILGRIM對于不同強度、不同原子質(zhì)量數(shù)的離子均具有較高的質(zhì)量分辨率,實驗中所得最大質(zhì)量分辨率為80000,可完成~(40)Ca~+與~(40)K~+的分離。同時,利用SIMION模擬了在射頻四極桿冷卻聚束器中離子與緩沖氣體分子的碰撞冷卻過程,估算了在S3-LEB入射條件下離子有效冷卻所需的時間,分別分析了在足夠冷卻條件下離子束溫度、發(fā)射度與射頻相的關系。模擬結果表明,離子的冷卻是一個衰減震蕩過程,且震蕩周期不變(與射頻四極桿冷卻聚束器固有參數(shù)射頻相有關)、振幅逐漸減小至穩(wěn)定。
【圖文】：

第 1 章緒論第 1 章緒論重要性態(tài)下的質(zhì)量是表征原子核性質(zhì)的最重要的參中充當著重要角色[1-4]。一般來說，通過對中原子核的結合能，從而直接反映了原子核相互作用間綜合作用的結果，也對開發(fā)核能等[5]。同時，，它對探索原子核結構與性質(zhì)、義。近年來，物理學家們對原子核進行了大是原子核質(zhì)量的精確測量。其中不同的研究

勻強磁場和四極電場分別用于限制離子的徑向和軸向軌跡，適用于離子和穩(wěn)定亞原子粒子的精確質(zhì)量測量。潘寧阱系統(tǒng)在世界各大實驗室廣泛地得到應用，如歐洲核子研究組織（CERN）的 ISOLTRAP[17]中潘寧阱可用于儲存反物質(zhì)（反質(zhì)子）、精確質(zhì)量測量[18]及離子束篩選[19,20]。德國亥姆霍茲重離子研究中心（GSI）的 SHIPTRAP[21]中潘寧阱可用于同位素凈化等。潘寧阱質(zhì)譜儀使用共振的方法測量離子在潘寧阱中的回旋頻率，可以獲得極高的頻率測量精度[22]。在所有測量方法中，質(zhì)量測量精度最高的是潘寧阱系統(tǒng)[23]。但潘寧阱系統(tǒng)存在一個弊端，即不適合測量壽命短于秒量級的原子核[24]。而對于短壽命原子核，則可以采用儲存環(huán)質(zhì)譜儀精確地測量其質(zhì)量。1.3.1.2 儲存環(huán)相比潘寧阱質(zhì)譜儀，儲存環(huán)質(zhì)譜儀（如圖 1. 2）的優(yōu)勢如下[25,26]：(1) 測量時間短，可測量短壽命核素質(zhì)量(2) 可實現(xiàn)不同離子同時在儲存環(huán)中，同時獲得多種離子（原子核）質(zhì)量
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH843

【參考文獻】

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本文編號：2640526