發(fā)布時(shí)間：2020-06-25 07:42

【摘要】：自二十世紀(jì)30年代正電子被預(yù)言并發(fā)現(xiàn)以來,正電子已被廣泛應(yīng)用于核物理、原子分子物理、固體物理、表面界面物理、材料科學(xué)、高能物理和醫(yī)學(xué)成像等眾多科研領(lǐng)域。在正電子的相關(guān)研究中,正電子源一直是廣泛關(guān)注的研究課題。目前,通常實(shí)驗(yàn)研究用的正電子源主要來源于放射性同位素22Na等β+衰變體,以及占地較大且造價(jià)昂貴的電子直線加速器和核反應(yīng)堆等大型設(shè)施,由于這些正電子源產(chǎn)生的正電子有著脈沖長(zhǎng)度較長(zhǎng),能量較低或者造價(jià)昂貴等缺點(diǎn),難以滿足前沿基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的需要,尤其不能滿足核天體物理研究的需要。近年來,隨著激光技術(shù)的發(fā)展,利用超強(qiáng)激光產(chǎn)生高產(chǎn)額、高能量、短脈沖、高密度、臺(tái)面型的高品質(zhì)正電子源成為廣泛關(guān)注的研究方向。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外強(qiáng)激光驅(qū)動(dòng)的正電子源的研究現(xiàn)狀,探討基于激光等離子體加速電子-固體靶相互作用產(chǎn)生超短脈沖正電子源(激光先與等離子體氣體靶作用產(chǎn)生高能電子,高能電子與固體靶作用產(chǎn)生正電子)的束流特征,利用國(guó)際通用的蒙特卡羅模擬工具包-Geant4,構(gòu)建激光等離子體加速電子與靶相互作用產(chǎn)生正電子的探測(cè)幾何布局,分別以美國(guó)密歇根大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院上海光機(jī)所的激光等離子體加速電子束參數(shù)為輸入,模擬研究激光等離子體加速電子-固體靶相互作用產(chǎn)生的超短脈沖正電子束的產(chǎn)額、能譜、角分布等束流參數(shù),研究上述關(guān)鍵參數(shù)隨固體靶材和幾何尺寸的依賴關(guān)系,為超短脈沖正電子束的實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生提供較優(yōu)的實(shí)驗(yàn)條件。結(jié)果顯示,金靶與鉭靶是較理想的電子-正電子轉(zhuǎn)換靶材;保持靶材料面密度為常數(shù)時(shí),正電子產(chǎn)額正比于靶材料原子序數(shù)的四次方,反比于靶材料質(zhì)量數(shù)的平方;當(dāng)靶材料相同時(shí),正電子產(chǎn)額正比于靶厚度的平方,由于正電子湮滅,不同的靶材料存在一個(gè)最佳靶厚度,被優(yōu)化靶材和靶厚的正電子產(chǎn)額為0.3 e+/e-,且高原子序數(shù)材料固體靶的最佳靶厚度一般薄于低原子序數(shù)固體靶的最佳靶厚度。正電子束能譜呈麥克斯韋分布,能量峰值在5 Me V附近,最高能量可達(dá)140Me V以上;出射正電子具有前傾性,正電子的發(fā)散角峰值在10o左右,且出射的正電子能量越高,其前傾性越明顯;在固體靶后方添加了一個(gè)均勻的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng),可以有效的偏轉(zhuǎn)電子輻照固體靶后產(chǎn)生的電子、γ光子、正電子三種粒子,優(yōu)化了偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)上下兩塊屏蔽的尺寸,為實(shí)際實(shí)驗(yàn)中選擇探測(cè)器尺寸和探測(cè)器擺放位置提供參數(shù)。
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TL612

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本文編號(hào)：2729067