【摘要】：本論文是針對(duì)蘭州重離子加速器冷卻儲(chǔ)存環(huán)(HIRFL-CSR)上的束流壽命展開的相關(guān)研究。文中主要從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面研究了電子冷卻裝置對(duì)于束流壽命影響的規(guī)律。在重離子環(huán)形加速器上電子冷卻技術(shù)的應(yīng)用,一方面可以抑制束內(nèi)散射造成的影響,另一方面可以打破劉維定理的限制,通過壓縮相空間,實(shí)現(xiàn)束流的累積。同時(shí),電子和離子的復(fù)合會(huì)造成束流損失,降低束流壽命。另外,加速器管道中的殘余氣體與離子發(fā)生相互作用,也會(huì)導(dǎo)致束流的損失,影響束流壽命。殘余氣體與離子主要存在兩種作用方式:散射和電荷交換。本文從現(xiàn)有的反應(yīng)截面經(jīng)驗(yàn)公式出發(fā),對(duì)CSR上殘余氣體影響下的束流壽命進(jìn)行了估算,并總結(jié)不同物理機(jī)制下束流壽命的相關(guān)結(jié)論。CSR上電子冷卻裝置主要有兩個(gè)應(yīng)用,一個(gè)是應(yīng)用在CSRm上用于束流的累積和加速,另一個(gè)是用于CSRe上進(jìn)行內(nèi)靶實(shí)驗(yàn)中。這兩個(gè)應(yīng)用都與束流壽命有著密切關(guān)系,較好的束流壽命有利于CSRm上完成束流累積,也有利于滿足CSRe上實(shí)驗(yàn)亮度的要求。輻射俘獲壽命來源于冷卻段自由電子和離子的復(fù)合過程,是影響束流總壽命的重要因素;內(nèi)靶模式壽命主要源是內(nèi)靶原子對(duì)離子散射造成的束流損失。文中也對(duì)CSRm上幾種常用的束流總壽命作出估算。電子冷卻裝置本身對(duì)離子束有重要影響。本文實(shí)驗(yàn)部分是基于CSRm上C6+和Ar15+兩種束流,比較兩種束流下束流壽命的測(cè)量結(jié)果,得出相關(guān)的結(jié)論。實(shí)驗(yàn)中,我們主要是改變電子束的參數(shù),來探究束流儲(chǔ)存壽命變化的趨勢(shì)和規(guī)律。這種規(guī)律是電子冷卻、電子離子復(fù)合兩個(gè)過程綜合作用下的結(jié)果,對(duì)此,我們對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了合理的分析。最后,文章對(duì)電子冷卻和束流壽命相關(guān)研究做出的展望。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院近代物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TL594
【圖文】：

景，核能與核技術(shù)領(lǐng)域的研究受到大家廣泛的關(guān)注。加速器技術(shù)域的重要部分，廣泛應(yīng)用在醫(yī)學(xué)、航空航天、材料輻照等行業(yè)。開展原子核物理等實(shí)驗(yàn)的利器。隨著科學(xué)研究和探索的深入，要求，一方面要求束流流強(qiáng)大，亮度高；另一方面要求束流品質(zhì)度和動(dòng)量分散要低。離子環(huán)形加速器，為了提高束流累積流強(qiáng)，電子冷卻技術(shù)應(yīng)子冷卻方法首次被 GBudker 提出[1]，并且用來提高質(zhì)子-反質(zhì)羅斯的 Novosibirsk 研究所在其環(huán)形加速器上建成世界上第一—NAP-M，圖 1.1 為其結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置在 1974 年完成電證了電子冷卻原理的正確性[2]。

圖 1.2 CERN LEAR 電子冷卻裝置示意圖世界各地建成了多臺(tái)冷卻裝置，冷卻離子種類范圍也變大，電理論都獲得很大的進(jìn)步。針對(duì)電子束與離子束的相互作用帶來.Parkhomchuk 提出空心電子束的概念[4]。2003 年世界上第一臺(tái)的冷卻裝置在蘭州建成，并安裝在蘭州重離子加速器冷卻SR）上[5]。卻的冷卻速度與離子束的流強(qiáng)無關(guān)。相對(duì)而言，電子冷卻技術(shù)發(fā)射度的束流進(jìn)行冷卻。電子冷卻是獲得極低溫、高密度離子前，國際上采用電子冷卻的裝置有 LEAR、IUCF、TSR、CER 和蘭州的 CSR 等。卻的的方法除了電子冷卻，國際上比較常用的還有隨機(jī)冷卻。度對(duì)于離子的能量不敏感，最適合冷卻大發(fā)射度、大動(dòng)量散度

圖 1.3 電子冷卻前后束流縱向動(dòng)量分散比較-20 -10 0 10 200204060度值灰位置 (mm)冷卻前冷卻后圖 1.4 電子冷卻作用前后橫向垂直束斑尺寸比較

【參考文獻(xiàn)】

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1 周俊;原有進(jìn);楊建成;冒立軍;夏佳文;;CSRe電子冷卻模式下核質(zhì)量測(cè)量研究[J];原子核物理評(píng)論;2009年01期

2 張雪熒;徐瑚珊;孫志宇;胡正國;張宏斌;;CSRm內(nèi)靶實(shí)驗(yàn)中的輕離子束流壽命模擬研究[J];強(qiáng)激光與粒子束;2008年06期

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6 饒亦農(nóng)，原有進(jìn)，夏佳文，魏寶文;重離子的束內(nèi)散射[J];高能物理與核物理;1996年05期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 劉娟;高能重離子輻照的ODS鋼斷裂韌性的研究[D];中國科學(xué)院研究生院（近代物理研究所）;2015年

本文編號(hào)：2779579