【摘要】：本論文是針對蘭州重離子加速器冷卻儲存環(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驗兩方面研究了電子冷卻裝置對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,實現(xiàn)束流的累積。同時,電子和離子的復(fù)合會造成束流損失,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)驗公式出發(fā),對CSR上殘余氣體影響下的束流壽命進行了估算,并總結(jié)不同物理機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應(yīng)用,一個是應(yīng)用在CSRm上用于束流的累積和加速,另一個是用于CSRe上進行內(nèi)靶實驗中。這兩個應(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上實驗亮度的要求。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)靶原子對離子散射造成的束流損失。文中也對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離子束有重要影響。本文實驗部分是基于CSRm上C6+和Ar15+兩種束流,比較兩種束流下束流壽命的測量結(jié)果,得出相關(guān)的結(jié)論。實驗中,我們主要是改變電子束的參數(shù),來探究束流儲存壽命變化的趨勢和規(guī)律。這種規(guī)律是電子冷卻、電子離子復(fù)合兩個過程綜合作用下的結(jié)果,對此,我們對實驗結(jié)果進行了合理的分析。最后,文章對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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：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驗的利器。隨著科學(xué)研究和探索的深入，要求，一方面要求束流流強大，亮度高；另一方面要求束流品質(zhì)度和動量分散要低。離子環(huán)形加速器，為了提高束流累積流強，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步。針對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無關(guān)。相對而言，電子冷卻技術(shù)發(fā)射度的束流進行冷卻。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冷卻。度對于離子的能量不敏感，最適合冷卻大發(fā)射度、大動量散度

圖 1.3 電子冷卻前后束流縱向動量分散比較-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】

相關(guān)期刊論文 前6條

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

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

3 楊曉東,Parkhomchuk V.V.,趙紅衛(wèi),張文志,宋明濤,原有進,夏佳文;HIRFL-CSR主環(huán)電子冷卻模擬計算[J];高能物理與核物理;2003年09期

4 夏國興,夏佳文,劉偉,楊建成,武軍霞,殷學(xué)軍,趙紅衛(wèi),魏寶文;HIRFL-CSR電子冷卻系統(tǒng)空心電子束性能研究[J];強激光與粒子束;2003年08期

5 楊曉東,V.V.Parkhomchuk,趙紅衛(wèi),王志學(xué),BINP Electron Cooler Group;HIRFL-CSR主環(huán)電子冷卻裝置調(diào)試[J];高能物理與核物理;2003年08期

6 饒亦農(nóng)，原有進，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

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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：2779579