自1936年從宇宙射線中發(fā)現(xiàn)muon后,作為基本粒子的它在粒子物理和應(yīng)用物理中成為廣泛研究的對(duì)象,特別是利用高能質(zhì)子束流轟擊固體靶得到的高強(qiáng)度μ源,在粒子物理、材料科學(xué)、生命醫(yī)學(xué)和地球物理等諸多學(xué)科中發(fā)揮重要的作用。表面muon作為μ源類型中最基本的一種,它是利用束線系統(tǒng)將μ靶表面逸出動(dòng)能僅為4.1MeV的μ+進(jìn)行收集、輸運(yùn)而得到的,其極化率極高(-100%)。將表面muon注入物質(zhì)材料中,利用自旋極化的muon與物質(zhì)材料及磁場(chǎng)環(huán)境相互作用的物理機(jī)制,通過(guò)探測(cè)靜止衰變產(chǎn)生的正電子便能研究材料內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)信息,這便是凝聚態(tài)物理、材料物理等領(lǐng)域中常用的μSR譜學(xué)技術(shù)(Muon Spin Rotation, Relaxation, Resonance and related Research)的基本原理。本文主要研究基于散裂中子源的表面muon源的物理設(shè)計(jì),通過(guò)大量模擬計(jì)算對(duì)表面muon源的三大組成系統(tǒng)進(jìn)行研究,主要包括：μ靶Monte Carlo模擬計(jì)算、表面muon束流光學(xué)計(jì)算以及μSR譜儀中探測(cè)器系統(tǒng)的Geant4模擬研究。具體研究對(duì)象包含建設(shè)中的日本muon源裝置(J-PARC MU...

【文章來(lái)源】： 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

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【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 muon基本性質(zhì)及muon源簡(jiǎn)介
        1.1.1 muon基本性質(zhì)
        1.1.2 質(zhì)子加速器發(fā)展現(xiàn)狀
        1.1.3 μ源產(chǎn)生模式
        1.1.4 國(guó)際muon源裝置發(fā)展現(xiàn)狀
    1.2 國(guó)際μSR譜學(xué)研究介紹
        1.2.1 μSR譜學(xué)基本原理
        1.2.2 μSR譜學(xué)基本類型
        1.2.3 μSR譜學(xué)研究進(jìn)展
    1.3 脈沖慢正電子束裝置研究進(jìn)展
        1.3.1 正電子湮沒(méi)技術(shù)
        1.3.2 脈沖慢正電子技術(shù)的發(fā)展
第2章 J-PARC表面muon源的模擬研究
    2.1 J-PARC及其MUSE
        2.1.1 J-PARC簡(jiǎn)介
        2.1.2 MUSE μ源建設(shè)
    2.2 J-PARCμ靶的模擬研究
        2.2.1 muon靶以及靶區(qū)強(qiáng)磁場(chǎng)
        2.2.2 次級(jí)粒子產(chǎn)率
        2.2.3 強(qiáng)邊緣磁場(chǎng)對(duì)靶產(chǎn)率及初始質(zhì)子束的影響
    2.3 S-Line的模擬計(jì)算
        2.3.1 S-Line的具體布局及模擬中考慮的方案
        2.3.2 束流傳輸理論及模擬計(jì)算中的實(shí)際考慮
        2.3.3 S-Line束流光學(xué)計(jì)算
        2.3.4 本節(jié)小結(jié)
    2.4 D-Line的模擬計(jì)算
        2.4.1 具體束線布局及相關(guān)細(xì)節(jié)考慮
        2.4.2 D-Line初始表面muon源相空間分布
        2.4.3 D-Line束流光學(xué)模擬計(jì)算
        2.4.4 D-Line表面muon束流探測(cè)并與模擬比較
    2.5 本章小結(jié)
第3章 CSNS試驗(yàn)型表面muon源的模擬研究
    3.1 CSNS及國(guó)內(nèi)μ發(fā)展規(guī)劃
        3.1.1 CSNS規(guī)劃
        3.1.2 高能質(zhì)子應(yīng)用區(qū)以及試驗(yàn)型muon源規(guī)劃
    3.2 CSNS muon靶初步模擬研究
        3.2.1 模擬條件
        3.2.2 靶材料
        3.2.3 靶長(zhǎng)度
        3.2.4 靶半徑
        3.2.5 本節(jié)小結(jié)
    3.3 CSNS常規(guī)表面muon束線模擬設(shè)計(jì)
        3.3.1 常規(guī)束線布局
        3.3.2 初始源相空間分布
        3.3.3 E-Line束流光學(xué)計(jì)算
    3.4 本章小結(jié)
第4章 應(yīng)用于μSR譜儀的塑料閃爍體的模擬研究
    4.1 脈沖型μSR譜儀
        4.1.1 脈沖型μSR譜儀探測(cè)器常規(guī)布局
        4.1.2 脈沖型μSR譜儀電子學(xué)探測(cè)系統(tǒng)
        4.1.3 EMuS脈沖型μSR譜儀發(fā)展機(jī)遇
    4.2 Geant4的模擬設(shè)計(jì)方案
        4.2.1 模擬框架設(shè)計(jì)
        4.2.2 Geant4程序設(shè)計(jì)
    4.3 元件參數(shù)與譜儀性能關(guān)系的模擬研究
        4.3.1 光導(dǎo)中全反射光子的最大入射角計(jì)算
        4.3.2 晶體條中正電子能損的計(jì)算
        4.3.3 正電子在晶體條中光產(chǎn)額的計(jì)算
        4.3.4 長(zhǎng)晶體條輸運(yùn)效率對(duì)譜學(xué)測(cè)量的影響探究
        4.3.5 晶體尺寸、最小探測(cè)時(shí)間和計(jì)數(shù)率之間關(guān)系
    4.4 本章小結(jié)
第5章 脈沖慢正電子束空間和時(shí)間聚焦的G4Beamline模擬
    5.1 脈沖慢正電子束裝置升級(jí)
        5.1.1 正電子源系統(tǒng)
        5.1.2 磁場(chǎng)系統(tǒng)
        5.1.3 脈沖斬波及集束系統(tǒng)
        5.1.4 模擬介紹
    5.2 正電子束流的空間聚焦模擬
        5.2.1 磁場(chǎng)系統(tǒng)對(duì)束流輸運(yùn)的影響
        5.2.2 加速電壓對(duì)空間聚焦的影響
    5.3 脈沖慢正電子束流的時(shí)間聚焦模擬
        5.3.1 時(shí)間聚焦理論
        5.3.2 斬波器、預(yù)集束和主集束參數(shù)設(shè)置對(duì)時(shí)間聚焦的影響
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
附錄
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]中國(guó)散裂中子源上試驗(yàn)型Muon產(chǎn)生靶的設(shè)計(jì)優(yōu)化 [J]. 劉艷芬,許文貞,譚宗泉,梁贏,孔偉,葉邦角.  中國(guó)科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2012(11)
[2]Simulation of time bunching for a pulsed positron beam [J]. 高傳波,熊濤,郗傳英,翁惠民,葉邦角,韓榮典,周先意.  Chinese Physics B. 2008(11)
[3]慢正電子束產(chǎn)生實(shí)驗(yàn) [J]. 韓榮典,郭學(xué)哲,翁惠民,謝力,張少?gòu)?qiáng).  物理學(xué)報(bào). 1988(09)

博士論文
[1]基于放射源的慢正電子脈沖束裝置的研制[D]. 熊濤.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3482780