本文概述了基于粒子加速器的核物理研究主要的前沿方向和重要科学问题,分析了用于核物理研究的粒子加速器大科学装置发展现状和未来发展态势.国家"十二五"重大科技基础设施"强流重离子加速器装置"(High Intensity h...本文概述了基于粒子加速器的核物理研究主要的前沿方向和重要科学问题,分析了用于核物理研究的粒子加速器大科学装置发展现状和未来发展态势.国家"十二五"重大科技基础设施"强流重离子加速器装置"(High Intensity heavy-ion Accelerator Facility,HIAF)和"加速器驱动的嬗变研究装置"(China Initiative Accelerator Driven System,CiADS)正在广东惠州建设.以HIAF和CiADS为基础,本文提出建设用于核物理及其交叉前沿研究的大型带电粒子加速器集群装置——高亮度电子-离子研究装置(Bright Electron and Ion Research Facility,BEIF).依托BEIF装置拟开展的核物理前沿研究方向包括原子核结构、核天体物理、核子结构、夸克物质相结构,以及基础物理若干重要前沿与核物理的交叉,如高离化态原子物理、重离子驱动的高能量密度物理等.BEIF是由多台超导直线加速器、同步加速器、储存环、反应堆和各类大型实验探测器及实验终端等组成的大科学装置集群.BEIF计划分三期进行建设,建成后的装置将极大地推动我国的核物理和核科学技术研究能力的提升.展开更多
配备电子冷却装置的重离子储存环为开展高电荷态离子的双电子复合(dielectronic recombination,DR)精密谱学研究提供了绝佳的实验平台。本工作在兰州重离子加速器冷却储存环主环(HIRFL-CSRm)上开展了类锂36,40Ar15+离子的双电子复合实验...配备电子冷却装置的重离子储存环为开展高电荷态离子的双电子复合(dielectronic recombination,DR)精密谱学研究提供了绝佳的实验平台。本工作在兰州重离子加速器冷却储存环主环(HIRFL-CSRm)上开展了类锂36,40Ar15+离子的双电子复合实验,实验观测了电子-离子质心系能量范围为0～35 e V的双电子复合速率系数谱。通过外推法获得了^(36,40)Ar^(15+)离子2s_(1/2)→2p_(1/2)和2s_(1/2)→2p_(3/2)的跃迁能量。同时利用GRASP2K程序理论计算了^(36,40)Ar^(15+)离子2s_(1/2)→2p_(1/2)和2s_(1/2)→2p_(3/2)跃迁的质量移动因子和场移动因子,进而得到双电子复合谱的同位素移动值。^(36,40)Ar^(15+)离子2s_(1/2)→2p_(1/2)和2s_(1/2)→2p_(3/2)同位素移动分别为0.861 me V和0.868 me V。它们均小于目前CSRm上双电子复合实验的实验分辨为～10 me V,进而解释了实验测量的DR谱上未能观察到同位素移动的原因。然而,高电荷态离子的同位素移动场效应与原子序数Z^5成正比,因此,在重离子加速器冷却储存环实验环(HIRFL-CSRe)以及未来大型加速器——强流重离子加速器装置(HIAF)上有望通过DR精密谱学方法研究高电荷态重离子甚至放射性离子的同位素移动,进而获得相关原子核的核电荷半径等信息。展开更多
中国科学院近代物理研究所在CSR-LINAC项目中设计了一台108.48 MHz的IH型RFQ直线加速器。该RFQ可以将质荷比为3～7的离子从4 ke V/u加速到300 ke V/u。在完成束流动力学设计的基础上,主要针对RFQ腔体的高频电磁设计展开了研究,同时利用...中国科学院近代物理研究所在CSR-LINAC项目中设计了一台108.48 MHz的IH型RFQ直线加速器。该RFQ可以将质荷比为3～7的离子从4 ke V/u加速到300 ke V/u。在完成束流动力学设计的基础上,主要针对RFQ腔体的高频电磁设计展开了研究,同时利用了电磁场仿真和束流动力学模拟来研究腔体的四极场不平整度和二极场及其动力学影响。未经调谐的情况下,腔体的谐振频率为108.15 MHz,腔体空载品质因子Q0为5 910,腔体功耗为123 k W。通过在支撑板两端增加底切的设计,将腔体的四极场不平整度由-21%～12%优化至±2.5%,满足了束流动力学要求。腔体的二极场为-3%～-2.2%,使得束流在垂直方向小幅振荡,RFQ的垂直方向接受度减小5%。为了保证功率馈入时反射较小,将耦合器设置在临界耦合状态,耦合面积为940 mm2。为了补偿腔体的频率偏差和漂移,设计了调谐量分别为707和132 k Hz的固定调谐器和可动调谐器。展开更多
文摘本文概述了基于粒子加速器的核物理研究主要的前沿方向和重要科学问题,分析了用于核物理研究的粒子加速器大科学装置发展现状和未来发展态势.国家"十二五"重大科技基础设施"强流重离子加速器装置"(High Intensity heavy-ion Accelerator Facility,HIAF)和"加速器驱动的嬗变研究装置"(China Initiative Accelerator Driven System,CiADS)正在广东惠州建设.以HIAF和CiADS为基础,本文提出建设用于核物理及其交叉前沿研究的大型带电粒子加速器集群装置——高亮度电子-离子研究装置(Bright Electron and Ion Research Facility,BEIF).依托BEIF装置拟开展的核物理前沿研究方向包括原子核结构、核天体物理、核子结构、夸克物质相结构,以及基础物理若干重要前沿与核物理的交叉,如高离化态原子物理、重离子驱动的高能量密度物理等.BEIF是由多台超导直线加速器、同步加速器、储存环、反应堆和各类大型实验探测器及实验终端等组成的大科学装置集群.BEIF计划分三期进行建设,建成后的装置将极大地推动我国的核物理和核科学技术研究能力的提升.
文摘配备电子冷却装置的重离子储存环为开展高电荷态离子的双电子复合(dielectronic recombination,DR)精密谱学研究提供了绝佳的实验平台。本工作在兰州重离子加速器冷却储存环主环(HIRFL-CSRm)上开展了类锂36,40Ar15+离子的双电子复合实验,实验观测了电子-离子质心系能量范围为0～35 e V的双电子复合速率系数谱。通过外推法获得了^(36,40)Ar^(15+)离子2s_(1/2)→2p_(1/2)和2s_(1/2)→2p_(3/2)的跃迁能量。同时利用GRASP2K程序理论计算了^(36,40)Ar^(15+)离子2s_(1/2)→2p_(1/2)和2s_(1/2)→2p_(3/2)跃迁的质量移动因子和场移动因子,进而得到双电子复合谱的同位素移动值。^(36,40)Ar^(15+)离子2s_(1/2)→2p_(1/2)和2s_(1/2)→2p_(3/2)同位素移动分别为0.861 me V和0.868 me V。它们均小于目前CSRm上双电子复合实验的实验分辨为～10 me V,进而解释了实验测量的DR谱上未能观察到同位素移动的原因。然而,高电荷态离子的同位素移动场效应与原子序数Z^5成正比,因此,在重离子加速器冷却储存环实验环(HIRFL-CSRe)以及未来大型加速器——强流重离子加速器装置(HIAF)上有望通过DR精密谱学方法研究高电荷态重离子甚至放射性离子的同位素移动,进而获得相关原子核的核电荷半径等信息。
文摘中国科学院近代物理研究所在CSR-LINAC项目中设计了一台108.48 MHz的IH型RFQ直线加速器。该RFQ可以将质荷比为3～7的离子从4 ke V/u加速到300 ke V/u。在完成束流动力学设计的基础上,主要针对RFQ腔体的高频电磁设计展开了研究,同时利用了电磁场仿真和束流动力学模拟来研究腔体的四极场不平整度和二极场及其动力学影响。未经调谐的情况下,腔体的谐振频率为108.15 MHz,腔体空载品质因子Q0为5 910,腔体功耗为123 k W。通过在支撑板两端增加底切的设计,将腔体的四极场不平整度由-21%～12%优化至±2.5%,满足了束流动力学要求。腔体的二极场为-3%～-2.2%,使得束流在垂直方向小幅振荡,RFQ的垂直方向接受度减小5%。为了保证功率馈入时反射较小,将耦合器设置在临界耦合状态,耦合面积为940 mm2。为了补偿腔体的频率偏差和漂移,设计了调谐量分别为707和132 k Hz的固定调谐器和可动调谐器。
