Study of the material photon and electron background and the liquid argon detector veto efficiency of the CDEX-10 experiment

The China Dark Matter Experiment (CDEX) is located at the China Jinping Underground Laboratory (CJPL) and aims to directly detect the weakly interacting massive particles (WIMP) flux with high sensitivity in the low mass region. Here we present a study of the predicted photon and electron backgrounds including the background contribution of the structure materials of the germanium detector, the passive shielding materials, and the intrinsic radioactivity of the liquid argon that serves as an anti-Compton active shielding detector. A detailed geometry is modeled and the background contribution has been simulated based on the measured radioactivities of all possible components within the GEANT4 program. Then the photon and electron background level in the energy region of interest (<10^-2 events·kg^-1·day^-1·keV^-1 (cpkkd)) is predicted based on Monte Carlo simulations. The simulated result is consistent with the design goal of the CDEX-10 experiment, 0.1cpkkd, which shows that the active and passive shield design of CDEX-10 is effective and feasible.     

同步荧光光谱法结合分子对接研究染料木素与牛血清白蛋白之间的相互作用

在模拟生理条件下,通过荧光光谱法研究染料木素(Ge)与牛血清蛋白(BSA)间相互作用,在水溶液中Ge能够有效地猝灭BSA的荧光发射。考查了溶液p H、水浴温度、水浴时间等参数对于Ge猝灭BSA的影响,并且通过StemVolmer方程计算了Ge与BSA之间的结合类型、结合位点数和结合常数等参数。结果表明,Ge猝灭BSA的类型为静态猝灭,Ge与BSA可形成1∶1型非共价复合物。通过同步荧光光谱法结合分子对接研究了Ge与BSA间的作用情况,结果表明,氢键作用与疏水作用是Ge与BSA形成复合物的主要驱动力,Ge通过改变BSA中Trp134残基微环境的疏水情况猝灭BSA的荧光发射。     

回流离子对强流相对论电子束传输的影响

 介绍了采用双膜法测量神龙一号直线感应加速器靶区回流离子效应的实验工作,通过一片厚度数十μm的靶膜产生回流离子,并采用基于光学渡越辐射的电子束剖面测量系统记录时间分辨的束斑,首次证实了神龙一号加速器靶区存在回流离子。通过采用不同材料的靶膜,实验观测到了不同离子发射情况下回流离子对强流相对论电子束传输的影响,结果发现采用金属靶膜时,回流离子导致电子束部分汇聚、部分发散,而采用聚合物薄膜时,回流离子会导致电子束剖面出现剧烈的变化。     

宽平顶低横向场分量螺线管线圈设计

介绍了非均匀绕线技术和匀场环技术在螺线管线圈设计中的应用。分析表明这两种技术的采用可以减小线圈间隙的磁场波动、屏蔽线圈磁场的横向分量,从而设计出宽平顶低横向场分量的螺线管线圈。针对中国工程物理研究院12 MeV直线感应加速器螺旋管线圈的设计结果表明,非均匀绕线技术可以使线圈间隙处的轴向磁场波动减小约70%,匀场环的采用则能使线圈磁场的横向分量减小96.5%。     

轫致辐射转换靶破坏过程诊断

直线感应加速器能够产生一个高功率、强流脉冲电子束,该电子束与轫致辐射转换靶作用可以产生一个脉冲的、强剂量的X光,同时会对轫致辐射靶本身也造成烧蚀破坏,甚至洞穿。设计研制了一套激光探测系统,对神龙一号加速器上的轫致辐射靶进行了诊断,得到了0.4 mm钽靶的破坏穿孔开始时刻在电子束打靶后约240μs处,整个靶穿孔过程持续时间可达1.5 ms。     

脉冲馈入方式改变对束流传输的影响

利用加速器原有的束流传输及检测系统,在单脉冲直线感应加速器上分别对双边馈入和单边馈入情况下强流束的传输情况进行了实验测量。实验结果表明:在改变加速脉冲的馈入方式后,传输过程中电子束在加速段的束心位置发生了明显改变,将对加速器的束流输运产生非常不利的影响。通过对实验数据的比较和分析,提出了传输线延时产生双脉冲可能采用的脉冲馈入方案。     

基于酱油热透镜效应的现象演示及焦距测量

为了演示低功率高斯激光条件下的热透镜效应,采用酱油作为研究介质,设计了简易、低成本、安全可靠、可控性好的可视化装置,来观察该非线性光学效应,采用光学成像法与高斯光束变换法测量热透镜等效焦距,通过比较验证,得到的结果接近,证明了这两种方法的可行性.     

12MeV直线感应加速器X光能谱的实验测量

12MeV直线感应加速器能够产生能量～12MeV、流强2.2kA的电子束, 被传输、聚焦后形成～4mm的束斑, 与轫致辐射靶靶作用来产生高剂量的X光. 首先设计了X光探测器, 并利用多层吸收拟合法来对X光能谱进行了测量, 得到了X光的轫致辐射能谱, X光峰值大约在2MeV,最后对实验结果进行了分析.     

叠靶研究

 直线感应加速器（LIA）产生的高能、强流电子束与轫致辐射靶作用能够产生具有高剂量、小焦斑的X光，但伴随产生的回流离子会导致电子束束斑变大与X光分辨率降低，在多脉冲情况下更会影响到后续电子束的束靶作用等。叠靶结构能够增大束靶作用的立体空间，降低在靶面的能量沉积，可有效抑制回流离子的产生。对叠靶结构模型进行了理论计算与实验研究，并与单靶情况相比较，证实了在两种靶结构下所得到的X光照射量大小与角分布基本相同，但对于叠靶情况下靶面没有出现烧蚀现象，从而从根本上抑制了由靶面产生回流离子而对束流产生的过聚焦效应。     

基于DSP的全方位移动平台无线遥控系统

以全方位移动平台为研究对象,针对移动平台的全向运动控制,基于TI公司的TMS320F2812和无线数传模块设计了无线遥控系统;该系统将数据采集程序、通信协议和纠错编码算法集成在高速DSP系统上,具有信道选择灵活、接口标准、易维护的优点;并且对遥控通信系统的硬件和软件进行了设计,构建了适合于移动平台的可靠通信协议;最后进行了传输距离和响应时间试验,试验结果是无线遥控系统的稳定传输距离可达100 m,发射端和接收端的响应时间分别小于20 ms和80 ms,数据传输错误率低于0.003%且可完成数据的及时更新;试验结果表明该系统的响应时间短,数据传输稳定,可以完成对移动平台的实时全向运动姿态的操控。