EicC对撞光学设计

EicC是中国科学院近代物理研究所计划建造的中国电子-离子对撞机装置,该对撞机质心能位于20 GeV附近,是研究海夸克的最佳能量窗口,同时还可研究胶子和价夸克。EicC对撞粒子为高极化率质子和电子束团,质子环pRing采用八字环设计方案,可以更好地保持极化质子束团极化率,电子环eRing采用跑道形环设计方案,可以更好地利用隧道空间。该装置电子束流能量中心值为3.5 GeV,电子束RMS发射度为水平方向60 nm·rad,垂直方向60 nm·rad,对撞点b函数为水平方向0.4 m,垂直方向0.12 m;质子束流能量中心值20 GeV,质子束RMS发射度为水平方向300 nm·rad,垂直方向180 nm·rad,对撞点b函数为水平方向0.08 m,垂直方向0.04 m,设计亮度2×1033 cm–2s–1。EicC采用双对撞区非对称光学设计,通过对EicC不同色品补偿方案的研究,最终确定了弧区加短直线节共同补偿的色品补偿方案;通过研究对撞点处b函数以及对撞点间相移对动力学孔径的影响,最终得到pRing动力学孔径大于8 s(s为束团RMS尺寸)、eRing动力学孔径大于20 s,满足大于束团尺寸6 s的要求。     

双平面多圈注入模拟优化程序TPIS的初步开发与验证

为满足短时间内达到高累积流强要求，HIAF/BRing采用了一种新的注入方法--双平面相空间多圈注入。该注入方法与传统单平面多圈注入方法不同，而且在国际上是首次在实际项目中采用，尚无实际运行经验。因此，对注入过程进行程序模拟研究是验证双平面多圈注入方案可行性的必要手段。为详细模拟研究BRing双平面多圈注入过程，并克服已有程序跟踪速度较慢且注入参数修改不便的缺点，本文根据双平面多圈注入的特点，建立了双平面多圈注入模型，编写了双平面多圈注入模拟优化程序TPIS（Two-Planemultiturn Injection Simulation）。通过与ORBIT程序模拟结果对比，验证了TPIS程序模拟双平面多圈注入过程的正确性。在此基础上，在TPIS程序中加入了粒子群优化算法，并对BRing注入参数进行了优化。结果表明，TPIS程序可以对注入参数进行有效优化，经过优化后，束流损失减少了28%，最终剩余累积粒子数满足BRing的流强设计指标要求，进一步验证了双平面多圈注入设计的可行性。     

重离子冷却储存环CSRm双电子复合实验研究类锂36,40Ar15+离子同位素移动

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 eV的双电子复合速率系数谱。通过外推法获得了36，40Ar15+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36，40Ar15+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。36，40Ar15+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 meV和0.868 meV。它们均小于目前CSRm上双电子复合实验的实验分辨为~10 meV，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Z5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。The cooler storage ring is equipped with an electron-cooler. It is an excellent experimental platform for dielectronic recombination (DR) experiment of highly-charged ions. In this paper, the dielectronic recombination experiments of lithium-like Ar15+ ions with mass number 36 and 40 are conducted at the HIRFL-CSRm(main ring of the Cooling Storage Ring of Heavy Ion Research Facility in Lanzhou). The experimental electron-ion collision energy scale is from 0 eV to 35 eV. Extrapolation method is exploited to obtain the excitation energies of transitions 2s_1/2→2p_1/2 and 2s_1/2→2p_3/2 of the 36,40Ar15+ ions from experimental data. Meanwhile, GRASP2K program is utilized to calculate the mass shift factors and field shift factors of 36,40Ar15+ ions for 2s_1/2→2p_1/2 and 2s_1/2→2p_3/2 transitions to obtain isotope shifts in DR spectra. In theoretical calculation, isotope shifts of 36,40Ar15+ ions corresponding to 2s_1/2→2p_1/2 and 2s_1/2→2p_3/2 are 0.861 meV and 0.868 meV, respectively. They are both less than the experimental precision (~10 meV) of these dielectronic recombination experiments at the CSRm, which explains that isotope shifts cannot be distinguished from the experimental dielectronic recombination spectra. However, the field shift of highly-charged ions is proportional to Z5. In the future, the dielectronic recombination experiments of highly-charged heavy ions even radioactive ions will be conducted at the HIRFL-CSRe (experimental ring of the Cooling Storage Ring of Heavy Ion Research Facility in Lanzhou) and the future large accelerator facility--HIAF(High intensity Heavy-ion Accelerator Facility) to measure isotope shifts to obtain the nuclear charge radius information.     

EicC束流冷却方案设计与模拟

对核子内部结构的研究是当前理论和实验研究的重要前沿,高能散射实验是探索核子结构的理想工具。中国科学院近代物理研究所计划在已开建的强流重离子加速器项目(HIAF)的基础上,升级建造中国极化电子离子对撞机(EicC)。EicC将提供质心系能量为15～20 GeV的电子和质子双极化束流,对撞亮度设计指标为2×10³³ cm^-2s^-1,离子束的有效冷却是EicC实现亮度目标的关键。针对离子束流初始发射度大、能量高、流强强的特点,EicC采用两级束流冷却方案,首先在增强器(BRing)中利用常规直流电子冷却器降低离子束流发射度,其次在对撞环(pRing)中采用基于能量回收型直线加速器(ERL)的高能束团冷却系统,抑制对撞过程中的离子束发射度增长。以质子束为例,模拟研究了EicC束流冷却装置中电子束的尺寸、温度、冷却段的磁场和束流光学参数对冷却速率和冷却过程的影响,最终得到了满足亮度要求的束流冷却参数。     

兰州重离子加速器冷却储存环

 兰州重离子加速器冷却储存环HIRFL-CSR，是一个多用途、多功能的双冷却储存环同步加速器系统，由主环CSRm和实验环CSRe构成，并以兰州重离子级联回旋加速器HIRFL作注入器。CSR利用高频变谐波的方法，将重离子束的能量从7～25 MeV/u同步加速到２00～1 000 MeV/u，同时利用重离子储存环中空心电子束冷却技术将束流品质提高１个数量级，并通过储存环的快引出及慢引出，提供多种类的重离子束以及放射性次级束(RIBs)，以开展范围更广精度更高的物理实验。该装置于2007年投入运行，已取得了重要的运行结果，如实现了剥离注入与多圈注入、空心电子束对重离子束的冷却与累积、变谐波宽能区同步加速、等时性环型谱仪、RIBs的产生收集与ToF高分辨质量测量以及高能重离子束的变能慢引出等。     

束流线性耦合效应的初步研究

在储存环的束流传输系统中,斜四极场和纵向螺线管场是引起束流线性耦合的主要原因.由于这种耦合,使得束流的幅度和发射度发生交换,引起束流横向包络的增大,严重的将造成束流损失.从Betatron运动方程出发研究了斜四极场和螺线管场存在时束流的幅度耦合效应,分析了斜四极场存在时束流发射度的变化.     

静电加速管中强流空间电荷效应的研究

 对一种工业用大功率电子加速器(450kW)的加速管中的空间电荷效应作了5点假设，建立了物理模型。对模型的束内外径向电位分布、空间电荷对轴上电位的影响，以及空间电荷力对束流传输的影响等进行了理论分析，得到了束内径向电位分布。结果表明：束流内部径向电位沿径向均呈抛物线变化，并在轴上达到最小值；而空间电荷产生的束内电场与半径呈线性变化；空间电荷不仅会引起轴上电位的跌落，而且对束流有发散作用，特别是在电子速度较低时更为明显。在考虑了空间电荷效应后，强流静电加速管的电场设计关键在加速管的前端，与弱流加速管相比，强流加速管的电场变化要大得多。     

HIRFL–CSRm纵向随机冷却——Palmer冷却研究

对拟在HIRFL-CSRm上建造的纵向Palmer冷却进行了数值优化计算,得出了最佳带宽、最佳增益及最短冷却时间,并运用Fokker-Planck方程进行了模拟,得到了动量散度分布函数在冷却过程中随时间的变化,从而为纵向冷却系统的具体设计和优化提供了重要的理论依据.     

鱼翅中硫酸软骨素的酶解-高效液相色谱法测定

建立了一种测定鱼翅中硫酸软骨素的酶解－高效液相色谱方法；该法利用在一定条件下硫酸软骨素能被硫酸软骨素酶ABC定量酶解成软骨素二糖，通过高效液相色谱法测定软骨素二糖的量来计算硫酸软骨素的含量。     

HIRFL-CSRm纵向随机冷却-槽形滤波冷却模拟研究

 通过Fokker Planck方程,对拟在HIRFL-CSRm上建造的纵向槽形滤波器（notch filter）的冷却机理进行了研究,得出了冷却原理及冷却时间的表达式,并对影响冷却时间和冷却效果的因素进行了模拟和讨论,模拟结果表明,噪信比越小,冷却时间越短,冷却效果越好;带宽越宽冷却越快。该研究为具体纵向冷却系统的设计和优化提供了依据。