CSRm纵向束流绝热俘获研究

在研究重离子储存环纵向相振荡运动特性的基础上,对CSR主环CSRm内重离子的绝热俘获及加速过程进行了模拟,得出与CSR机器特性相适应的高频参数,并给出了高频参数在绝热俘获过程中随时间的变化曲线     

中能重离子碰撞中的能量储存和核内部性质

在研究中能重离子碰撞中能量储存和入射道动力学关系的基础上,考虑不同有效质量(m^*/m)和不可压缩系数(K)对能量储存的影响,发现m^*/m会强烈影响中能重离子碰撞过程中的能量储存和热化过程,而K的影响并没有m^*/m那样强烈.     

CSRm内靶实验中的轻离子束流寿命模拟研究

 建立了内靶对兰州冷却储存环主环束流影响的单粒子跟踪模拟程序,对pellet小丸靶和碳靶对束流带来的负面影响进行了模拟研究,主要讨论CSRm内靶实验中的束流存活率和束流寿命状态。结果显示利用厚度为1×10¹⁶ atoms×cm^-2小丸内靶时,2.6 GeV质子束流寿命在100 s量级,而对于目前技术水平下的碳膜靶 (厚度为 5×10¹⁷ atoms×cm^-2),质子束流寿命为s量级;束流寿命和束流能量基本成正比关系,束流寿命和内靶厚度近似成反比关系。     

CSR的辐射防护

CSR(cooling storage ring)按计划将于2005年底建成调束,届时从¹²C到²³⁸U的重离子将可以分别被加速到900和400MeV的能量. HIRFL(兰州重离子加速器Heavy Ion Research Facility in Lanzhou)将 用作CSR的注入器. 为了CSR的屏蔽设计,本文利用现有的实验数据计算了由于束流损失产生的中子及其能谱、角分布,同时也估算了屏蔽体外表面的中子剂量、环境中子剂量及天空返照中子剂量. 在源项计算中使用了400MeV/u ¹²C+Cu反应的中子产额、能谱、角分布的实验数据. 计算表明, CSR对环境剂量影响最大的是天空返照中子.     

核温度测量与粒子能量的关系

提取了30MeV/u ⁴⁰Ar+natAg反应中后角出射的同位素(^6,7Li,^3,4He)产额比温度为5MeV.观察到这一同位素产额比温度随阈值能量E_cut/A的增加而逐渐由5MeV上升到6MeV.为进一步研究这一变化关系,用Monte Carlo方法模拟了热核蒸发粒子的过程,表明随粒子能量的增加,发射该能量粒子的发射源平均温度也在增加.说明高温热核发射高能量粒子的几率大.     

大动态范围双维位置灵敏多叠层探测系统

描述了一种用于中能重离子核反应实验研究的大动态范围双维位置灵敏多叠层探测系统.该探测系统由纵向电场气体电离室(IC)、大面积双维位置灵敏穿透型Si探测器(PSSD)、大面积Si光敏二极管(SPD)和用光二极管读出的16单元CsI(Tl)闪烁体探测器阵列组成.用a放射源Am(5.486MeV)测得的IC、PSSD的能量分辨率分别为3%和2.6%.在25MeV/u ⁴⁰Ar诱发的核反应中,探测到的a粒子的能量动态范围为2—130MeV,此探测系统清楚地分辨出Z=2到Z=21的元素,对Z=18的Z分辨本领Z/△Z≈44.5,位置分辨为0.86±0.03mm(FWHM).     

高能质子发射和冷原子核多重碎裂类型

通过高能质子发射和多重碎裂事件的关联研究了原子核多重碎裂. 在数值模拟随机Boltzmann-Langevin输运方程用于描述中能区重离子碰撞的基础上提出了冷原子核多重碎裂类型,即高能非平衡质子带走了体系很多能量,体系的碎裂是由于剧烈的、但很冷的膨胀引起的. 给出了在描述⁴⁰Ca+⁴⁰Ca反应系统中轰击能量为90MeV/u的中心碰撞时所出现的典型事例. 提出了采用4π探测器测量时可能给出的实验信号.     

雷姆计在屏蔽墙内测量高能中子的修正因子

在中能重离子反应中出射的E_n>20MeV中子在出射总中子中占有相当大的比例,因此,当用雷姆计测量剂量当量时,由于仪器的能量响应,雷姆计的直接读数低于真实的中子剂量当量值,本文从重离子反应出射中子能谱入手,理论上计算了在屏蔽墙内用10in,直径单球雷姆计和标准A-B雷姆计测量41.7MeV/u ¹²C+Fe和100MeV/u ¹²C+C反应出射中子剂量当量的修正因子. 它可以近似应用于中能重离子反应出射中子的剂量当量测量.     

重离子束治癌中深度剂量分布优化

针对兰州重离子研究装置所加速的120MeV/u ¹²C离子束,利用模拟退火优化算法进行了Bragg峰展宽的剂量优化.取相同的展宽区域(30mm),4种不同的步长(2,1,0.5,0.25mm)进行Bragg峰展宽模拟.对所得到的剂量平均值,均方差,入射口剂量,峰坪比等优化结果的参数做了比较.讨论了重离子束治癌临床上最优的Bragg峰展宽模型的选取.     

6.3—24.6MeV/u 40Ar+natW反应中Hf的生成研究

用放射化学方法研究了6.3—24.6MeV/u ⁴⁰Ar+^natW反应中Hf的生成,得到了Hf同位素的激发函数、反冲性质和同位素分布.指出利用HIRFL能量的重离子和丰中子靶核作用,能以一定的截面生成A>170区丰中子新核素.利用中能重离子的强穿透力特点,使用厚靶,可以明显地提高丰中子新核素的产额.过高的入射能量对新核素生成无明显贡献.     

HIRFL-CSR主环加速腔系统设计

正在建设中的兰州重离子加速器冷却储存环 ( HIRFL- CSR)的主环加速腔系统用于将累积的重离子束流进行加速 .其频率范围为 0 .2 5 - 1 .7MHz,峰值电压为 8.0 k V.重点介绍了主环加速腔系统的设计及主要高频参数 ,包括高频腔体的设计及低电平控制部分的设计. An ion cooler storage ring HIRFL CSR is constructing at Institute of Modern Physics(IMP). It consists of two rings--main ring (CSRm) and experimental ring (CSRe). For the CSRm, two RF systems will be employed. One is for RF stacking, and another is for beam accelerating. The designed parameters of CSRm accelerating system and the control block diagram of RF system are described. The RF accelerating system has a specification of lower and wider frequency range from 0.25 to 1.7 MHz...     

CSRe减速模拟

对兰州重离子加速器冷却储存环实验环中束流的减速过程进行了模拟研究,采用变换谐波的方式将粒子减速到较低能量,以适应高精度原子物理实验的需要.根据模拟结果得到了减速过程各个时刻粒子在纵向相空间分布,并给出了高频参数在减速过程中的变化曲线.     

合肥光源慢加速过程中高频系统的调节

 合肥光源是一台专用同步辐射光源，它在低能注入积累束流，然后同步地把束流加速到高能并在储存环中稳定运行。在加速过程中，粒子的同步辐射能量损失迅速增加，束流负载效应发生变化，需要相应地调节高频系统参数保持束流稳定。讨论了合肥光源加速过程中高频系统可能的两种高频系统调节方式以及高能情况下高频系统的最佳运行状态。     

用于HIRFL-CSRm纵向压缩高频腔的磁合金环测试

在HIRFL-CSRm上进行高能量密度物理和等离子体物理的研究需要一个能提供高电压的高频腔来对束团进行纵向压缩, 而磁合金加载腔获得较高的加速场梯度可以满足这一要求, 且腔体不需要调谐, 从而简化了高频控制系统。为了选择磁导率和阻抗较大、Q值(品质因数)小于1的磁合金材料来加载压缩高频腔, 对型号为V和A的两种磁合金材料进行了测试。测试结果表明: 型号为V的材料具有较大的磁导率、 阻抗和小于1的Q值, 将被用来加载腔体以获得足够高的加速电场梯度。A high voltage RF cavity is required to compress the beam bunch in the longitudinal for high energy density physics and plasma physics research at HIRFL CSRm. A magnetic alloy (MA) loaded cavity which has high acceleration gradient and without tuning loop (can simplify the RF control system), can meet the requirement. In order to select a proper MA material with higher permeability and shunt impe dance, Q< 1 value to load the RF compression cavity, two different MA materials V and A have been tes ted. The results indicate that the material V will be better for the construction of the RF cavity than material A because of its higher permeability and shunt impedance, Q< 1 value.     

HIRFL-CSR commissioning in 2006 and 2007

HIRFL-CSR, a new heavy ion cooler-storage-ring system at IMP, had been in commissioning since the beginning of 2006. In the two years of 2006 and 2007 the CSR commissioning was finished, including the stripping injection (STI), electron-cooling with hollow electron beam, C-beam stacking with the combination of STI and e-cooling, the wide energy-range synchrotron ramping from 7 MeV/u to 1000 MeV/u by changing the RF harmonic-number at mid-energy, the multiple multi-turn injection (MMI), the beam accumulation with MMI and e-cooling for heavy-ion beams of Ar, Kr and Xe, the fast extraction from CSRm and single-turn injection to CSRe, beam stacking in CSRe and the RIBs mass-spectrometer test with the isochronous mode in CSRe by using the time-of-flight method.     

HIRFL-CSRm冷却束流寿命

实验研究了HIRFL-CSRm中电子冷却装置对C6+,Ar15+两种束流寿命的影响。首先,通过对比实验的测量确定电子冷却可以有效提高束流寿命;其次,探究了电子冷却装置中的各项参数（主要是电子束密度分布、流强、能量、绝热展开因子）是如何影响束流寿命的,通过改变电子束参数,测量束流寿命的变化趋势和规律,并且结合电子冷却相关理论对实验结果给予解释,最终通过实验优化和确定最佳的冷却装置参数,使束流在HIRFL-CSRm上获得了较高的寿命,从而提高HIRFL-CSRm束流累积过程中的流强增益。     

兰州重离子加速器冷却储存环束流累积研究

对兰州重离子加速器冷却储存环加速器主体的主要功能环——主环的束流累积方法和设计进行了研究 .为了使主环对不同种类的重离子束流都具有较强的累积能力 ,在设计时考虑采用电子冷却参与下的两种束流累积方法 :多次多圈注入和射频堆积 .对这两种方法 ,电子冷却的冷却时间都是将束流累积到高流强的关键因素. The beam accumulation methods of HIRFL CSR(Heavy Ion Research Facility of Lanzhou and Cooler Storage Rings) project were studied. Two accumulation methods will be adopted to increase the beam intensity of CSRm. For both multiple multi turn injection method and RF stacking method, electron cooling of beam plays an important role.     

Emittance-dominated long bunches in dual harmonic RF system

The storage of long bunches for long time intervals needs flattened stationary buckets with a large bucket height. The longitudinal motion of the initially mismatched beam has been studied for both the single and dual harmonic RF systems. The RF amplitude is determined to be r.m.s wise matched. The bucket height of the single harmonic system is too small even for shorter bunch with only 20% increased energy spread. The Halo formation and even debunching can be seen after a few synchrotron periods for single particles with large amplitude. In the case of small energy spread for a cooled beam, Coulomb interaction cannot be ignored. The external voltage has to be increased to keep the r.m.s bunch length unchanged. The new voltage ratio R(N) simplifies physics for the emittance-dominated bunches with modest particle number N. For the single harmonic system, substantial amount of debunching occurs without increasing the external voltage, but very little if the RF amplitude is doubled. Results from the ORBIT tracking code are presented for the 1 GeV bunch in the HESR synchrotron, part of the GSI FAIR project.     

双谐波高频系统的同步加速器中发射度主导的长束团研究

在质子储存环中,长束团的长期储存要求采用比较平的 bucket 以增加纵向接收度。对于经过相空间冷却的低能散的束流,束流内部的库仑散射作用不能被忽略。本文讨论了对于处在临界能量以下的发射度主导的长束团双谐波高频系统的特性。为了保持束团长度不变,高频电压应作适当的提高以补偿空间电荷效应的作用。初始失配的束流的纵向运动也分别对于单谐波或双谐波系统进行了研究,对于前者失配度为20%时,纵向接收度太小导致经过几个同步周期后就出现明显的束流纤维化和散束。本文还引入了一种空间电荷作用因子和纵向失配度的概念来研究和分析发射度主导的长束团的纵向运动。采用ORBIT程序对FAIR-HESR加速器中的束流纵向运动进行了模拟跟踪计算,并与理论分析进行了比较。