一种测量次级中子能谱的新方法

采用双飞行时间法创建了一台非常规快中子飞行时间谱仪,排除了用D(d,n)3He中子源测量8-13MeV能区次级中子双微分截面时源中破裂中子群对次级中子能谱测量的干扰.结合常规快中子飞行时间谱仪的测量,实现了用D(d,n)3He中子源开展8-13MeV中子能区次级中子双微分截面的测量.     

一种测量次级中子能谱的新方法

采用双飞行时间法创建了一台非常规快中子飞行时间谱仪，排除了用D（d,n)^3He中子源测量8－13MeV能区次级中子双微分截面时源中破裂中子群对次级中子能谱测量的干扰，结合常规快中子飞行时间谱仪的测量，实现了用D（d,n)^3He中子源开展8－13MeV中子能区次级中子双微分截面的测量。     

弹性撞击速度的激光分束测量技术

 研制了一个激光分束测速系统。它由一台4mW He-Ne激光器，一个将单束激光分成10束相互平行的等间距（间距为5 mm）激光的分光器，一个高灵敏度、工作状态自检、可进行波形合成、10路接受、一路输出的光电接收转换装置，一台数字存贮示波器，以及微型计算机组成。可进行弹性撞击速度的测量。     

常规等时性质量测量中系统性偏差的实验研究

基于重离子储存环建立的等时性质谱术(IMS)是测量远离稳定线核素质量的有效工具。但是,采用常规IMS测量缺中子一侧的核素质量时,发现T_z=-1/2和T_z=-1核素的质量测量结果在宽时域范围内存在系统性偏差。本工作利用CSRe直线段上的双飞行时间(TOF)探测器,同时测量了循环离子的周期和速度。利用这些实验信息,对常规IMS质量测量中出现的系统性偏差进行了研究。发现系统偏差是由于储存的离子动量分布不对称以及储存环能量转变参数γ_t非恒定造成的。在离线数据处理时,发现通过限制动量接收度的大小,可以消除常规IMS质量测量中的系统偏差。这一结果对采用常规IMS进行质量测量具有重要参考价值和指导意义。     

高功率激光器光束质量测量的衰减缩束实验

针对目前光束质量分析仪只能用于小口径、低功率激光器光束质量评估的问题,开展了高功率激光器光束质量测量的衰减缩束技术实验研究,搭建了缩束激光的波像差及光束质量测量装置,开展了缩束组件装调误差对光束质量影响的实验。实验结果表明,随着装调视场角度的增加,1/3倍缩束组件在1.2°视场处M²测量偏差小于5%。搭建了偏振分光装置,研究了衰减组件对光束稳定性的影响。实验结果表明,随机偏振的准单模激光器的稳定性比多模激光更易受到衰减组件退偏的影响。搭建了高反式与楔板式高功率激光光束质量测量装置,对1 kW准单模激光进行光束质量测量。实验结果表明,在高反式测量装置中,待测光束通过高反镜时产生了退偏,从而导致光束质量测量结果偏小,楔板式测量装置的测量结果更能准确反映待测光的光束质量。     

等时性质量谱仪中N=Z核质量测量的方法探索

N=Z核的质量数据对于研究rp-和νp-过程至关重要。此外,N=Z原子核的质量数据将会帮助我们解决与核结构有关的许多关键问题。结合碎片分离器的等时性质谱仪（Isochronous mass spectrometry,IMS）是十分快速有效而且高分辨的质量测量工具。由于N=Z核的m/q值非常接近,目前国际上的储存环质量谱仪CSRe/IMP和ESR/GSI还无法实现对N=Z核运用飞行时间谱进行鉴别,因而无法对它们进行质量测量。在日本理化学研究所的仁科加速器中心新建了专用的等时性质谱仪（IMS）,即稀有放射性同位素储存环"Rare-RI Ring"（R3）,以确定短寿命的放射性原子核的质量,其目标质量相对精度为10-6。R3质谱仪与高分辨的碎片分离器BigRIPS的组合,运用束流线的高分辨的离子鉴别,使得R3上的IMS方法对N=Z核进行质量测量成为可能。本文设计了专用的等时性束流光学设置,模拟了124Xe的主束经过碎裂反应产生的N=Z核在束流线中穿过各焦平面的径迹、能量、速度等信息,同时检验了这些次级束在环内的飞行时间相对于动量的变化关系。模拟的结果表明:当储存环的等时性光学设置在某一个N=Z核时,所有其它N=Z核在环内的回旋时间也与动量弥散无关,说明了这些核也满足等时性条件。基于N=Z核的这种等时性的特点,本文对R3上刻度N=Z核的方法也进行了讨论。     

用于离子-分子交叉分子束散射研究的三维离子速度成像装置

本文设计、模拟并搭建了一套由22片圆形金属极板组成的离子透镜系统. 离子透镜的引出极板的开孔处贴有金属栅网,用于屏蔽除推斥极和引出极外的所有其他极板的直流高压对离子-分子交叉区域的影响. Simion模拟表明,在合适的电压配置下,离子透镜可以同时实现速度聚焦和时间聚焦. 这使离子透镜系统能够在三个维度上实现较大的离子体积的速度聚焦,这也是用交叉分子束方法研究离子-分子散射动力学的基本要求. 本文建立了具有单帧多粒子测量和多质量测量能力的三维离子速度测量系统,该系统由微通道板(MCP),P47荧光屏,CMOS相机、光电倍增管(PMT)、高速数字化仪组成. 通过CMOS相机测量离子在荧光屏上的位置,得出垂直于飞行轴的两个速度分量;通过PMT测量离子的飞行时间,得出沿着飞行轴的速度分量. 自主编写了Labview程序,可以实时采集和分析CMOS相机与PMT得到的数据,构建离子的三维速度分布. 单帧多粒子测量是根据同一帧中来自CMOS相机和PMT的多个离子的强度不同,分别对其进行排序,并一一对应起来实现的. 本文用304 nm波长处碘甲烷的光解信号对该三维离子速度成像系统进行了测试和速度校订.     

一种基于FDK的锥束CT重建的改进方法

在实际的锥束CT扫描过程中,由于探测器的离散化,对每个探测器单元来说都有一定大小.那么相对于被扫描物体的每个体素点,在某一个角度下过它的射线打在探测器上是有一定面积的,如果取体素截面大小和探测器单元大小相近,过它的射线是分布在相邻的几个探测器单元上的,在重建过程中,如果依据落在各个探测器单元上的射线所占面积的大小考虑到那些探测器单元的信息对被重建体素点的影响,会提高重建图像的边缘清晰度,本论文利用实际的锥束扫描数据,采用传统的FDK方法和改进的FDK方法对物体重建,通过比较得出用新方法重建的图像边缘比传统FDK方法清晰,而且新方法还有抑制噪声的作用。     

一种基于多普勒频移光谱的中性束注入器气体靶厚度诊断的新方法

中性束注入是等离子体加热和电流驱动的最有效方法之一。中性束注入的三个基本过程为：离子束的产生,离子束的中性化和中性束的传输,其中,离子束的中性化是关键环节之一。对于EAST-NBI气体中性化室而言,中性化室内气体靶厚度会直接影响离子束的中性化效率,而且还会进一步影响到中性束的传输效率。基于多普勒频移效应,提出了一种新的诊断气体靶厚度的方法,并且已经被应用于EASTNBI测试平台上。该方法主要是基于中性束的束成分随气体靶厚度的演化过程,利用中性束发射Dα光谱线强度完成计算。因此,它被应用于中国科学院等离子体物理研究所EASTNBI装置上。在中性化室出口处的观测窗口上进行测量,在束能量为40~65 keV时,气体靶厚度值为(0.16~0.22)×1016 cm-2,随着引出束流的变化,气体靶厚度随之改变。根据质量守恒定律,对中性化室内的气体靶厚度进行一个粗略的估算,估算的结果与测量的结果基本保持一致,从而证明了该诊断方法的合理性。综上,实验结果表明,该种基于多普勒频移效应的光谱诊断法可以被用于测量中性化室内的气体靶厚度。     

基于HIRFL-CSR测量丰中子重核质量的建议

丰中子重核区有大量原子核质量未知,迫切需要实验测量。我们建议,利用兰州重离子加速器研究装置HIRFL-CSR上的等时性质谱术,高精度测量204Pt等丰中子重核的质量。CSR质量测量实验中,在目标核产额尽可能高的前提下,需要每次注入都有多个离子同时储存到实验环CSRe中,才能针对逐次注入修正磁场晃动的影响,得到高精度测量结果。但在丰中子核区,当目标核产生截面非常低时,每次注入能储存到环中的离子数目太少。为了解决这个问题,我们提出了一种"混合厚度靶"的方法,在不明显改变目标核产额的情况下,显著增加同时储存在CSRe中的离子数,满足实验要求。模拟计算表明,在CSRe测量丰中子重核质量是可行的,并推荐了实验的设置。     

A Possible New Value for the Electron Mass from g-Factor Measurements on Hydrogen-Like Ions

The mass of the electron in atomic units (m _e) represents the largest error contribution in an experiment to determine the g-factor of the electron bound in hydrogen-like carbon. Recent progress in the calculation reduces the uncertainty of the theoretical value to such a low value that m _e can be determined from a comparison of experimental and theoretical g-factors. The present preliminary value of the electron mass agrees with the accepted value but reduces the uncertainty by about a factor 2. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

一种检测原子束激光准直效果的多狭缝技术

针对激光汇聚铬原子束沉积,提出了一种定性评价原子束横向准直度的多狭缝技术。与其他检测技术相比,它设计简单,使用方便,能够非常直观快捷地定量评价原子束横向准直度。理论模拟的结果显示,在我们实验条件下这种技术给出的铬原子束准直前横向宽度为13.8mm,半高宽为12mm,发散角为4.1mrad,准直后横向宽度为12.2mm,半高宽为4.8mm,发散角为1.6mrad。     

基于PIC方法的二维束流动力学模拟程序及其初步应用

为了深入研究强流负氢束在强流质子回旋加速器CYCIAE-100轴向注入线中的传输, 利用split-operator方法分解外场和束流自身的空间电荷场的作用. 对外 场利用单粒子跟踪技术, 采用一阶线性近似; 对空间电荷场采用PIC方法, 利用 快速傅里叶变换求解Poisson方程. 用FORTRAN95语言开发了一个基于面向对象技术的二维宏粒子传输计算程序CYCPIC2D, 本程序可以计算任意分布的强流束在输运线上的传输.最后给出了对CYCIAE-100注入线的模拟计算结果, 并和程序ORBIT, TRACE 3-D的结果进行比对验证, 结果表明: 空间电荷效应在此注入线上有较大的影响, 而且3个程序计算的不同中性化的结果基本上一致; 束流强度达到几十毫安时, 基于PIC方法的两个程序CYCPIC2D和ORBIT的计算结果完全吻合, 而线性近似程序TRACE 3-D有明显差异.     

SFC的新的轴向注入束流线

为了满足HIRFL-CSR对注入器SFC的束流强度和品种的越来越高的要求, 兰州重离子加速器国家实验室在研制超导ECR离子源的同时, 设计了一个新的SFC的轴向注入束流线. 这个系统可以分别使用现有的常规ECR离子源和新建造的超导ECR离子源, 期望把从C到U的各种离子的能量和束流强度提高到一个新的水平. 这个系统由二极磁铁, 四极透镜, GLASSER透镜, 螺线管, 螺旋形静电偏转器和两台丝网型线性聚束器组成. 在总结现有系统运行经验的基础上,无论在横向还是纵向, 其性能结构都做了必要的改进. 文章给出了新系统的设计思想, 系统的布局结构和束流光学计算结果, 并对进一步提高聚束效率和聚束器的改进设计作了简要的描述. 目前, 系统正在安装中.     

Technical Improvements in the Experiment of Isochronous Mass Measurement of 58Ni Projectile Fragments

 The combination of in-flight fragment separator and the isochronous mass spectrometry(IMS) in storage rings have been proven to be a powerful tool for the precision mass measurements of shortlived exotic nuclei. In IMS, the mass-over-charge ratio is only related to the revolution period of stored ions, and the relative mass resolution can reach up to the order of 10−6. However, the instability of the magnetic field of storage ring deteriorates the resolution of revolution period, making it very difficult to distinguish the ions with very close mass-over-charge ratio via their revolution periods. To improve the resolution of revolution periods, a new method of weighted shift correction (WSC) has been developed to accurately correct the influence of the magnetic field instabilities in the isochronous mass measurements of 58Ni projectile fragments. By using the new method, the influence of unstable magnetic fields can be greatly reduced, and the mass resolution can be improved by a factor up to 1.7. Moreover, for the ions that still cannot be distinguished after correcting the magnetic field instabilities, we developed a new method of pulse height analysis for particle identification. By analyzing the mean pulse amplitude of each ion from the timing detector, the stored ions with close mass-over-charge ratios but different charge states such as 34Ar and 51Co can be identified, and thus the mass of 51Co can be determined. The charge-resolved IMS may be helpful in the future experiments of isochronous mass measurement even for N =Z nuclei.     

BEPC电子直线加速器束流线改进和e,π试验束

在BEPC电子直线加速器上建立起了E1,E2,E3试验束,其中E1初级束专门提供给强流慢正电子装置应用,E2束是初级正/负电子束,E3为次级高能e±,π±和质子等单粒子试验束,其动量连续可调.粒子定位误差0.2—0.4mm,混合负粒子计数率3—4Hz.已成功地为BESⅢ的TOF探测器模型测试提供试验束流.     

The First Results of Supersonic Molecular Beam Injection in the HL-2A Tokamak

HL-2A tokamak, the first tokamak with divertor in China, has been constructed and put into operation in 2002. The main parameters are R=1.65 m, a=0.4 m, BT=2.8 T, Ip = 0. 48 MA. The divertor of HL-2A is unique, because it is characterized with a large closed divertor chamber. The device has double divertor chamber, but now it is operating with lower single null configuration to study the physics of divertor for the next step design of a divertor. Supersonic molecular beam injection （SMBI） system with LN2 cooling trap was first installed and demonstrated on the HL-2A tokamak in 2004. The first results of SMBI into HL-2A plasma are to demonstrate the function of the HL-2A divertor and to observe the cold pulse propagation during multi-pulse SMBI on HL-2A Tokamak.     

基于平方根算符的2维广角有限差分波束传播法

有限差分波束传播法 (FD BPM)是模拟光在光波导器件中行为特性的重要数值方法 ,它的模拟精度决定于它的帕德 (Pad啨)展开阶数以及计算步长 ,阶数越高或计算步长越小精度就越高 ,但是计算时间就越长。为了在比较低的阶数和适中的步长下获得较高的计算精度 ,从平方根算符出发 ,运用了一些试探性的展开方法对平方根算符进行处理 ,得到 3种 2阶广角波束传播法计算公式 ,数值计算表明这些公式比传统广角波束传播法的 2阶计算公式具有更高的精度 ,而且可以将该试探性处理方法推广到更高阶的广角波束传播法。