磁质子反冲谱仪磁分析器的设计与谱仪性能研究

设计一种用于紧凑型磁质子反冲(magnetic proton recoil,MPR)谱仪的小型单聚焦磁分析器,用钕铁硼二级永磁铁作分析磁铁,焦平面探测器为CR39。用实际磁铁的磁场分布数据和带电粒子输运程序分析磁分析器的性能,并用Pu-239α源实验标定。结合粒子输运程序的结算和蒙特卡罗模拟,研究了MPR谱仪的整体性能。结果表明:磁分析器能对3.5-8.5MeV范围内的质子和α粒子进行动量分析,有良好的动量色散和径向聚焦能力,符合紧凑型MPR谱仪的设计要求;对14MeV的DT聚变中子,谱仪有4%的能量分辨率和10-8的探测效率。     

非平面对称磁场的空间展开及样条函数表述

为了研究带电粒子光学系统的光学特性,需要知道系统中磁场的空间分布。实际磁场往往不具有严格的平面对称性质,一些作者曾就这类磁场的空间展开做过不少工作。但他们的工作是在柱坐标系统中进行的,适用于诸如回旋加速器、双向聚焦磁分析器、环形磁β谱仪等一类装置的磁场分析。对于大型同位素电磁分离器(calutron)那样一类装置,其磁场分布需要     

强流离子束在横向磁场中传输的若干试验研究

利用横向磁场对离子束进行导向、分析和聚焦,已经成为日益发展的离子束应用技术中的一个重要环节。因此,研究离子束在横向磁场中的传输问题有着广泛的意义。实验是在离子轨道半径为1000毫米和1600毫米的两台磁分析器上进行的。用阻滞场方法测量了束电位。束电位的大小表征了束在传输过程中的中和程度和离子束的品质。     

在电子回旋共振等离子体中离子温度的测量

用一台定向分析器，在发散磁场位形或磁镜磁场位形下，测量了在电子回旋共振（ＥＣＲ）等离子体兰平行于和垂直于外加磁场的离子温度。人们发现，作为气压的函数得到的温度是低的（０．２－０．５ｅＶ），并与由Ｄｏｐｐｌｅｒ分布的光发射谱测定法测量的温度差不多。用两种不同的方法测得的垂直于磁场的温度对于两种磁位形是很一致的。本文讨论了用定向分析器所作测量的可靠性，讨论中考虑了在分析器前面的鞘中和在磁场中的离子运动     

脉冲离子束流聚焦装置的研制

用小型化的质量分析系统进行脉冲离子束流实验研究时,从真空弧离子源中引出的束流脉冲幅度大、能量低,由于空间电荷效应使脉冲束流发散度很大,使得离子束流成分分析的不确定度增大。为克服在有限的空间范围内脉冲离子束流聚焦的困难,研制了一种新的双限束光阑三膜片透镜离子束流聚焦装置。双限束光阑着重减少束流发射度,三膜片透镜则适合小尺度空间的脉冲束流聚焦。计算机模拟的结果符合这种大脉冲离子束流聚焦的设计思想。磁质谱仪应用该聚焦装置后,发散到质量分析器分析盒上的脉冲离子束流幅值从未加聚焦前的115 mA减少至0.06 mA,脉冲离子束流质量分析的不确定度降低。     

静电加速器离子束杂质成分的测定

静电加速器广泛应用于离子的X射线分析、背散射、核反应和研究离子与物质的相互作用等等。静电加速器的离子由离子源产生,极端部高压进行加速。离子源所产生的离子往往不是很纯净的。为此,通常依靠磁分析器来排除那些被加速而又不需要的离子,并挑选出所需要的离子。但是,磁分析器要区分开那些荷质比相近的离子是十分困难的。在磁分析器所挑选出的离子束中,往往含有一些荷质比相近的其他离子。例如,在选择氘离子源的D~-离子中伴随有H_2~ 离子;相反在选择氢离子源的H_2~ 离子却伴随有D~ 离子。~4He~ 离子中可能伴随D_2~ 和~(12)C~(3 )离子。离子束中的杂质成分往往被人们所忽视,但在有些情况下,却是不容忽视的。例如,在利用D~ 离子分析表面氢含量时,D~ 离子束中含有H_2~ 离子就会直接影响到分析的灵敏度;在研究H_2~ 离子与固体膜相互作用时,H_2~ 离子中含有的D~ 离子的数量大小也会影响到测量的精度;在背散射分析、离子溅射、辐照损伤研究以及核反应截面测量时,有时也不能忽视离子束中的杂质成分。     

通过改变Si(Au)探测器灵敏区厚度鉴别带电粒子的方法及应用研究

重点研讨通过改变探测器偏压，进而改变探测器的ＰＮ结（有效探测灵敏区）厚度，实验对带电粒子的种类和能量鉴别的实验方法及其实际应用。实验测量了３ＭｅＶ质子和６．０５ＭｅＶα粒子在金硅面垒探测器Ｓｉ（Ａｕ）中的能损与探测器偏压关系曲线。同时利用刻度过的探测器鉴别氚离子束轰击氚钛（ＴｉＤｘ）靶发射的带电粒子能谱。在很强的本底情况下通过调节探测器偏压（灵敏区厚度）实现了对能量相近的不同带电粒子的有效鉴别和测     

~(32)P在水溶液体系中契仑柯夫辐射的液体闪烁测量

高能β粒子在透明介质中运动速度(V)大于光在该介质中运动的速度(C)时,会发生契仑柯夫辐射。其波长是非单一的,且有方向性。对介质而言,有一个与速度阈值相对应的能量阈值,只有在带电粒子能量大于介质的能量阈值时,契仑柯夫辐射才有可能发生。能量阈值是介质折射率(n)的函数,可由以下关系式确定:     

带电粒子在辐射带中的运动轨迹模拟

根据辐射带捕获粒子的基本理论和带电粒子与大气相瓦作用的机理,建立了带电粒子在地磁场和大气作用下运动径迹模拟方法.带电粒子在地磁场作用下的运动方程采取随时间"推进"的二阶精度中心有限差分格式求解.带电粒子与大气发生库仑碰撞引起的方向偏转依据其散射概率分布应用蒙特卡罗方法抽样确定,每一步的能量损失由单位长度上的能量损失方程...     

漂移室dE/dX辨认粒子能力的估算

近代,在高能物理中用测量能量损失dE/dX来辨认粒子的方法越来越感兴趣。其原理是:带电粒子通过放置于磁场中的多丝漂移室,由径迹的弯曲可决定粒子的动量,但要辨认出是什么粒子,必须知道粒子的质量。dE/dX是仅与粒子速度有关的量,测出dE/dX可知道粒子的速度,由动量和速度将求得粒子质量。 由于能量损失是一个涨落十分大的统计量,同一动量的不同粒子之间的dE/dX在高能区又相差极小,虽然采取了多次取样等方法来提高精度,但dE/dX所能解决的问题还是有一定范围的。     

射线探测中的能量和时间性能（续一）

射线探测中的能量和时间性能（续一）石宗仁（中国原子能科学研究院，北京２７５信箱２０分箱，１０２４１３）３能量的半高宽（ＦＷＨＭ）一个单色的带电粒子在探测器内沉积能量，在多道分析器上的脉冲谱是高斯分布，它表示了单能带电粒子经探测器和电子学线路后，脉冲幅...     

H 1NF仿星器标准磁场位形分析与高能量离子运动轨道模拟

本文分析了H 1NF仿星器的磁场线圈组成与分布特征,研究了其在标准运行模式下的磁场位形特点,并模拟计算出高能量离子在该标准磁场位形中的典型运动轨道。基于H 1NF仿星器标准磁场位形的磁轴位置和磁面沿环向角的变化规律,以磁轴为旋转轴,按照旋转规律将不同环向角的极向截面旋转后得到一种旋转坐标系下的等效标定极向截面,并将高能量离子的三维运动轨道投影到这种等效标定极向截面上,从而可更加清晰地显示出高能量离子在该磁场位形中的运动轨道特征。结果表明,H 1NF仿星器中的通行粒子和捕获粒子轨道特征均与一般托卡马克中的相应粒子轨道特征相似,但H 1NF仿星器中的通行粒子轨道在等效标定极向截面上绕几圈后才闭合,H 1NF仿星器中捕获粒子的香蕉轨道没有闭合,且轨道逐渐向磁面外侧漂移,最终可能导致粒子损失。     

AMS专用高分辨注入器系统研制

研制了北京HI-13串列加速器AMS专用高分辨注入器系统.静电分析器和磁分析器构成能量消色散系统,质量分辨率可达600以上,传输效率好于80%.     

一种多阳极电离室的研制

地球辐射带、太阳宇宙线和银河宇宙线发射出来的质子、电子和各种重带电粒子所产生的强空间电离辐射对飞行器和电子元器件造成很大损伤。在诸多粒子中，最主要的成分是能量小于400Mev的质子，它对器件的损伤强度主要取决于它在单位质量靶物质中沉积的能量，即吸收剂量。     

半导体探测器在空间带电粒子和X、γ辐射测量中的应用

随着空间技术的发展,空间带电粒子的测量正迅速地向深度和广度发展。从近地空间的测量扩展到星际间的测量;被测粒子的能量已向高(几个GeV)、低(几+eV)端延伸;被测的粒子成分从电子、质子到Z≥30的重核;同位素丰度的测量已从氢扩大到硫;研究的领域也从宇宙线空间物理发展到宇宙线天文学。对带电粒子的成分、能谱、时间和空间变化,以及不同成分到达方向的测量,将为粒子的起源、加速和传播过程、寿命和动力学过程以及星际介质的性质提供信息;对同位素丰度的测量将提供源区核反应过程的性质等。     

等离子体测试实验装置用磁铁设计

正磁铁系统是等离子体实验装置的一个关键系统,磁场的一个作用是保证带电粒子沿具有一定曲率半径的弧度运动,从而能满足束的纵向聚焦的要求。磁场的另一个作用是使电子在沿着有一定弧度的轨迹前进的同时,再以此轨迹为中心进行螺旋运动,增加电子的实际运动路程,从而增加电子与其他粒子的碰撞概率。在离子源的实验中,直流弧放电离子源实验需要的垂直磁场通过带有励磁线圈的二极磁铁产生。磁铁是离子源实验台架的重要部分,磁铁安装在离子源实验台架的真空室管道上,根据离子源的形状,要求磁极间距为400mm,均匀场磁场     

快中子活化分析

活化分析作为核技术的一种应用,正在成为日益推广应用的一种新的分析技术。根据照射粒子(即活化粒子)的种类不同,可分为中子活化分析、带电粒子活化分析和γ光子活化分析。在中子活化分析中,根据中子能量的不同,一般又分为热中子活化分析和快中子活化分析。     

硅位置灵敏探测器

半导体位置灵敏探测器是探测带电粒子位置的一种探测器,它具有位置分辨率和能量分辨率高、线性好的优点。在核物理实验和研究工作中——鉴别粒子,角度校正,核极化测量,裂变碎片和重离子的测定以及衰变反冲物的角分布测量等方面得到了广泛的应用。国外研制这种器件的单位较多。目前已达到的水平为:在器件整个长度上满刻度的线性为1%;位置分辨率为0.1毫米;能量分辨率对5.486兆电子伏的α粒子半宽度为50千电子伏;几何尺寸为30×8,40×8,50×8毫米~2。我们所研制的硅位置灵敏探测器见图1。     

强流带电粒子束的传输矩阵理论

近年来,强流带电粒子束在国民经济许多部门获得了广泛的应用。为了设计强流粒子加速器及其它强流带电粒子束装置,必须进行强流带电粒子光学的计算。从物理学的角度看来,强流带电粒子束运动的问题在电动力学中己经解决,通过解粒子运动方程和电位的Poisson方程即可求出带电粒子束中各粒子的运动状况。但是这一方法过分繁杂,而且我们关心的并不     

MeV原子团簇离子束的产生、鉴定及其与固体的作用

介绍了北京大学 2× 1.7MV串列静电加速器实验室开发能量为MeV/atom的原子团簇离子束的情况以及对这些团簇离子束的鉴定手段。应用这些团簇离子束 ,使团簇粒子离子能量损失中的邻近效应研究和团簇离子束在单晶硅中引起的辐照损伤研究等工作得到了开展