分类: 核科学技术 >> 核探测技术与核电子学 提交时间: 2024-03-20
摘要: 气体探测器中工作气体的平均电离能、法诺因子及漂移速度等性质对于探测器的前期模拟及参数设计乃至径迹重建有着重要影响。SeF6 作为国内无中微子双贝塔衰变实验中的目标工作气体,相关参数未知需要探究。为研究该气体相关参数设计了一套测量方案, 并采用 Ar/CH4=90/10(P10) 工作气体对该实验方案的测量精度和可靠性进行了检验。实验中通过屏栅电离室测量 𝛼 源得出 P10 平均电离能为 27.10±0.04 eV、当能量分辨率达到 0.91% 时,刻度电子学后扣除噪声得到法诺因子为 0.175±0.001。同时采用266 nm 激光和时间投影室完成漂移速度的测量,其结果与 Garifield++ 模拟结果吻合。实验结果表明该测量方案可行,测量结果可靠性高。为后续开展 SeF6 性质的研究工作做好了准备。
分类: 物理学 >> 核物理学 分类: 核科学技术 >> 核探测技术与核电子学 提交时间: 2024-02-27
摘要: 正在建设中的强流重离子加速器装置 HIAF 配备了一条先进的放射性束流线 HFRS,建成后将为中国 高能放射性核束物理研究提供新的机遇。HFRS 的特点是流强极高 (初级束流强度 1 × 1011 ppp),这对用于粒 子鉴别的能损探测器提出了非常高的计数率要求。传统的能损探测器对信号处理一般依次采用电荷灵敏前放、 主放、ADC 的技术路线。该方案存在电子学响应速度较慢、灵活性较差、难以处理高计数率下信号堆积严重 等问题。我们对此提出一种新的适用于高计数率的能损探测器方案:以耐辐照的多次取样电离室为能损探测 器,优化结构和读出方式提高探测器响应速度,使用快电荷灵敏前放对能损探测器信号初步放大后、直接用 波形数字化仪采集波形再进行后续数字算法处理。并利用放射源和束流对该方案进行了验证测试。利用 3 组 分 𝛼 源测试时,对采集的波形使用数字成形算法处理,能量分辨率(FWHM)可达 1.31%。在 RIBLL2 提供 300 MeV/u 的 56Fe 束流测试中,采用时间常数 𝜏f = 2 𝜇𝑠 的快电荷灵敏前放在计数率接近 1 MHz 时仍未发生明显堆积。
分类: 核科学技术 >> 核探测技术与核电子学 分类: 物理学 >> 核物理学 提交时间: 2024-02-26
摘要: 使用宇宙射线对兰州重离子加速器冷却储存环 (HIRFL-CSR) 外靶实验终端 (ETF) 的 Veto 探测器开展了刻度工作,工作主要分为位置刻度与时间刻度两部分。位置刻度可给出粒子在探测器上的击中位置,时间刻度则能为粒子在探测器上击中时刻的探测建立统一标准。这些信息是剔除入射到中子墙探测器的带电粒子事件的依据,可为中子墙探测器物理目标的实现提供重要支持。在刻度过程中,得到了 Veto 探测器的位置分辨半高全宽 (FWHM) 为 2.53 cm,所有单元条时间归一后的时间分辨 FWHM 为 1.09 ns。
分类: 物理学 >> 核物理学 分类: 物理学 >> 原子与分子物理学 提交时间: 2024-02-22
摘要: 利用反应显微成像谱仪,采用二重符合方法,实验测量了0.64 keV/u N+ 与He 单电子俘获产生的反冲离子He+ 三维动量,获得了电子俘获到炮弹离子不同量子态的态选择截面和角分布。实验结果表明:基态的 炮弹离子N+(1s22s22p2 3P) 俘获He 靶的一个1s 电子主要布居到2p 壳层,也可以看到布居到更高壳层的贡献; 亚稳态的炮弹离子N+(1s22s2p3 5S) 俘获He 靶的一个1s 电子主要布居到2s 壳层,几乎看不到布居到更高壳层 的贡献。利用NHe+ 准分子离子的势能曲线定性地解释了实验结果,但分子库仑过垒模型的反应窗预测与实 验存在较大差别。在亚稳态炮弹离子N+(1s22s2p3 5S) 俘获靶电子到2s 轨道的过程中,角微分截面出现了明显 的振荡结构, 这很可能来自Demkov 型跃迁。
分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-02-04
摘要: CAFE-2是中国科学院近代物理研究所于2021年建造、用于开展超重新核素合成、超重元素化学性质、超重核结构和性质等方面的研究的超导直线加速器。同步定时触发系统是CAFE-2的重要子系统,在CAFE-2的运行中起着关键性的作用。为了满足CAFE-2在加速器调试及终端运行两种运行模式下不同运行时序及同步触发的需求,CAFE-2主同步定时系统采用了经典的基于事件的定时方案,同时通过耦合电路及联锁逻辑设计,在终端运行模式下将旋转靶调制的同步脉冲信号与主定时CW(Continuous-wave)模式下的触发信号进行耦合,解决了CAFE-2在终端运行模式下触发信号必须与旋转靶脉冲信号同步的难题。本文介绍了CAFE-2同步定时触发系统的结构,并阐述了CAFE-2在不同运行模式下同步定时触发系统的工作原理与方案。
分类: 核科学技术 >> 核探测技术与核电子学 提交时间: 2024-01-22
摘要: 本文在UMC55nm CMOS工艺下,实现了一款10GHz高速输出、低功耗的高性能电荷泵锁相环设计,可以为粒子物理实验中数据传输系统提供高频差分时钟脉冲。设计了一种双支路通路电荷泵,通过引入运算放大器、虚拟管等措施抑制非理想因素对电路造成的影响。设计了高速、低功耗的64分频电路将锁相环输出的10 GHz差分时钟转化成156.25MHz的单端时钟。设计了采用了互补交叉耦合结构的LC压控振荡器,使其在快速起振的同时又具有较小的相位噪声。仿真结果表明,在经典工艺角下VCO在1MHz频偏处的相位噪声为-104.14dBc/Hz。PLL在500ns完成锁定,功耗22.34mW,峰峰值抖动为6.59ps。
分类: 天文学 >> 天体物理学 提交时间: 2024-01-22
摘要: 射电天文图像去卷积是射电天文学中的一项关键数据处理技术, 其主要目标是去除天空图像中由天文观测仪器引入的效应, 从而复原原始的天空图像. 射电望远镜阵列采用稀疏干涉阵列, 成像原理与光学望远镜有所不同. 如果UV 空间中的采样点不足够密集, 将会导致在图像重建时无法获得足够高分辨率的信息, 传统的射电天文图像重建算法未能根本解决UV 空间欠采样的问题. 本文基于压缩感知理论框架, 并结合射电天文图像稀疏性的先验知识, 研究了一种新的射电天文图像去卷积算法, 该算法将脏图的去卷积过程转化为一个旨在求解全局最小化的凸优化问题, 即基于IUWT-CS 的射电干涉图像重建算法. 为了评估该算法的重建性能, 研究使用了射电天文学仿真软件包OSKAR 对SKA1-low 射电望远镜阵列进行模拟观测, 并对观测得到的点源和扩展射电源进行了去卷积处理. 实验结果表明, 与HOGBOM-CLEAN、MS-CLEAN和IUWT-FISTA 方法相比, IUWT-CS 方法显著提高了射电图像的重建质量, 实现了更加精细的去噪和复原效果.
分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-01-04
摘要: 质子重离子放射治疗中,通过CT扫描获取患者每个体素点的相对阻止本领,是治疗计划系统精确计算体内剂量分布的关键。本研究通过设置常规CT不同管电压对组织等效模体进行两次CT扫描,通过两组图像的CT值计算出模体的相对电子密度和有效原子序数,进而计算出模体的相对阻止本领。研究结果表明,使用双CT值预测的组织等效模体的相对阻止本领结果优于常规基于单组图像获得的结果。因此,本文方法对进一步提高质子重离子放疗治疗计划剂量计算的准确性具有重要作用。
分类: 核科学技术 >> 粒子加速器 提交时间: 2023-12-14
摘要: 空间电荷效应是强流质子加速器的核心问题之一,在注入和初始加速阶段其影响最大。采用相空间涂抹方法并优化其涂抹过程,可以有效地缓解空间电荷效应对束流注入和加速效率及发射度增长的影响。横向相空间涂抹方法可分为相关涂抹和反相关涂抹。在本文中,首先,我们对强流质子同步加速器的横向相空间涂抹方法进行深入研究,包括不同的涂抹方法和实现方式。其次,基于中国散裂中子源(CSNS)注入系统,对束流注入过程和反相关涂抹设计方案进行详细研究,深入探索实际垂直涂抹范围变小的原因和凸轨磁铁边缘聚焦效应对涂抹效果和束流动力学的影响。同时,简单介绍了在反相关涂抹机械结构基础上实现相关涂抹的方法及其对实现CSNS设计指标起到的关键作用。最后,根据未来加速器对不同涂抹注入方法在线切换的需求,我们提出了一种同时实现相关和反相关涂抹的新注入方案,并对其进行详细地论证、模拟和优化。
分类: 物理学 >> 核物理学 提交时间: 2023-12-11
摘要: 基于自洽的RBUU输运理论,研究了介质中同位旋相关的$N Delta rightarrow N Delta$ 散射截面。发现同位旋效应对重子的有效质量以及$N Delta$弹性散射截面在不同重子数密度区有着较为明显的影响。随着重子密度的增大,重子不同同位旋态之间的有效质量劈裂逐渐增大。在密度依赖的重子有效质量劈裂、耦合常数以及Born项中的$ sigma- delta$、$ sigma- rho$、$ omega- delta$、$ omega- rho$交换项的共同作用下,不同同位旋态分反应道的弹性散射截面呈现出了不同的密度依赖行为。总截面在低能区出现了明显的介质压低效应,高能区介质效应减弱。
分类: 物理学 >> 原子与分子物理学 提交时间: 2023-12-03
摘要: 低能高电荷态离子与H原子电荷交换X射线的实验和理论研究为天体环境中非平衡态等离子体的诊断和建模提供重要原子数据。本文利用半经典多通道Landau-Zener (MCLZ)方法计算了全裸和类氢的C、N、O离子与H原子电荷交换截面并与已报道实验结果进行了比较。我们发现对于C5 + H碰撞体系理论计算的总截面和实验测量相差较大。同时我们也对比了太阳风离子速度(或能量)区间MCLZ方法和全量子分子轨道紧耦合(QMOCC)方法计算的态选择截面。我们发现对于俘获到n = 3的电荷交换,MCLZ方法态选择截面随碰撞能量升高而增加;而对于俘获到n = 4的电荷交换,MCLZ方法态选择截面随碰撞能量升高而减小;在低能端比QMOCC方法计算的结果小两个量级之多。最后,我们采用天文领域发展的Kronos程序包,通过Janev推荐的截面数据计算了1000 eV/u O8 + H电荷交换X射线谱、线强比及硬度比,并与MCLZ计算结果比较。我们认为MCLZ计算误差较大,会影响天体环境的准确建模。亟需发展更加准确的全量子理论。
分类: 核科学技术 >> 粒子加速器 提交时间: 2023-11-29
摘要: 加速器真空监控系统是加速器控制系统中一个重要的子系统,对于维持加速器的正常运行起着重要作用。传统大型控制系统的设计开发及研制过程高度依赖物理实体,整个系统的功能测试、性能验证全部集中在项目后期,导致控制系统开发周期较长、风险较高、后期现场调试时间紧张。为此,引入工业虚拟调试及虚拟机等技术,搭建了加速器真空监控系统的全层级虚拟仿真调试平台,在开发的早期阶段开始进行加速器空监控系统的并行协作式开发,全层级虚拟化调试及逻辑预演,最终通过现场配置将调试成果应用到现场,显著缩短现场调试的时间,降低对设备损耗、调试风险,提高项目的实施效率和工程设计的可靠性。
分类: 核科学技术 >> 粒子加速器 提交时间: 2023-11-07
摘要: EPICS控制软件广泛应用于粒子加速器等大型科学实验装置。根据装置规模的不同,其EPICS PV的数量从几万到上百万不等,快速查询EPICS PV的相关信息,可提升加速器的运维效率。为此,设计和开发了EPICS PV信息平台,该平台支持在统一的用户界面中查询 PV列表、实时状态、历史数据、操作日志以及IOC状态、IOC网络信息,并将这些信息关联在一起,实现综合展示。平台的用户界面采用Web技术,服务端基于Node.js运行环境开发以及结合EPICS社区已有的软件模块,网络信息采集等周期执行的程序采用Python语言开发。目前,EPICS PV信息平台已应用于CSNS加速器,并在实际运维中发挥了重要作用。
分类: 物理学 >> 核物理学 提交时间: 2023-11-01
摘要: 碳离子束治疗因其倒转的深度剂量分布和较高的相对生物学效应,具有对正常组织损伤小、副作用低等优势,有望成为头颈部肿瘤放疗的主力。剂量算法的精确性直接影响临床照射剂量的准确性,减小碳离子束治疗剂量计算误差有助于提高患者生存率和局部控制率。本文采用解析笔形束算法对5例头颈部患者病例进行碳离子束治疗剂量计算,并利用蒙特卡罗模拟方法对治疗计划进行剂量验证,对解析计算和蒙特卡罗模拟结果进行不同评价标准组合下(2%/2mm, 3%/2mm, 3%/3mm, 3%/5mm)的伽马通过率分析、DVH图及参考指标分析、中心轴剂量分布对比。结果显示:笔形束算法在3%/2mm的评价标准下平均伽马通过率为90.441%,满足碳离子束治疗头颈部肿瘤的剂量计算要求。笔形束算法在束流横向上的计算结果较为精准,但在沿束流入射方向上的计算结果受路径上组织非均匀性及空腔的影响,存在射程偏差。为降低剂量计算误差带来的影响,碳离子束治疗头颈部肿瘤时需要采用更保守的射野角度选择。本文对比结果可用于指导基于解析笔形束剂量算法的头颈部肿瘤碳离子束治疗计划设计。
分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2023-09-19 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要: 土壤盐结皮对干旱区土壤演化和生态水文过程具有重要影响,目前的研究对于盐结皮土壤的水盐分布特征涉及较少,并且未考虑盐结皮厚度的影响,导致研究结果存在较大差异。因此,通过室内模拟试验,设置4种初始盐分浓度(0 gL-1、10 gL-1、150 gL-1和250 gL-1)以获取不同盐结皮厚度(4.5 mm、6.6 mm和7.3 mm),采用部分重复逐步退出的方法对比分析土壤剖面水盐的动态变化。结果表明:(1) 对比无盐处理,含盐处理盐结皮越厚,土壤剖面含水量越大,含盐量变化幅度越小。(2) 试验结束时,4.5 mm厚度盐结皮土壤含水量分布特征和无盐处理相似,6.6 mm和7.3 mm厚度盐结皮土壤剖面含水量显著大于无盐处理(P<0.05)。(3) 试验结束时4.5 mm、6.6 mm和7.3 mm厚度盐结皮土壤剖面最小含盐量相比初始含盐量分别减小了90.5%、46.3%和32.1%。研究结果验证了盐结皮厚度会对土壤水盐分布产生较大影响,因此建议未来对于盐结皮土壤水盐分布特征的相关研究需综合考虑盐结皮厚度的影响。
分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2023-08-01 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要: 水分利用效率(WUE)通过联系陆地生态系统碳水循环过程,成为理解植被生态系统对气候变化响应的一个重要指标。结合19902020年的遥感影像与再分析数据产品,基于光能利用效率(CASA)模型反演净初级生产力(NPP)和实际蒸散发(ET)系统分析了19902020年新疆植被WUE的时空变化规律,讨论并探究了影响植被WUE变化的驱动力因子。结果表明:过去31 a新疆植被WUE整体呈下降趋势,但以2003年为转折点,转折点之前呈波动下降趋势,之后呈波动上升趋势。31 a来新疆植被WUE的空间格局没有发生明显变化,高值集中在平原区,特别是绿洲及荒漠-绿洲过渡带,低值集中在山区。通过分析发现,新疆植被WUE变化主要归因于降水、蒸散发及水汽压等气候因子影响。研究结果对于筛选出结构合理、节水性强、生产力高的人工和天然植被结构类型,实现干旱和半干旱地区植被建设的可持续发展具有参考价值,特别是对新疆生态系统安全与农牧业可持续发展具有现实意义。
分类: 生物学 >> 放射生物学 提交时间: 2023-07-19
摘要: [目的]基于网络药理学技术探讨当归抗碳离子辐射的分子机制。 [方法]通过相关数据库获得当归活性成分及其抗碳离子辐射靶点;构建靶点生物网络,对靶点进行生物信息学分析,用分子对接技术验证网络药理学结果。 [结果]当归9种活性成分通过98个靶点参与PI3K-Akt、MAPK等信号通路,调节DNA结合、激酶结合等分子功能,以及DNA损伤反应等过程;分子对接验证了网络药理学结果的可靠性。 [局限]对网络药理学结果只进行了分子对接验证。 [结论]当归主要通过调节炎症反应、免疫反应、损伤修复反应等过程发挥抗碳离子辐射作用。
分类: 图书馆学、情报学 >> 图书馆学 提交时间: 2023-07-02
摘要: [目的] 分析开放科学运动发展背景下,学术出版商进行开放获取实践的情况,探究学术出版物开放获取的发展趋势。 [方法] 使用网络调查和文献调研两种方法,梳理学术出版物开放获取历程,及开放科学背景下学术出版商推动开放获取发展的实践活动。 [结果] 学术出版商主要从转换协议、学术期刊订阅、研究专著开放、科学数据共享、开放同行评议五个方面推动学术出版物的开放获取。 [结论] 出版商通过加快学术成果的出版周期、转向吸引作者的运营策略以及建设集成性平台等实践,积极回应开放科学倡议,推动科学研究的进展和创新。
分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2023-06-21
摘要: 熔盐堆作为第四代先进反应堆的重要堆型之一,以高沸点熔盐为核燃料,具有高温输出、常压操作等特点。而基于温差发电的热管熔盐堆,兼具了熔盐堆、热管和温差发电的优势,具有输出温度高、热电转换效率高、结构简单及安全可靠等优点。故该堆型在能源系统领域具有极大的优势,是外太空及深海探测任务的理想能源。但因堆芯熔盐低热导率而形成的热管密集排布给热管冷凝段温差发电传热设计带来了难题。针对该堆型设计需求,本文提出适于熔盐堆的热管-温差发电耦合系统结构并进行了传热分析。堆芯热管冷凝段采用塔式温差发电系统结构设计,整体热端座与堆芯热管冷凝端相配合,形成从下至上的第1层至第N层热段套;冷端座套设于热端座外,内设冷端热管通道;热端座的外侧壁与冷端座的内侧壁之间贴有温差发电片,发电片间隙采用保温棉减少漏热。采用Ansys Workbench开展了适于热管熔盐堆的四层塔式温差发电系统传热仿真模拟,分析表明,系统运行时,整体塔座温度分布均匀,热量有效利用率大于 96%,系统漏热量小于4%,发电片两侧温差大于490℃,利于提高热电转换效率,设计具有可行性,有利于推动温差发电在热管熔盐堆中的应用。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2023-06-07 合作期刊: 《天文学进展》
摘要: GNSS 信号在卫星发射以及接收机接收的传输过程中存在设备时延。设备时延与钟差、模糊度等密切相关,很难将其与它们完全分开。通常,根据实际需要将设备时延与其相关参数组合形成不同的相对设备时延。如果能更好地将这些相对设备时延进行分类和区分,对高精度的GNSS 应用具有重要的参考意义。分别介绍了目前基于设备时延提出的几个常用偏差:码间偏差、未校准的相位时延、频间钟差偏差和系统间偏差,详细说明了它们的概念、产生原因、解算策略及相关研究进展。