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: 物理学 >> 核物理学 提交时间: 2024-02-16
摘要: 不稳定原子核的基本性质是开展奇特核结构研究的重要依据。基于多学科交叉的精密激光核谱技术可 以通过测量原子、离子或分子的超精细结构谱提取原子核自旋、磁矩、电四极矩、电荷半径等基本性质,目前在核素版图各质量区域的不稳定核奇特结构研究中均发挥着重要作用。本文从超精细结构谱的研究历史出 发,阐述了精密激光核谱技术的基本原理和测量方法。在此基础上,本文以 Pb (𝑍 = 82) 核区丰质子侧不稳定 核的结构研究为例简述激光核谱学方法在核结构研究中的独特优势。此外,本文介绍了近年来国内共线激光 谱和共线共振电离谱技术的发展现状与最新进展。最后展望了激光核谱技术在未来国内的核物理大科学装置 上的应用规划,在不稳定核性质和结构,以及基于放射性分子谱的基本对称性研究方面的广阔前景。
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UMC 55nm 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: 物理学 >> 核物理学 提交时间: 2024-01-10
摘要: 兰州重离子加速器冷却储存环上的等时性质量谱仪是开展高电荷态、短寿命同核异能态衰变研究的理想装置。在短寿命高电荷态离子94mRu44+ 的寿命测量实验中,我们直接观测到了94Ru的8+态isomer衰变到基态的过程。在观测时间窗口(20 μs, 180 μs)范围内,鉴别出了49 个衰变事件。为了能够鉴别出更多的衰变事件,本文研究了一种基于频谱幅度来指认衰变事件的方法。基于模拟结果,该方法可以有效指认(15 μs,185 μs) 内的衰变事件。将新的鉴别方法应用到实验数据处理中,在(15 μs, 185 μs)内,鉴别出了54个衰变事件。基于这54个衰变事件,计算得到94mRu44+在运动坐标系下的寿命为194(121) μs。新的寿命结果于之前的结果218(148) μs 在误差范围内,具有更高的精确度。
分类: 物理学 >> 核物理学 提交时间: 2024-01-09
摘要: 22Na(p, γ)23Mg 和 19Ne(α, p) 22Na 是新星环境下 NeNa-MgAl 循环以及 rp-过程的两个关键反应,对于理解 新星的演化和元素核合成有重要意义。因为涉及奇 A 核 23Mg 质子分离阈上的众多共振能级,目前这两个反 应的反应率仍有较大分歧。在兰州重离子加速器国家实验室的 RIBLL1 放射性束流线上,利用 22Na+p 厚靶逆 运动学弹性散射方法对复合核23Mg 的质子共振态进行了测量,获得了质心系能量1.5~4 MeV 区间 22Na(p,p) 的激发函数,发现了复合核 23Mg 明显的质子共振态结构,为进一步的 R-矩阵理论分析奠定了基础。
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 >> 核物理学 提交时间: 2023-12-06
摘要: 通过重离子熔合蒸发反应82Se(18O,p5n)94Nb,布居了94Nb的高自旋态,实验中使用的18O束流由中国原子能科学研究院的HI-13串列加速器提供,束流能量为82MeV和88MeV。在前人工作的基础上发现了15条新的γ跃迁并调整了部分能级的摆放位置,丰富并完善了94Nb的能级纲图,结合DC0比值和线极化测量,确认了部分能级的自旋和宇称。在质子π(1f5/2, 2p3/2, 2p1/2, 1g9/2)和中子ν(2p1/2, 1g9/2, 1g7/2, 2d5/2)空间下对94Nb新的能级结构与壳模型计算进行了比较和讨论。
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 分类: 电子与通信技术 >> 电子技术 提交时间: 2023-11-29
摘要: 目前能源紧缺的国际背景下,核能发展为重要清洁能源,质子加速器成为处理核废料的重要设备。在加速器束流轨道校正过程中,需要束流轨道参数辅助计算。神经网络目前应用在工业界各个领域,可以实现准确率高的数据拟合预测。因此,提出了一种基于边缘智能计算节点的直线加速器束流轨道参数预测技术。该方法通过BPNN对过往数据学习,生成模型部署到边缘计算节点加速预测BPM位置参数,可以使用边缘计算节点加速校正束流位置。实验结果表明,FPGA硬件加速器作为边缘加速节点仿真推理速度达到55us,能效比相比较GPU和CPU分别是其23.13倍和553.15倍左右,预测结果误差平均0.5%,时延和精度达到预期目标。
分类: 物理学 >> 核物理学 提交时间: 2023-11-03
摘要: 重锕系核弹靶组合的多核子转移反应可能是产生丰中子超重核的重要突破口,因此设计建造适用于多核子转移反应的丰中子超重核研究的原理性谱仪不仅可以为探索超重核稳定岛奠定技术、方法和装置基础,而且对研究多核子转移反应机制有重要意义。丰中子超重核研究原理性谱仪中的气体单元需要持续不断的高纯度氦气,以停阻多核子转移反应产物并将降能后的离子引出到后续的实验装置。论文主要介绍新研制的丰中子超重核研究原理性谱仪的气体单元低温纯化系统,此系统主要为谱仪提供可循环的高纯度氦气。经实验测定,低温纯化系统可以将99%的氦气纯化到99.999%以上,结合化学纯化单元,纯化后的氦气满足气体单元对高纯度氦气的需求。
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: 物理学 >> 核物理学 提交时间: 2023-10-07
摘要: 对缪氢原子兰姆位移的测量是测量质子电荷半径的最有效手段之一,而对于缪氢原子兰姆位移的理论 计算则是从兰姆位移的实验结果中抽取出质子电荷半径的必要途径。本文计算了缪氢原子的兰姆位移,考虑 了相对论效应对缪氢原子兰姆位移的影响。由真空极化效应导致的兰姆位移由 Uehling 等效势能来表征,缪氢 原子的相对论效应通过 Breit-Pauhli 哈密顿量来表达;本文通过精确的少体计算方法-高斯展开法,计算了缪 氢原子的 2S1/2 与 2P1/2 的能级,发现考虑了相对论修正后的兰姆位移比不考虑相对论修正的兰姆位移大 0.09 meV,且更接近实验结果。
分类: 物理学 >> 核物理学 提交时间: 2023-09-11
摘要: 本工作制作了一套由快发光塑料闪烁体耦合快光电倍增管组成的塑料闪烁体飞行时间探测器的样机,通过皮秒脉冲激光测试了探测器的时间性能,旨在为将来的 HIAF-HFRS 飞行时间探测器作预研。对于两种不同尺寸的塑闪探测器,通过改变激光的光斑大小、频率、光强和位置等各项参数来模拟真实束流的情况,并使用 CAEN-DT5742 数字化仪以及 Mesytec-MCFD16+MTDC32 电子学系统进行了系统的测试。使用聚焦激光照射在塑闪中心位置时,小尺寸 (7 cm×7 cm) 塑闪探测器的 ToF 分辨最好可达 8 ps;小-大 (26 cm×10 cm) 塑闪探测器的 TOF 分辨最好可达到 12 ps。在改变激光各项参数后,得到的响应时间分辨为 10–16 ps 和 19–46 ps。测试结果表明,所得到的 ToF 分辨满足 HFRS 束线的时间分辨性能要求,为飞行时间探测器的优化奠定了基础。
分类: 核科学技术 >> 粒子加速器 提交时间: 2023-07-25
摘要: 基于 KONUS 束流动力学方案,完成了一台内置永磁四极透镜的紧凑型IH-DTL的束流动力学设计。该DTL内置两组永磁四极透镜,共37个加速单元,可将流强为20 emA的C6+离子束从0.5 MeV/u加速至4 MeV/u。在设计过程中,为了控制强流离子束在低能段的横纵向发射度增长,对加速间隙的电压、0度参考粒子的能量及相位设置、四极磁铁参数和束流注入相位设置进行着重优化。最终该 IH-DTL 的横向归一化RMS接受度达到 0.37 πmm·mrad,束流传输效率在95 %以上。
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: 物理学 >> 核物理学 提交时间: 2023-07-12
摘要: 质子滴线核$^{9}$C可能存在的集团结构对于理解原子核奇特结构和核子相互作用具有重要意义,另外$^{9}$C在核天体物理研究中也具有非常重要的地位,因此引起了极大的关注。研究人员从实验上对$^{9}$C进行了大量的探索,研究内容包括衰变性质、能级结构、磁偶极矩、核天体物理$S$因子、反应截面等方面,取得了非常多的成果,但是对于$^{9}$C的认识仍不够充分。随着新一代强流重离子加速器装置的建成和运行,结合新的实验方法和更高效率的探测设备,有望得到更高精度的实验数据,加深对于$^{9}$C的奇特结构和反应机制的理解。