分类: 物理学 >> 核物理学 提交时间: 2024-06-25
摘要: 传统的中子俘获反应截面测量主要通过测量靶核与中子反应后生成的所有伽马射线,再利用理论方法计算目标反应的比例进而得到中子俘获截面。这类方法对理论具有依赖性,并且多种反应道的综合效应会掩盖目标反应的结构特征,在理论预测的共振区得到的也是平滑的截面数据。利用能量分辨高的伽马探测器针对可以代表反应产额的特征伽马谱线进行测量,可以排除其它反应道的干扰,得到准确的中子俘获反应的截面。本文以91Zr(n,gamma) 92Zr反应为例,在中国散列白光中子源上利用此方法对反应截面进行了测量。在理论预测的共振区测到了明显的共振现象,在非共振区的结果与前人的数据在误差范围内保持一致。这表明此方法具有可靠性,并比传统方法具有更高的准确性,希望为其它反应截面的测量提供一种新的思路。
分类: 物理学 >> 核物理学 提交时间: 2024-05-10
摘要: 中国散裂中子源(CSNS)可提供0.3 eV至300 MeV的白光中子束流,总束流强度可达107n/s/cm2,为中子俘获反应截面的测量提供了一个优秀的实验平台。CSNS在正常的运行模式下会由加速器产生两个间隔410 ns的质子束团先后打靶,因此产生的中子束流也由间隔为410 ns的两个束团混合而成。为避免两个束团的效应相互干扰,影响中子俘获截面的能量精度,需要对实验数据进行解析和重构,还原单个束团的效应。现有的解析方法可以得到非常精细的解谱结果,但相对复杂,具有一定使用门槛。本工作提出了一种简化的双束团解谱方法,在保证中子能量精度的情况下适用于中子能量低于1.2 MeV的数据,为同类型的实验工作提供一种新的数据处理思路。
分类: 核科学技术 >> 核探测技术与核电子学 提交时间: 2024-04-26
摘要: 高能宇宙辐射探测设施(HERD)是计划部署在中国空间站上的旗舰级科学装置,旨在间接探测暗物质、精确测量宇宙线成分以及进行高能伽马射线的巡天观测。其中,硅电荷探测器是HERD的关键组成部分之一,用于测量从氢到镍的宇宙射线的电荷。为了对硅电荷探测器的电荷测量能力进行验证和分析,设计了硅电荷探测器束流样机的地检系统。该系统采用了Xilinx公司的ZYNQ UltraScale+ MPSoC芯片作为控制芯片,并实现了LVDS数据接收、编解码、RS-422控制和千兆以太网数据接收存储功能。硅电荷探测器束流样机参加了欧洲核子中心的重核束流实验,地检系统在束流实验采集了100G实验数据,功能稳定可靠为HERD项目硅电荷探测器的后续实验提供了重要的技术支持和数据基础。
提交时间: 2024-04-24
摘要: 中国科学院高能物理研究所第二台硼中子俘获治疗(Boron Neutron Capture Therapy, BNCT02)加速器主要由1台离子源、1条低能束流传输线、1台射频四极加速器和3条高能束流传输线组成。为了保障BNCT02加速器的安全运行,设计了基于横河PLC和实验物理及工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control System,EPICS)软件工具包的机器保护系统。为了提高可靠性和安全性,该系统采用了冗余设计,由两套完全独立且主要输入、输出信号一致的子系统构成。测试结果表明,BNCT02加速器机器保护系统的响应时间小于1.6ms,且具有稳定可靠性高的特点,满足BNCT02加速器运行的需要。
分类: 物理学 >> 核物理学 提交时间: 2024-02-21
摘要: 气体X射线偏振测量是指一类用于测量软X射线偏振的探测器。这些探测器的系统效应会引入残余调制,导致源的偏振检测结果出现系统偏差。本文讨论了这些系统效应及其在Polar2/低能X射线偏振探测器(LPD)的气体微通道像素探测器(GMPD)原型中的校准和校正。此外,我们提出了一种算法,该算法将参数化与蒙特卡洛模拟和贝叶斯迭代相结合,以消除残余调制。数据校正后,不同能量点的残余调制已降至1%以下,并观察到偏振度与调制度之间存在良好的线性关系。校正后调制度的改善范围为2%至15%,结果超过了5 keV以上的IXPE。
分类: 物理学 >> 核物理学 提交时间: 2024-01-18
摘要: 本文介绍了环形加速器中的粒子动力学,环形加速器中带电粒子的运动分为横向运动与纵向运动。本文的题材来自于加速器的理论与设计,我们试图将物理问题与数学方法有机地结合起来讨论环形加速器中的粒子动力学。一方面,物理问题的提出推动了数学的发展,另一方面,数学的发展使得物理问题可采用更加高级的数学工具来简化物理问题的解决,从而解决物理问题更加容易。本文的特色是运用哈密顿力学处理环形加速器中的粒子的横向运动和纵向运动。
分类: 物理学 >> 核物理学 提交时间: 2023-12-24
摘要: 具有长寿命高激发态的同核异能素在国家战略安全和储能领域有重要的意义,其关键技术在于掌握人工诱发同核异能素快速退激到基态。近些年该项技术研究遇到了瓶颈,需从原子核结构研究的角度出发,通过对同核异能素的形成、受激激发和退激机制的深入研究,突破遇到的瓶颈,进而掌握诱发同核异能素快速退激到基态的关键技术。本工作是在实验技术方面利用白光中子束流轰击 Hf 靶,创新性地建立了由氟化钡探测器阵列进行全能量测量与高纯锗探测器进行特征伽马射线测量相结合,再结合白光中子飞行时间开窗组成三重符合测量的系统,通过对实验数据的分析发现了 178Hf 同核异能态激发到过渡能级并快速释放的迹象。
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: 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: 2023-10-07
摘要: 由Lienard-Wiechert势出发,定义了近场加速与远场加速的概念,结合麦克斯韦方程给出了普遍的加速定理。由普遍的加速定理可以演化出各种加速方法。近场加速可近似看作为常规的射频直线加速器,近场加速中有各种慢波加速结构,分行波和驻波两大类,高频腔是最基本的加速结构,它的原型是圆柱谐振腔(pillbox),而慢波加速结构可等效为相互耦合的谐振腔链。慢波加速结构的基本特性可由电磁场的解析求解和数值求解而获得。我们用场分析方法、等效电路的方法给出了行波加速结构和驻波加速结构的统一的色散关系。我们侧重于直线加速器,因为带电粒子的加速是在加速结构中完成,磁铁用于带电粒子束的储存。所以讨论了直线加速器中的带电粒子的粒子动力学。将直线加速器中的纵向运动和横向运动化为了两个标准映射,可用于粒子动力学的非线性分析。对于远场加速,主要有逆自由电子激光加速、逆切伦柯夫加速、回旋自共振加速等,这些加速方案适用于低能情形。在存在其他电荷下,有等离子体尾场加速器,它是未来加速器最有力的候选方案。目前等离子体尾场加速器主要集中于激光等离子体尾场加速器研究,激光等离子体尾场加速器研究集中于非线性空泡模型的研究,空泡模型可以获得高品质的单能电子束。加速器的应用主要在粒子物理、核物理,粒子物理、核物理的发展是加速器发展的主要推动力,加速器同时应用于同步辐射光源、自由电子激光、散裂中子源、洁净核能源,所以加速器在科学研究的诸多方面都存在应用。
分类: 其他 >> 综合 提交时间: 2023-03-28 合作期刊: 《中国科学院院刊》
摘要: 科研基础平台是国家科技创新的基础性、战略性平台。近 10 年来,我国科研基础平台在科学观测水平、制造工艺水平、数据获取水平、开放共享水平、科学管理水平、开发利用水平方面取得了跨越式发展,高水平支撑我国科技创新活动。展望未来,新的科研范式变革正在悄然到来,新兴科研信息化基础平台不仅支撑重大科技基础设施和野外台站朝着更大规模、更精确、更先进的方向发展,其本身还将对科研范式变革起到重要的推动作用,成为重大科技突破的“加速器”与“倍增器”,成为我国跻身创新型国家前列和迈进世界科技强国的关键支撑。
分类: 其他 >> 综合 提交时间: 2023-03-19 合作期刊: 《中国科学院院刊》
摘要: 前沿物理大科学装置是物理基础研究和满足国家战略需求的国之重器。特别是近年来,我国加大对前沿物理大科学装置建设与运行的投入,为基础及应用研究提供了重要的平台。大科学装置产生的数据对科学计算、数据分析、数据管理提出巨大的挑战。除了需要关注建设高水平的数据处理和科学计算平台所需要的软硬件技术以外,应同时关注极大发挥数据作用所需的策略问题。文章分析了前沿物理大科学装置的数据特点,就数据的共享、数据长期保存及再利用、数据人才策略3个方面进行简要的讨论,希望对我国大科学装置的数据应用提供参考。
分类: 物理学 >> 核物理学 提交时间: 2023-01-12
摘要: 自由电子激光(FEL)是一种以高品质电子束在周期磁场中运动产生受激辐射来放大电磁辐射的强相干光源,它有低增益和高增益两种工作模式。本文讨论了自由电子激光的发展概况,给出了一维近似下低增益自由电子激光、高增益自由电子激光的的基本理论。主要讨论了高增益自由电子激光的实验装置。 给出了自由电子激光装置的物理设计基本方法和设计思想。
分类: 物理学 >> 核物理学 提交时间: 2022-07-25
摘要: 加速器中带电粒子的运动分为横向运动与纵向运动,加速器中的纵向运动即为相运动,给出了一维近似下的相运动方程,相运动的稳定性物理机制和相位条件。给出了一个纵向运动的标准映射,可用于非线性动力学研究。模拟研究了二台S波段电子直线加速器,验证了相运动的基本理论,模拟结果与基本理论一致,吻合的很好。提出了在常规直流高压电子枪的电子直线加速器中,直接将直流高压电子枪更换成光阴极微波电子枪,并使用束团压缩器的实验研究方案,同样可以获得高峰值电流的短电子束团。
分类: 物理学 >> 核物理学 提交时间: 2022-06-13
摘要: 本文提出了束团压缩物理的产生背景,束团压缩的基本原理、种类。运用束流光学的基本理论,给出了 束团压缩的基本理论公式,论证了束团压缩的高阶限制。分析讨论了单级压缩、两级压缩中存在的设计 物理问题,总结了束团压缩设计中经常遇见的一些物理问题。关于束团压缩的束流动力学问题,给出了 束团压缩器中的粒子运动方程,以及完整的动力学方程-Vlasov方程。讨论了相干同步辐射效应和微束团 不稳定性。最后,分析了磁压缩器中的误差问题。
分类: 物理学 >> 核物理学 提交时间: 2021-03-03
摘要: 本文讨论了常规电子直线加速器的设计问题, 并以一台 10 MeV 的电子直线加速器为例穿插其中讨论了常规电子直线加速器的设计。常规电子直线加速器由电子枪、聚束部分、光速部分所组成,而且在直线对撞机装置、自由电子激光装置中经常用到束团压缩部分。我们对每一部分都进行了分析与讨论,主要包括纵向、横向束流动力学方面, 总结了一系列的行之有效的设计思想与方法。
分类: 物理学 >> 核物理学 提交时间: 2018-07-10
摘要: 本文分析讨论了加速器的百年历史, 从思想的萌芽、理论的突破与准备、技术的准备与储存、实验的成功、加速器的未来与展望等几个方面进行了论述。
分类: 物理学 >> 核物理学 提交时间: 2018-06-20
摘要: 本文讨论了加速结构中的解析求解问题, 主要讨论了场和等效电路两种求解方法。
分类: 物理学 >> 核物理学 提交时间: 2018-01-01
摘要: 本文研究了直线加速器中高次空间谐波对束流动力学的影响.
分类: 物理学 >> 核物理学 提交时间: 2017-01-04
摘要: 摘要 摘要 高亮度的超短电子束团的产生是目前电子直线加速器的一个研究方向。 常规加速器与基于等离子体的加速器都能产生超短(亚皮秒)束团。本文简要描述了一台产生超短电子束团加速器装置,并进行了模拟研究。