【摘 要】
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目前建设中的可应用于多学科的中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source, CSNS) 大型科学实验装置提供了非常高功率的质子束流(第一期预期达120kW,可升级至500kW),在
【机 构】
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中国科学技术大学近代物理系,安徽合肥 230026
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目前建设中的可应用于多学科的中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source, CSNS) 大型科学实验装置提供了非常高功率的质子束流(第一期预期达120kW,可升级至500kW),在高能质子应用区上可基于该质子束建设衍生次级束muon 束流试验型装置,进而可开展相关基础科学及应用领域的科学研究.文中介绍了在CSNS 上高通量的动量为28MeV/c 的表面muon源装置的概念设计和模拟设计工作的进展.主要介绍了国际上已有的依托于质子加速器的muon源装置及中国散裂中子源上muon源的整体规划,并参照国际上其他实验装置给出了符合CSNS 整体规划的试验区muon源装置的设计方案.利用Geant4、TRANSPORT 和TURTLE 等Monte Carlo模拟工具模拟了质子束打固体靶产生muon、pion 等粒子的物理过程和随后从靶上获取的表面muon 的输运过程,给出了靶设计的参数、表面muon 的产率和输运束流的通量、发射度、相空间及束斑大小等相关参数,为整个muon源装置建设的可行性做分析.模拟设计中动能为1.6GeV 束流功率为1kW(每秒粒子数可达约4.75×1012)的质子束流打到φ=20mm 内、长度在几个cm 左右的固体靶上,表面muon 的产率为约10~5/(proton·GeV).通过束流输运模拟结果的分析,最终获得的表面muon 的束流密度可达到104 量级、束斑大小φ也可控制在80mm 之内、动量展宽可在3％~10％范围内选择,这些参数的muon源完全可以实现在多学科的一部分领域中的应用.
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