论文部分内容阅读
加速器质谱技术（AMS）又称超灵敏质谱技术，是在80年代发展起来的一种超微量核分析方法，它对某些同位素分析的丰度灵敏度可达10-15。在AMS测量中同量异位素的干扰制约着测量灵敏度的进一步提高，如何提高同量异位素的鉴别能力一直是AMS方法学中研究的热点问题之一。粒子探测器是AMS装置中的关键部件。对质量数不同的核素，探测器的选择也不同。为了提高对中重核素同量异位素的鉴别能力，中国原子能科学研究院AMS小组提出了一种新的鉴别同量异位素的方法——充气磁谱飞行时间（GFM-TOF）探测方法。本课题的工作是设计和建立一套GFM-TOF装置并进行性能测试研究。论文介绍了GFM-TOF探测器的基本原理、结构、开展的工作及所取得的结果。
GFM-TOF探测方法是将充气磁谱仪法与飞行时间方法相结合的一种新方法，该方法充分利用充气磁谱仪法和飞行时间方法这两种探测方法的优点，对同量异位素粒子从时间、位置、能量三方面进行鉴别，从而提高对同量异位素粒子的鉴别能力。
GFM-TOF探测系统主要由充气磁谱仪、微通道板、金硅面垒半导体探测器、位置灵敏半导体探测器组成。在中国原子能科学研究院串列加速器的Q3D磁谱仪上用144 MeV的36S和36Cl粒子对GFM-TOF系统进行了调试，采用1.5μm厚的Mylar膜作为密封窗，得到真空下系统的时间分辨（FWHM）为1.6 ns，气压为6 mbar时系统的时间分辨（FWHM）为12 ns。GFM-TOF探测系统实现了对36Cl和36S鉴别，实验得到系统对36S和36Cl的分辨能力S（S=D/FWHM）分别为：时间分辨因子为3.5，位置分辨因子为3.8，能量分辨因子为3.3。在2.4 mbar气压下，GFM-TOF探测系统实现了对入射能量为161 MeV的74Se和74Ge的鉴别，实验得到系统对74Se和74Ge的分辨能力S（S=D/FWHM）分别为：时间分辨因子为3.6，位置分辨因子为3.9，能量分辨因子为1.3。与△E-E法相比，GFM-TOF探测方法对同量异位素干扰的压低因子至少可提高100倍；与GFM方法相比，同量异位素干扰的压低因子至少可提高10倍。实验结果表明，GFM-TOF法是一种能够提高同量异位素鉴别能力的新方法，通过技术改进可以应用到中重核素的AMS测量中。
论文工作是对一种新的同量异位素鉴别技术——GFM-TOF探测方法的探索。本人在论文中的主要工作为：负责设计和建立起GFM-TOF探测系统；完成对GFM-TOF探测系统的调试；实现了对36Cl和36S以及74Se和74Ge的鉴别。