RFQ冷却聚束器RFQ1L的研制

• 作 者: 王玥
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 冷却聚束器 彭宁离子阱 质量测量 束流品质 离线调试

RFQ冷却聚束器是目前国际上核物理研究领域中常用的一种束流操控手段，现已经被用于中国科学院近代物理研究所正在研制的重核及核结构研究谱仪SHANS和精密质量测量彭宁离子阱LPT中。SHANS的最终目标是对熔合蒸发反应产生的远离β稳定线的奇异核进行电荷数Z和质量数A的直接指定，而LPT是对原子核质量进行高精度的测量。通过RFQ冷却聚束器，我们可以有效地降低核反应产生的放射性束流的能散、发射度和束斑，高速高效地提高束流品质。由于这些产物的反应产额非常低，出射束流品质很差，对余核的操控非常困难，因此RFQ冷却聚束器的研制难度也非常大。　　
本论文的工作以RFQ1L的模拟、机械设计、加工装配及离线调试为主要内容。受计算机硬件的限制，RFQ1L的模拟分为冷却约束段和束流引出段两部分进行。通过模拟研究，获得了和原理一致的结论，了解了离子在冷却约束段的运动情况，为机械设计及调试提供了参考。　　
从机械加工原材料的选择开始，详细讲述了RFQ1L的机械结构、零部件加工要求及总体装配过程。除主体部分之外，RFQ1L还需要相应的配套系统，包括真空系统、气压控制系统、离线调试所需离子源及其束流传输线、离子引出系统、供电系统及探测器等。文中也对其进行了详细的介绍，讲述了各部分的原理及测试结果。　　
离线调试是设备建设的一个必需环节。论文首先阐述了缓冲气体高压击穿的实验测试，离子源及其传输线的调试，以及通过浮动电压来调节离子入射能量方面的测试。然后，细致论述了高频电场的电压及频率、缓冲气体压强、轴向电场引导、不同离子能量等对离子冷却约束的作用和影响，获得了很重要的调试结果，即：我们已经成功调试了专用的测试离子源、束流传输和差分系统，观察到缓冲气体的降能和阻止作用、RF电场的约束作用和轴向电场的引导作用。　　
作为阶段性成果，本论文的工作将为后续的在线调试提供重要的指导及参考。