兰州重离子加速器建成出束

一 随着重离子物理研究的深入发展,我所提出了建造兰州重离子研究装置(HIRFL)计划,被国家批准实施。该装置由原1.5m经典迴旋加速器改建成1.7m扇型聚焦等时性迴旋加速器(SFC)作为注入器,新建一台     

兰州重离子加速器及热核和远离核实验研究

当代原子核物理的前沿是极端条件下原子核的研究.重离子核物理正沿着能量(激发能、核温度)、同位旋和自旋3个维度及非核自由度不断取得新的进展.与重离子物理的发展相适应,重离子加速器技术正在向更高能量、多种类放射性束和高品质(低能散和低发射度)束流3个方向发展.兰州重离子加速器(HIRFL)是加速低、中能重离子束流的回旋加速器系统(见图1).近年来在HIRFL上进行了炮弹碎裂(PF)型放射性束流线RIBLL和电子回旋共振(ECR)离子源的研制.这是HIRFL最重要的发展升级.利用HIRFL系统和其他实验装置,中国科学院近代物理研究所(IMP)在重离子物理关于热核和远离稳定线原子核前沿领域的实验研究中取得了重要进展.本文以PF型RIBLL和ECR离子源研制为重点,介绍HIRFL的最新发展;综述 HIR-FL上的中能重离子碰撞热核性质研究,包括轻粒子发射时标和发射源时空演化、三和四重碎片发射、复杂碎片发射机制、靶余核质量产额分布和相关衰变机制、热核限制性温度和不稳定核在平面和出平面发射等;本文还讨论近代物理研究所在HIRFL和高压倍加器强中子源及其他实验装置上远离稳定线新核素的合成,及远离核衰变性质和核结构研究的重要进     

从事高能物理研究的加速器

本文简要地评述了从事高能物理研究的工具——粒子加速器,其中包括现存的加速器,也展望了将来的加速器．文章强调了这些加速器所面临的技术上的挑战.全文是将1995年8月5日至9日在汕头召开的第一届国际华人物理学大会上所作的讲演扩充写成的.     

强流回旋加速器技术的研究进展

简要介绍了强流质子加速器的若干个主要应用领域, 并比较了目前国内外各类质子加速器的发展状况, 列举了有代表性的加速器技术指标. 在此基础上, 总结强流回旋加速器的技术特点, 介绍了中国原子能科学研究院的强流加速器研究与发展的三个主要阶段. 最后, 重点介绍了我们目前正在研究的一些强流回旋加速器关键技术及研究进展.     

强流回旋加速器综合试验装置的研制

为了实验研究强流回旋加速器的整机设计技术、主磁铁和束流诊断等关键部件的设计与加工工艺技术,完成100MeV回旋加速器的设计验证,并为今后逐步提高流强创造试验条件,目前在中国原子能科学研究院已建成一台10MeV,430μA的强流负氢回旋加速器综合试验装置,包括负氢离子源、轴向注入系统、中心区、主磁铁与主线圈、高频谐振腔、剥离引出系统等主体设备,以及配套的高频功率源、各类高压、稳流电源、电气、诊断、控制、真空、水冷、气动、安全联锁等系统.本文报告了该装置的设计与各系统研制以及整机束流调试结果等工作.     

型谱化高流强质子回旋加速器自主研发及创新应用

回旋加速器是开展核装备研制、核科学和生命科学等前沿研究,以及核技术创新应用的关键科学手段和不可或缺的研究平台.强流回旋加速器研究团队研发了高流强紧凑型回旋加速器,创建了径向调变磁场梯度强聚焦理论,研发了多束团强流束流动力学并行计算算法和软件,突破了紧凑型回旋加速器的极限能量、显著提升了空间电荷制约下的束流强度;独创了奇偶三角形单元垫补函数的等时场和非理想谐波场垫补方法,有效提高了轴向聚焦力,解决了磁铁工程难题;突破了“馈管-腔体”耦合振荡抑制、动态负载变化均衡等关键技术,实现了长期稳定运行.团队自主研制了十余台不同能量强流回旋加速器,其流强、注入和引出效率等主要性能指标处于国际同类装置前列,在中国原子能科学研究院、中国科学院国家空间科学中心、国防科技工业抗辐照应用技术创新中心、北京大学等单位的相关研究项目中做出了重要贡献,为近百个单位常年供束开展空间科学、生命科学与核科学技术的研究,应用领域广泛.     

高电荷态氩离子激发光谱的研究

利用束箔技术研究９４ＭｅＶ的Ａｒ离子和Ｃ箔（３９μｇ／ｃｍ＾２）相互作用,产生高电荷态的类Ｂｅ（ＡｒＸＶ）－类Ｃ（Ａｒ,ＸⅢ）等少电子离子,通过测量这些离子的激发光谱,可以得到原子状态的信息。     

北京大学射频四极场加速器研究及创新实践

北京大学射频四极场(radio frequency quadruple,RFQ)加速器课题组在陈佳洱院士带领下,先后于1994、1999年提出并研制出我国第一台重离子整体分离环300 keV N⁺和1 Me V O⁺RFQ加速器;为提高离子的加速效率,提出分离作用RFQ加速器结构,研制出结构样机并完成束流验证;提出用RFQ加速器同时加速同荷质比正负离子的新思想,并在两台已建成的RFQ加速器上完成束流验证,通过模拟再现了正负离子自动聚束和加速的过程,用同轴快靶成功观测到正负氧离子的微观束流波形;发展了RFQ均温束流传输的束流动力学设计思想,研制出国内首台基于RFQ的中子成像装置,该四杆型D⁺RFQ加速器是国际上迄今为止运行频率最高的四杆型D⁺RFQ加速器;与中国科学院高能物理研究所、中国原子能科学研究院合作,研制了352 MHz质子RFQ工艺模型腔,有效地助推了中国首台质子加速器驱动次临界系统(accelerator driven sub-critical system,ADS)RFQ加速器的研制.北...     

北京大学静电加速器及其应用

加速器在核物理、材料科学、考古等领域都有着广泛应用.北京大学在20世纪90年代左右有3台静电加速器投入运行,分别是1.7 MV串列静电加速器、4.5 MV单级静电加速器和6 MV串列静电加速器. 1.7 MV串列静电加速器配备有高频电荷交换负离子源和铯溅射负离子源,可引出从H到Au之间大部分元素的离子,离子能量从几百keV到若干MeV,主要开展室温及高温离子辐照实验、背散射和沟道分析等离子束分析工作.近年,利用离子辐照束线在核材料研究等方面取得了许多重要科研成果. 4.5 MV静电加速器端电压在0.7～3.8 MV连续可调,主要加速氢/氦同位素离子,并可通过辐照靶材料产生准单能直流/脉冲中子场.该中子场主要应用于(n, α)核反应截面的测量.近年,基于4.5 MV静电加速器建立了综合离子束分析系统,可进行卢瑟福背散射、核反应分析和粒子诱发X射线分析3种离子束分析方法的综合应用.利用该方法,对Fe合金样品中杂质元素的含量和部分元素的深度分布进行了测量. 6 MV EN串列加速器是牛津大学赠于北京大学,为许多基础和应用研究提供了支持,其主要用于加速器质谱、离子辐照以及离子束分析工作,也可以...     

HIRFL-CSR气体内靶核反应研究进展

近年来,基于重离子冷却储存环气体内靶,在逆运动学下,发展出了开展轻粒子诱发直接核反应的新实验技术.该技术弥补了常规实验的一些缺陷,具有低动量灵敏、高探测效率和低本底的特点,适合于开展物理化学性质易变材料和放射性同位素的研究.本文介绍了国际上该类研究的现状,阐述了2016年以来中国科学院近代物理研究所依托大科学装置兰州重离子冷却储存环(cooler-storage ring at the heavy ion research facility in Lanzhou, HIRFLCSR)开展气体内靶核反应研究取得的进展,着重描述了储存环气体内靶核反应谱仪关键探测单元的研发和利用谱仪开展的首次质子在~(58)Ni上的低动量转移弹性散射实验.最后,介绍了开展碱金属~(133)Cs核物质密度分布半径测量的意义,以及未来HIRFL-CSR气体内靶核反应谱仪的研究方向.     

用加速器质谱法研究低剂量抗蚜威的基因毒性

1990年以来,美国Lawrence Livermore国家实验室的许多研究报道显示,加速器质谱技术(AMS)在定量研究微量毒物与生物大分子加合方面具有广泛的应用前景.例如,他们首次成功地用加速器质谱技术,探测研究了致癌物2-氨基-3,8-二甲基咪唑-(4,5-f)喹喔啉(MeIQx)与DNA的共价结合.其探测灵敏度极高,可达每10~(11)～10~(12)核苷酸一个加合.近年来,AMS在生物医学领域的应用已引起人们的广泛关注.我们可以预言,近年内此类研究将迅速增加,特别是在环境剂量水平的药物和化学物质的基因毒性及危险性评估方面.     

地球同步轨道磁场和等离子体行为对行星际激波的响应

行星际激波是一个影响全球地空环境包括磁层-电离层时空变化的重要因素. 主要利用1997~2007年的GOES卫星磁场数据和1997~2004年的LANL卫星的等离子体(MPA)数据, 采用个例分析和时间序列叠加的统计分析方法来研究地球同步轨道磁场和等离子体质子(0.1~45 keV)和电子(0.03~45 keV)在行星际激波到达前后3 h内的变化特征以及质子和电子温度各向异性变化可能激发的电磁离子回旋波和电子哨声波. 研究结果表明, 激波锋前到达同步轨道后, 同步轨道总磁场强度在白天扇区(8~16 LT)有明显增强, GSM坐标系下的B_Y分量在激波到达前后几乎无变化, B_Z分量与总磁场变化趋势非常一致. 同步轨道质子密度在夜晚扇区明显增加, 峰值到达1.2 cm⁻³. 质子温度在夜晚扇区增强, 正午之前的扇区(8~10 LT)温度减小. 同步轨道电子密度和温度整体上都是夜晚扇区增强, 白天扇区减弱, 密度峰值为2.0 cm⁻³. 推算出的氧离子密度在激波的影响下黄昏侧密度峰值为1.2 cm⁻³, 并表现出明显的晨昏不对称性. 质子的温度各向异性在正午扇区增强, 夜晚扇区的各向异性明显减小. 在激波锋前到达同步轨道之前, 电子的温度各向异性白天扇区高于夜晚扇区, 在激波锋前到达之后, 正午和黄昏扇区的各向异性几乎不变, 而午夜扇区温度各向异性明显减小. 质子和电子的温度各向异性可能激发电磁离子回旋波和电子哨声波. 根据质子的温度各向异性计算的电磁离子回旋波强度在激波到达后白天扇区(8~16 LT)迅速增加, 最大值为0.8 Hz. 根据电子的温度各向异性计算的电子哨声波在激波到达同步轨道之后表现为白天扇区(8~16 LT)明显增大, 最大值接近2 kHz左右, 夜晚扇区电子哨声波明显减小.     

应用同步加速器X射线层析扫描显微(技术)揭示早寒武世化石胚胎Olivooides的内部结构

在陕西省宁强县石钟沟剖面的早寒武世宽川铺组细晶至中晶磷质石灰岩以及泥晶磷质石灰岩中, 通过酸解处理得到了大量化石胚胎Olivooides, 及其孵化后的幼年个体, 未成年个体和成年体化石(后二者即Punctatus). 通过同步加速器X射线层析扫描显微(Synchrotron X-ray Tomographic Microscopy)技术, 用Amira 4.0软件复原了Olivooides和Punctatus三维的内部结构. 对它们的星状结构进行了统计和形态功能学分析, 认为此结构是为了适应快速固着生活而产生的, 可能用于分泌黏液. 对Punctatus的内部结构进行了探讨, 认为部分标本中出现的卵状结构并非卵或者其他生物本身的结构, 而是一种产生在生物体埋葬之后, 矿化之前或矿化过程中的埋葬结构. Punctatus的内部结构由横板组成, 可能类似于珊瑚中的横板, 软躯体生长在横板上.     

中太平洋西部L2011岩芯加速器质谱计的~(14)C年代学测定及沉积环境研究

加速器质谱计~(14)C测年是近十年来国际上的最新技术,由于使用毫克量级样品并能扩大~(14)C测年量程,对于详细研究大洋沉积年代学和洋区混合作用具有重大的应用价值,这是现行衰变计数法~(14)C测年所远不及的。本文运用此种测年方法对于中太平洋西部L2011岩芯进行年代学研究.所测试样为岩芯上部80cm,是该岩芯碳氧同位素测试处理的同一份样品。     

Ti离子的高电离态激发光谱的实验研究

报道在中国原子能研究院HI-13串列加速器上用束-箔技术研究120 MeV的Ti离子和C箔相互作用产生的高电离态离子谱的实验结果.在120-220 nm范围, 观测到53条激发能级的发射的谱线, 其中有11条谱线是新确认的, 实验结果与激光等离子体实验和理论结果相符合.