基于上海EBIT的碰撞平台—全信息带电粒子动量谱仪建设

论文摘要

高电荷态离子相关物理的研究对原子结构、相对论、量子电动力学理论的研究和检验,以及对天体、聚变等各类等离子体的研究和诊断都有着重要的作用。电子束离子阱(EBIT)就是一种可以产生高电荷态离子的装置。与传统的粒子加速器相比,它有着体积小,运行成本低等优点,它不仅可以作为光谱学研究的光源,也可以引出离子作为碰撞研究的离子源。本博士论文的工作重点是基于上海EBIT的碰撞平台建设,主要是全信息带电粒子动量谱仪的建设。具体内容包括以下几个方面:一、通过模拟设计了一套将弯曲磁场应用于电子分支的动量谱仪系统,这套系统可以将快电子(＞1 keV)和慢电子(～100eV)同时投射到远离入射粒子束的位置灵敏探测器上,该部分工作发表在Measurement Science and Technology上。二、建立了基于延迟线阳极的MCP位置灵敏探测器,以及相应的电路和电子学系统,采用Visual Basic编制了基于VME的数据获取系统软件,并对系统进行了细致测试,其位置分辩在100μm左右,测试结果发表在Nuclear Science andTechniques上。三、用FP程序包模拟了碰撞区域、电磁场分布等对电子和离子飞行时间的影响,根据模拟结果设计了一套飞行时间谱仪。四、完成了全息带电粒子谱仪的超声气体靶以及碰撞靶室的安装。以上是本博士论文的工作重点。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 引言
• 1.1 EBIT简介
• 1.1.1 EBIT工作原理
• 1.1.2 EBIT历史介绍
• 1.2 全信息带电粒子谱议研究背景
• 1.3 全信息带电粒子谱仪的发展历史与现状
• 1.4 全信息带电粒子谱仪的技术原理
• 1.4.1 反冲离子成像
• 1.4.2 电子成像
• 1.5 用全息谱仪来测量离子与电子碰撞过程的重要关系
• 第二章 用于电子分支的弯曲磁场设计与新型动量谱仪结构的模拟计算
• 2.1 研究动机
• 2.2 模拟计算
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 飞行时间
• 2.3.2 综合信息
• 2.3.3 分辨率
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于延迟线阳极的位置灵敏探测器及数据获取系统
• 3.1 基于延迟线阳极的MCP探测器的原理
• 3.1.1 MCP的工作原理和基本特性
• 3.1.2 延迟线阳极的工作原理
• 3.2 基于延迟线阳极的MCP探测器的信号处理
• 3.2.1 信号引出电路和电子学执行插件
• 3.2.2 对延迟线阳极的多击响应的讨论
• 3.3 基于VME的多参数数据获取系统
• 3.4 数据获取系统的测试
• 3.4.1 对电子学插件的测试
• 3.4.2 基于延迟线阳极的MCP探测器的测试
• 3.5 本章小结
• 第四章 飞行时间谱仪（TOF）的设计模拟
• 4.1 飞行时间谱仪（TOF）的原理
• 4.2 飞行时间谱仪系统（TOF系统）内部电磁场的分布以及粒子运动轨迹的模拟计算
• 4.2.1 模拟基础
• 4.2.2 Maxwell方程组
• 4.2.3 边界条件
• 4.2.4 程序介绍
• 4.2.5 引出电场模拟计算及结果讨论
• 4.2.6 约束磁场模拟结果及讨论
• 4.3 TOF系统的测试,激光与生物大分子的相互作用
• 4.3.1 实验设备
• 4.3.2 结果与讨论
• 4.4 本章小结
• 第五章 超声气体靶的安装与测试
• 5.1 超声气体靶工作原理
• 5.2 超声气体靶的安装
• 5.3 工作总结与总体展望
• 附录:原子单位制
• 发表文章汇总
• 参考文献
• 致谢