Study of Lifetime of Light Ion Beam Stored in CSRm for Internal Target Experiment

束流储存寿命对于储存环的建造和内靶实验都是一个很重要的参数。由于重离子冷却储存环工程的优化，HIRFL-CSR主环将能提供2．SGev的质子束流，这为强子物理研究提供了一个很好的平台。设计并建立一套针对强子物理的内靶系统己经列入到计划当中，与内靶相关的束流储存寿命研究也随之展开。本论文首先分析了在内靶实验中束流储存寿命的影响因素，即真空管道中的残余气体分子、冷却电子束和内靶，以及束内散射和集体效应等，并用理论解析和数值计算的方法，对各种因素的影响程度进行估算。研究表明，内靶散射影响下的束流储存寿命比其他因素导致的短2～3个数量级，内靶是影响束流寿命的决定性因素。其次，对CSRm将来实验中主要用到的Pelle七内靶和碳薄膜靶做了简要介绍，并计算了它们的有效靶厚大约为lx10、切ms／cmZ和5火1017atoms／CmZ。再者，用理论推导方法，对内靶的多次库仑散射和束流能量损失扰动对束流的影响进行了研究，推导了束流的横向和纵向发射度增长与束流每次打靶产生的小库仑散射角均方值气s和相对动量分散气了：之间的关系，并通过数值计算的方法给出了CSRm内靶实验条件的发射度增长曲线。最后，建立了内靶散射的MOnte-Carlo模拟程序，在模拟数据的基础上，总结研究束流的发射度增长规律，以及束流存储寿命与内靶厚度和束流能量的关系。计算表明，当存在Pellet靶（1、1016atoms／cm2）和c膜（5*1017 atoms／cmZ）时，2800Mev质子束的束流储存寿命分别为397秒和0．7秒，将来的内靶实验亮度大约为2 x 1033cm-2·s-1

Systematics of the mass dependent directed flow in Ni+Ni and Pb+Pb at 0.4, 0.8 and 1.16A GeV

直接流是研究重离子碰撞动力学演变和压缩形成的高密核物质性质很好的探针，本论文系统地研究了0.4、0.8和1.16A GeV的Ni+Ni和Pb+Pb碰撞中的直接流。实验是在德国重离子研究中心(GSI)的FOPI探测装置上完成的。论文中，简单总结了中高能区重离子碰撞的现状和描述集体流的主要理论模型，介绍了FOPI探测系统，给出了详细的实验数据分析过程，对所得到的物理结果进行了讨论。本论文工作的重点如下：基于FOPI系统的实验数据，发展了一套质量相关(Z=1离子)的直接流的提取方法。提取了各碰撞系统出射P、D和T粒子在不同碰撞中心度下的微分直接流和积分直接流。研究了P、D和T的直接流对碰撞中心度、系统尺寸和碰撞能量的依赖性，以及对核物质状态方程的敏感性。结果表明：直接流敏感地依赖于碰撞中心度，近中心碰撞具有更强直接流信号；对于轻重两种系统，用常用的AP1/3+AT1/3系数对积分直接流进行了标度，观察到一定的标度性，但不能完全标度；通过研究直接流对碰撞能量的依赖性发现，在0.4－1.2A GeV能区内，随能量升高，直接流在已经达到了饱和，并开始下降，并且P、D和T的变化趋势相同。实验数据与输运模型IQMD计算比较发现，直接流的变化趋势和最大密度变化趋势相同，说明直接流是核物质压缩程度的一个良好探针。计算得到的P、D和T微分和积分的V1值表明，与质量相关的直接流，无论是微分值还是积分值都敏感依赖于模型中EoS参数。比较发现，不同碰撞能量下，重的Pb+Pb系统的数据和软的EoS符合很好，说明核物质不可压缩系数在210 MeV附近，这与文献中的结果相吻合，说明与质量相关的直接流是EoS的敏感探针。对于轻Ni＋Ni系统，目前的IQMD还不能重现数据，但其趋向于硬的EoS，需要发展描述碰撞过程更为精细的理论模型。数据整体趋势表明，随者系统变重，中子比例的增加，EoS变软，难以给出同一组IQMD参数来同时解释全部的实验数据。对于所研究的碰撞系统，比较中心快度区斜率行为时发现，P、D和T的直接流与出射粒子质量数呈线性关系，并且出射粒子的积分直接流可以很好的用常数(A+1)/2进行标度。如果出射粒子的直接流用IQMD计算的核阻止进行归一，归一后的直接流与碰撞能量成正比。这证明核阻止与直接流有线性关联，反映了核阻止对于碰撞中核物质达到的最高密度起决定性的作用。论文工作的另一部分是完成了FOPI探测装置中飞行时间探测器的升级工作。研制了新型的玻璃MMRPC，完成了性能的批量测试，并研究了该探测器的高计数率行为。测量结果显示，在实验计数率(0.1 kHz/cm2)条件下，MMRPC时间分辨达到75 ps，探测效率达到98％。当计数率达到3－5 kHz/cm2时，时间分辨和探测效率降至约110 ps和75％。高计数率探测效率变差的幅度可以用DC模型进行解释，然而时间分辨的变化幅度用DC模型难以解释直接流是研究重离子碰撞动力学演变和压缩形成的高密核物质性质很好的探针，本论文系统地研究了0.4、0.8和1.16A GeV的Ni+Ni和Pb+Pb碰撞中的直接流。实验是在德国重离子研究中心(GSI)的FOPI探测装置上完成的。论文中，简单总结了中高能区重离子碰撞的现状和描述集体流的主要理论模型，介绍了FOPI探测系统，给出了详细的实验数据分析过程，对所得到的物理结果进行了讨论。本论文工作的重点如下：基于FOPI系统的实验数据，发展了一套质量相关(Z=1离子)的直接流的提取方法。提取了各碰撞系统出射P、D和T粒子在不同碰撞中心度下的微分直接流和积分直接流。研究了P、D和T的直接流对碰撞中心度、系统尺寸和碰撞能量的依赖性，以及对核物质状态方程的敏感性。结果表明：直接流敏感地依赖于碰撞中心度，近中心碰撞具有更强直接流信号；对于轻重两种系统，用常用的AP1/3+AT1/3系数对积分直接流进行了标度，观察到一定的标度性，但不能完全标度；通过研究直接流对碰撞能量的依赖性发现，在0.4－1.2A GeV能区内，随能量升高，直接流在已经达到了饱和，并开始下降，并且P、D和T的变化趋势相同。实验数据与输运模型IQMD计算比较发现，直接流的变化趋势和最大密度变化趋势相同，说明直接流是核物质压缩程度的一个良好探针。计算得到的P、D和T微分和积分的V1值表明，与质量相关的直接流，无论是微分值还是积分值都敏感依赖于模型中EoS参数。比较发现，不同碰撞能量下，重的Pb+Pb系统的数据和软的EoS符合很好，说明核物质不可压缩系数在210 MeV附近，这与文献中的结果相吻合，说明与质量相关的直接流是EoS的敏感探针。对于轻Ni＋Ni系统，目前的IQMD还不能重现数据，但其趋向于硬的EoS，需要发展描述碰撞过程更为精细的理论模型。数据整体趋势表明，随者系统变重，中子比例的增加，EoS变软，难以给出同一组IQMD参数来同时解释全部的实验数据。对于所研究的碰撞系统，比较中心快度区斜率行为时发现，P、D和T的直接流与出射粒子质量数呈线性关系，并且出射粒子的积分直接流可以很好的用常数(A+1)/2进行标度。如果出射粒子的直接流用IQMD计算的核阻止进行归一，归一后的直接流与碰撞能量成正比。这证明核阻止与直接流有线性关联，反映了核阻止对于碰撞中核物质达到的最高密度起决定性的作用。论文工作的另一部分是完成了FOPI探测装置中飞行时间探测器的升级工作。研制了新型的玻璃MMRPC，完成了性能的批量测试，并研究了该探测器的高计数率行为。测量结果显示，在实验计数率(0.1 kHz/cm2)条件下，MMRPC时间分辨达到75 ps，探测效率达到98％。当计数率达到3－5 kHz/cm2时，时间分辨和探测效率降至约110 ps和75％。高计数率探测效率变差的幅度可以用DC模型进行解释，然而时间分辨的变化幅度用DC模型难以解

兰州储存环主环上小丸内靶的热力学模拟

小丸内靶可配备近4π立体角的探测器,是在兰州储存环主环上进行强子物理实验的主要内靶之一.通过模拟氢小丸内靶从液滴演化到固体小丸的整个热力学过程,给出了氢微球的温度和质量的变化趋势.计算表明:在兰州储存环主环上运用氢小丸内靶进行实验时,实验亮度最大可达到1×1033/(cm2·s)

新型多条多气隙阻性板探测器的性能测试

为提高德国FOPI系统飞行时间的探测本领,运用新型多条多气隙阻性板探测器对FOPI系统进行升级改造。探测器的制作已完成,为保证探测器的质量,对它们进行了一系列的测量和质量确认。测试结果证明,系统的本底计数率分布在0.2 Hz/cm2附近,工作高压9.6 kV;利用γ射线放射源测试,时间分辨(包括闪烁体的时间分辨)分布在220~280 ps之间;采用质子束流测量,其探测效率可达98%以上,时间分辨可达75 ps

Speed of the internal pellet target in CSRm

Pellet target is one of the main candidate targets in CSRm (cooler storage ring’s main ring) for hadron physics studies. Pellet speed is an important physical parameter for the target. Larger pellet speed could shorten the interacting time interval between the pellet and the cyclotron beam, and thus results in a small temperature variation for the pellet. This could make the pellet facility work in a stable condition. A fluid dynamic simulation was carried out for the pellet speed, and it was found that the maximum speed for the target pellet may be restricted to about 100 m/s even if all working parameters were set to their optimal values

兰州储存环上小丸内靶的速度分析

小丸内靶是在兰州储存环主环上进行强子物理实验的主要候选内靶之一.小丸速度是该内靶的一个重要物理参数.大的靶丸速度可以缩短单个靶丸与束流的接触时间,从而使靶丸有较小的温度变化和质量损失,保证内靶系统工作稳定.从流体力学方面对小丸内靶的速度进行了分析,优化了影响小丸靶速度的各种实验条件,并指出靶丸的速度上限在100m/s左右

CSRm内靶实验中的轻离子束流寿命模拟研究

建立了内靶对兰州冷却储存环主环束流影响的单粒子跟踪模拟程序,对pellet小丸靶和碳靶对束流带来的负面影响进行了模拟研究,主要讨论CSRm内靶实验中的束流存活率和束流寿命状态。结果显示利用厚度为1×1016atoms.cm-2小丸内靶时,2.6 GeV质子束流寿命在100 s量级,而对于目前技术水平下的碳膜靶(厚度为5×1017atoms.cm-2),质子束流寿命为s量级;束流寿命和束流能量基本成正比关系,束流寿命和内靶厚度近似成反比关系

基于双核模型对超重元素合成机制的研究

在双核模型基础上,考虑了熔合与准裂变的竞争,通过数值法求解主方程,计算了50Ti,58Fe+208Pb,209Bi这4个反应系统通过冷熔合反应合成超重元素的激发函数,得到了与实验比较符合的结果.计算了不同入射能量时各角动量分波对熔合概率和超重核存活概率的影响以及对蒸发剩余截面的贡献.这些结果对进一步理解超重核的合成机制有重要意义

基于HIRFL-CSR中剥离器的支束线物理设计

介绍了通过剥离器后不同电荷态的束流在弯曲磁铁中的传输情况,由此引出一种切割束流的方法,在此基础上设计了一条支束线,以实现两个实验终端同时供束,增加供束时间.在束运线设计过程中,根据HIRFL CSR的实际条件,对束流的中心轨迹和束流包络做了详细的计算,给出了束流输运线的几何布局和各个元件的基本物理参数

HIRFL-CSRm内靶实验终端上TPC性能的Monte-Carlo研究

基于Monte Carlo方法对HIRFL CSRm上的TPC的性能进行了模拟.研究了磁场、读出电极几何尺寸、灵敏丝距以及读出电极平面与灵敏丝平面之间的距离等参数对TPC性能的影响,给出了TPC的一些最佳设计参数