超重谱仪中冷却聚束器RFQ1L的模拟研究

对超重核和超重元素越来越多的探索和研究，以及对远离β稳定线奇异核的精细研究，都迫切地需要低能量、高品质的放射性束流。然而，由原子核反应产生的放射性束流普遍具有能量分散大、发射度大以及束流斑点大的缺点，因此，对放射性次级束流进行进一步的操控成为深入研究的必需条件。充有缓冲气体的RFQ冷却聚束器是适合这项任务的最佳选择。它不但可以高速度、高效率地提高束流的品质，而且适用于所有的核素。这项技术在上世纪末蓬勃地发展起来，现在已经成为世界各主要实验室进行放射性次级束流操控的必备实验装置。在中国科学院近代物理研究所，一台正在研制的专用于研究长寿命核素的超重核研究谱仪中就使用了RFQ冷却聚束器来冷却、约束和储存离子。论文首先简单介绍了近代物理研究所超重谱仪的情况和国际上RFQ冷却聚束器的研究情况，其次阐述了RFQ冷却聚束器相关原理，然后重点论述了用SIMION程序进行模拟的方法和对RFQ1L冷却段的模拟情况，并对模拟结果进行了讨论，接着，讨论了计算机无法模拟的一些因素，重点讨论了气体击穿问题，最后，对本论文的工作进行了总结，并对下一步工作进行了展望望。对RFQ1L冷却段的模拟和气体击穿问题是本论文的两个重点。冷却段的模拟是以为例进行的。通过改变缓冲气体压强、入射离子能量以及轴向电场梯度，得到了离子在RFQ冷却聚束器中不同的运动情况，得到了一些有意义的结论，有助于设备的设计和工作点的选择。另外，RFQ冷却聚束器的工作区域，正好位于缓冲气体最容易被击穿的范围，再加上射频的影响，因此气体击穿问题成为制约工作点选择的一个非常重要的因素。本文对此也作了详细的讨论