学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

AMS测量中GF-TOF探测方法研究

作　者: 管永精
导　师: 吴伟明；姜山
学　校: 广西大学
专　业: 理论物理
关键词: 加速器质谱 同量异位素 充气飞行时间 粒子鉴别
分类号: TL817.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 34次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


在加速器质谱（Accelerator Mass Spectrometry，简称AMS）测量中，同量异位素的鉴别具有十分重要的意义。利用AMS技术已经有效地实现了对10Be、14C、26Al、36Cl和41Ca等核素的高灵敏测量。在测量这些核素时，通常存在同位素和同量异位素的干扰。△E-E望远镜方法对同量异位素的分辨本领取决于△E和E探测器的能量分辨本领和离子所带能量的高低。在一般的情况下用较低能量的串列加速器（端电压＜5MV）只能有效的测量10Be、14C和26Al，对36Cl和41Ca等中重核素的AMS测量需采用更高能量的加速器（端电压在6～14MV），对于更重的核素如：79Se和99Tc等就需要更高的能量，日前的串列加速器难以达到。过高的能量要求使△E-E望远镜方法受到了限制，为了在较低能量下提高AMS测量中同量异位素的鉴别能力，中国原子能科学研究院和广西大学合作提出和发展了充气飞行时间（Gas Filled Time-of-Flight，简称GF-TOF）探测方法。这是一种新的鉴别同量异位素方法，它对于加速器质谱的小型化和普及具有十分重要的意义。本文主要介绍了GF-TOF探测器的基本原理、结构、开展的工作及所取得的结果。 GF-TOF方法对同量异位素的分辨取决于△E的不同而产生的时间不同，时间分辨仅来源于定时探测器电流脉冲上升时间的快慢和离子在气体介质中的能量离散。增加对同量异位素的分辨能力，对△E-E探测方法就要增加离子能量，而GF-TOF方法除了增加离子能量外，合理的选择飞行路径的长度也能提高分辨能力。 GF-TOF探测系统主要由起始时间探测器（微通道板）、终止时间探测器（金硅面垒半导体探测器）和充气室（可同时做△E-E电离室）组成。 文章主要由五个部分组成：第一部分是AMS的发展与应用；第二部分AMS测量中同量异位素的鉴别方法；第三部分是GF-TOF探测系统的原理、设计和调试；第四部分是GF-TOF的AMS实验测量；第五部分是总结与讨论。 文章第三部分对GF-TOF方法进行了详细的论述，利用放射性活度为100μCi的241Amα粒子对探测器系统进行了比较系统的调试。用α源调试时，系统在真空中的最佳时间分辨（FWHM）为300ps。 由于36Cl核素的测量有着十分重要的意义，它的质量数为36，并且在测量过程中存在着同量异位素36S的干扰，比较具有代表意义，同时中国原子能科学研究院AMS小组对测量36Cl比较有经验。文章第四部分就是利用GF-TOF探测系统在加速器上对AgCl样品用△E-E法和GF-TOF法同时进行了实验测量，给出了两种方法的测量结果，并对两种方法对同量异位的鉴别能力作了比较。 文章第五部分是讨论和总结，分析了实验测量的结果以及实验中出现的问题和不足之处，并对以后的实验提出了一些改进方法。 本文作者在导师的指导下，在原来的石补山卜设计和改进了G卜＊OF探测系统，作为主哭实验人员参与了实验的全过程。

全文目录


第一章 引言  9-11
第二章 AMS测量中的同量异位素鉴别  11-16
  1 AMS原理简介  11
  2 AMS测量中的干扰本底  11-12
  3 AMS测量中同量异位素本底的鉴别方法  12-16
    3.1 △E-E望远镜法  12-13
    3.2 充气磁谱仪法  13
    3.3 Bragg谱仪探测方法  13-14
    3.4 入射离子X射线法  14-15
    3.5 全剥离法  15
    3.6 充气飞行时间法  15-16
第三章 GF-TOF探测系统的原理、设计和调试  16-28
  1 TOF的工作原理  16-17
  2 GF-TOF的工作原理  17-18
  3 GF-TOF探测系统的设计和结构  18-21
    3.1 GF-TOF探测系统的设计  18-19
    3.2 起始时间探测器  19-20
    3.3 终止时间探测器  20-21
  4 GF-TOF探测系统的调试  21-28
    4.1 GF-TOF系统调试的实验设备  21
    4.2 电子学线路图  21-22
    4.3 真空下GF-TOF系统的最佳时间分辨  22-25
    4.4 不同条件下GF-TOF的时间分辨  25
    4.5 用不同能量的α粒子给出GF-TOF和△E-E法的比较结果  25-26
    4.6 GF-TOF系统的探测效率  26-28
第四章 GF-TOF的AMS实验测量  28-37
  1 AMS测量中~(36)Cl的本底  28
  2 实验安排  28-30
    2.1 离子源和加速器  28-29
    2.2 静电分析器和探测器  29
    2.3 电子学线路及数据获取  29-30
  3 测量过程与结果  30-37
    3.1 稳定同位素束流传输  31-32
    3.2 ~(36)Cl传输条件的确定  32
    3.3 真空下GF-TOF探测系统的时间分辨  32
    3.4 充气下GF-TOF探测系统的时间分辨和能量分辨  32-33
    3.5 充气时用GF-TOF探测系统测量~(36)Cl  33-35
    3.6 GF-TOF探测系统在充气时测量~(36)S和~(37)Cl  35-37
第五章 结果分析与讨论  37-42
  1 影响时间分辨的因素  37-39
    1.1 起始时间探测器  37
    1.2 终止时间探测器  37-38
    1.3 电子学仪器的影响  38
    1.4 能量离散  38-39
  2 GF-TOF系统的探测效率  39
  3 GF-TOF法和△E-E法的测量结果比较  39-40
  4 结论与展望  40-42
参考文献  42-44
致谢  44

相似论文

  1. BESⅢ数据质量检查及J/ψ，ψ（2S）→p（？）π~-+C.C.的物理分析,O572.21
  2. Bragg曲线探测器及其在AMS测量中重核中的应用,TL817.4
  3. AMS测定～(36)Cl研究灰岩的侵蚀速率,P585
  4. 加速器质谱测量～（99）Tc的方法研究,O571
  5. AMS高灵敏测量～（26）Al的方法研究,O571
  6. 加速器质谱测量～（151）Sm的方法研究,O572.21
  7. 加速器质谱测量~（41）Ca的方法研究,O572.2
  8. AMS技术测定低能～（14）N（～（16）O，α）～（26）Al反应截面方法的研究,O571
  9. 中重核素的加速器质谱测量实验谱的预先研究,O571
  10. 一台用于AMS测量的Bragg探测器的研制,O571
  11. 极端相对论重离子碰撞中逐事件净质子数分布的高阶矩测量,O571.6
  12. 加速器质谱测量中的充气飞行时间探测方法及其应用,TL817.8
  13. 用加速器质谱测量～（182）Hf的方法研究,O571
  14. 发展~（182）Hf的加速器质谱测量技术,O572.211
  15. 加速器质谱测量～（93）Zr的方法研究,TL817.4
  16. 用ERDA方法对材料同时进行多元素分析,O571
  17. 用特洛伊木马方法间接研究天体核反应～9Be（p,α）～6Li,P144
  18. BESⅢ电磁量能器粒子鉴别和位置重建及其修正的改进,O572.2
  19. 超级神冈实验中弱作用重粒子的直接寻找研究,O572.212
  20. 相对论重离子碰撞中的相变动力学和神经网络在粒子鉴别中的应用,O571.6

中图分类: > 工业技术 > 原子能技术 > 粒子探测技术、辐射探测技术与核仪器仪表 > 辐射探测技术和仪器仪表 > 谱仪 > 质谱仪（质谱计）
© 2012 www.xueweilunwen.com