HIRFL首次成功为核物理实验提供锂离子束流

时间:2018-10-24 10:06:07  来源:近代物理研究所

日前,中国科学院近代物理研究所在兰州重离子加速器研究装置(HIRFL)加速器上首次成功加速能量为9MeV/u的7Li3+束流,向国内2家用户的放射性核束物理实验提供了196小时的束流,为奇特核物理研究提供了关键的束流保障。

本次实验中,ECR离子源成功调出7Li3+离子,为扇聚焦回旋加速器SFC提供了稳定的束流。SFC在较高场强的情况下,优化等时场减少束流加速损失,克服引出静电偏转板加载高电压引起暗电流波动的困难,加速引出了流强1.6eμA、能量9MeV/u的束流,满足了放射性次级束流线RIBLL1的核物理实验需求。

加速器提供Li离子束流的难点在于如何利用ECR离子源产生稳定强流的Li离子。由于Li材料较低的熔点与极其活泼的化学特性,空气中很快氧化并在表面形成很厚的氧化层,因此Li离子是ECR离子源最难提供的金属离子之一。本次束流调试中,离子源运行人员采用高纯Ar氛围向金属蒸发炉装载Li材料,逐步提升金属炉功率、实时观察质谱的变化来了解Li蒸气冲破氧化层进入等离子体的进程,防止Li材料的失控耗尽。通过引入“Hot Liner”即热衬里的技术,可循环使用未被离化的Li金属材料,实验中纯7Li材料消耗率<0.6 mg/小时,达到国际同类实验中的较高运行水平。

放射性核束物理是核物理研究领域的前沿,6He、7Be、8B等核素的奇特核结构和反应机制是当前的研究热点,也是在研国家重点研发计划“大科学装置前沿研究”的重要研究内容之一。高流强的Li束流打靶是产生上述放射性束流的重要条件,此次加速器提供的Li束流为科研人员在我国大科学装置上研究奇特核物理提供了关键的束流保障。

图:ECR离子源产生的Li3+束流谱