彭宁阱中的离子运动与LPT的研制

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1、YufiangSunADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofscienceInstituteofModernPhysics，ChineseAcademyofSciencesMay,2013关于学位论文使用授权的声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属中国科学院近代物理研究所。本人完全了解中国科学院近代物理研究所有关保存、使用学位

2、论文的规定，同意研究所保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸制版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权中国科学院近代物理研究所可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本学位论文。本人离所后发表、使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为中国科学院近代物理研究所。保密论文在解密后应遵守此规定。一肛贡论文作者签名：．塑】要塞导师签名：遣：!釜日期：型堕：亟：巧原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。学位论文中凡引用他人已经发

3、表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：盈窒塞日期：致谢感谢中国科学院大学给了我这个难得的攻读博士学位的机会!感谢近代物理研究所提供了良好的学习和工作环境!感谢导师肖国青所长!肖老师是我做人和科研工作的偶像，学习的榜样。感谢肖老师对我的谆谆教导和鼓励，我将永远铭记于心，时刻不忘肖老师的殷切关怀与期望。感谢导师黄文学研究员!一直以来，都被黄老师孜

4、孜不倦的工作态度，严谨求实的科研作风所深深感染。黄老师是一位绝对优秀、值得学习的榜样，他广博的知识和严密的思维是我无法企及的，在今后的科研道路上将一直以黄老师为榜样，永不倦怠。感谢答辩委员会的老师们，谢谢您对本文工作的肯定!感谢离子操纵组的赵建民老师，田玉林师兄，王均英师姐，王永生师弟，感谢你们对本论文工作所付出的努力!感谢你们在学习、工作和生活方面对我的关心和帮助!感谢真空室的杨晓天老师，侯生军老师以及电源室的唐勇老师，感谢你们对整个设备建造所做出的工作!感谢人教处的邱嵘，华明漪，梁敏乐，李明治老师，谢谢你们辛苦的工作!感谢养育我的父亲和

5、伯父，你们是我人生的榜样!谨以此文献给我热爱着的中国科学院近代物理研究所!孙宇梁2013年5月摘要质量是原子核的一个最基本属性，对检验和拓广现有核理论、研究核天体物理中的核反应过程和基本常数等具有非常重要的作用。彭宁离子阱质量谱是精度最高的原子质量测量方法，这种测量方法的最高精度可好于1X10口10。为了开展高精度原子质量的实验研究，中国科学院近代物理研究所(IMP)jE在建设兰州彭宁离子阱皿PD。它的主要研制目的是测量由熔合蒸发反应产生的放射性核素的质量，并在可能的条件下对超重核的质量进行直接的精确测量。为了理解离子在彭宁阱中运动的物理图

6、像，本文用龙格．库塔法求得离子运动方程数值解，得到了不同情况下的离子运动轨迹图，并由此分析了偶极激发、四极激发、缓冲气体的作用效果。此外，还得到一个新的结论：离子向彭宁阱中心运动的过程不但与四极激发的振幅有关，还与缓冲气体气压密切相关。由此得到了离子纯化过程中应该选择的缓冲气体压强和四极激发电压的范围。LPT是一个复杂且精细的系统。其主体部分包括一个用于去除杂质离子的纯化离子阱、一个用于原子质量测量的测量离子阱和多个束流传输单元；其配套子系统包括真空系统、差分系统和气压控制系统、馈电系统、控制系统、超导磁铁、飞行时间探测器、调试／参考离子源

7、等。本论文不但论述了主体部分的机械设计、加工和安装等步骤的参数和具体实施情况，而且还详细介绍了各配套子系统的工作原理、测试结果等。关键词：质量测量，彭宁离子阱，LPT，缓冲气体，激发IIABSTRACTABSTRACTIonmotioninaPenningtrapanddevelopmentoftheLPTSunYu-Liang(ParticlePhysicsandNuclearPhysics)DirectedbyProfessorHuangWen-XueMassisoneofthemostfundamentalpropertiesthat

8、canbeobtainedaboutanatomicnucleus．Theprecisionmassdataarenecessaryinthestudiesofnuclearmo