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利用激光束对储存环中双飞行时间探测器系统进行精确速度测量的特性研究

DOI：10.1016/j.nima.2019.03.058 期刊：Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 出版年份：2019 更新时间：2025-11-25 10:30:42
摘要： 等时性质量谱学（IMS）是用于在储存环中对半衰期短至数十微秒的奇特核素进行质量测量的强大工具。为提高质量分辨能力同时保持储存环的接收度，中国兰州重离子加速器国家实验室的储存环CSRe配备了双飞行时间（TOF）探测器IMS系统。该双TOF探测器系统能为每个储存离子提供环内回旋周期之外的附加速度信息。本文介绍了一种新方法：利用658纳米激光测距仪和短脉冲紫外激光，直接测量安装在10^-11毫巴真空腔内的两个TOF探测器之间的距离与时间延迟差。结果表明，在20×20平方毫米可测区域内，两个TOF探测器超薄碳箔间距介于18032.5毫米至18035.0毫米之间。根据实测距离，测得因信号电缆长度差异导致的时间延迟差Δtdelay1-2=99(26)皮秒。该方法使我们能通过真空光速校准储存离子速度。经推算，当前CSRe双TOF探测器系统对激光的速度分辨率为σ(v)/v=4.4×10^-4，主要受限于TOF探测器的时间分辨率。
作者： Xin-Liang Yan，Rui-Jiu Chen，Meng Wang，You-Jin Yuan，Jian-Dong Yuan，Shao-Ming Wang，Guo-Zhu Cai，Min Zhang，Zi-Wei Lu，Chao-Yi Fu，Xu Zhou，Dong-Mei Zhao，Yuri A. Litvinov，Yu-Hu Zhang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过在兰州重离子加速器国家实验室的储存环CSRe上采用双飞行时间探测器（TOF）的同步质量谱学方法（IMS），在保持储存环接收度的同时提高质量分辨能力。

研究成果

目前CSRe双飞行时间探测器系统的速度分辨率约为光速的??(??)∕?? ≈ 4.4 × 10?4，主要受限于飞行时间探测器的时间分辨率。对于CSRe中存储的离子，??(??)∕??根据存储离子的速度不同，在2.9 × 10?4至3.2 × 10?4之间变化。研发具有更好计时分辨率的新型飞行时间探测器，对于在当前和未来的储存环设施上实现更高的速度分辨率，从而提升离子迁移谱仪的质量分辨能力至关重要。

研究不足

当前双飞行时间探测器系统的时间分辨率主要受限于飞行时间探测器本身的时间分辨能力。碳箔的表面粗糙度与倾斜角度会给测量带来额外误差。

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