μSR谱仪样机设计与搭建
发布时间：2022-11-12 09:25
μSR（muon spin rotation/relexation/resonanc）技术使用高自旋极化度的μ子束（表面μ子极化度约为100%）研究凝聚态物质的结构和动力学信息。加速器产生的极化μ子束被注入样品中损失动能而热化,之后其极化度（即自旋）在原子核、原子或原子之间的局域磁场中演化（进动）,最终衰变（半衰期2.2μs）产生正电子和中微子。根据弱相互作用下的宇称不守恒原理,μ子衰变产生的正电子出射方向呈各向异性即非对称分布。通过探测正电子的非对称分布,可以得到反映非对称性随时间变化的去极化函数,由该函数可以得到μ子所在位置局域磁场的非均匀性等信息,由此可以表征材料磁性或者与之相关的属性。由于极化μ子对局域磁场的高灵敏度（低至0.1 Gauss）,μSR技术被广泛用于磁性材料、超导、半导体和物质中的电荷输运等研究领域。中国散裂中子源（China Spallation Neutron Source,CSNS）将在其高能质子应用区建设国内首个μ子源（Experimental Muon Source,EMuS）。EMuS由中国科学院高能物理研究所和中国科学技术大学粒子束交叉应用实验室合作...
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 μ子的基本性质
1.1.1 μ子发现史
1.1.2 μ子的基本物理属性
1.2 μ子源简介
1.2.1 μ子源类型
1.2.2 国际μ子源介绍
1.3 μSR技术原理与应用
1.3.1 μ子的衰变和探测
1.3.2 μSR技术原理
1.3.3 μSR技术的主要应用
1.4 国际μSR谱仪研制进展
1.4.1 两种类型μSR谱仪的区别
1.4.2 脉冲型μSR谱仪的发展
第2章 128路μSR谱仪样机的双环和四环模拟设计
2.1 μSR谱仪性能表征参数
2.1.1 整体性能表征参数
2.1.2 单个探测器性能表征参数
2.2 双环型样机设计与优化
2.2.1 覆盖立体角优化
2.2.2 能量沉积和能量阈值
2.2.3 降能器优化
2.2.4 闪烁体尺寸优化
2.2.5 PMT摆放位置的优化
2.2.6 光导形状优化
2.2.7 双环型谱仪样机设计方案小结
2.3 四环型样机设计与优化
2.3.1 musrSim计算验证
2.3.2 musrSim计算模型描述
2.3.3 双环型μSR谱仪在Baby-scheme束流参数下的优化
2.3.4 四环型μSR谱仪在Baby-scheme束流参数下的优化
2.3.5 四环型谱仪样机设计方案小结
第3章 单路μSR探测器样机测试与数据分析
3.1 单路μSR探测器样机实验室测试
3.1.1 噪声与信号测试
3.1.2 磁屏蔽测试
3.2 单路μSR探测器样机束流测试
3.2.1 脉冲幅度谱测试与甄别阈选择
3.2.2 探测器系统死时间分析
3.2.3 探测器系统在横场条件下的非对称因子
3.3 新探测器研制
3.3.1 探测器封装方式优化
3.3.2 新研制探测器与双环型样机探测器性能对比
3.4 本章小结
第4章 基于SiPM的Super-MuSR谱仪样机探测器搭建与测试
4.1 实验室测试
4.1.1 粒子入射位置对输出信号的影响
4.1.2 单槽与双槽对输出信号的影响
4.2 束流测试
4.2.1 样机探测器搭建
4.2.2 束流测试结果分析
4.3 本章小结
第5章 μSR谱变形影响因素研究
5.1 蒙特卡洛模拟计算模型描述
5.2 模拟结果分析
5.2.1 μ子脉冲时间宽度FWHM对μSR谱的影响
5.2.2 探测器死时间对μSR谱的影响
5.3 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 论文总结
6.1.1 128路μSR谱仪样机设计
6.1.2 单路μSR样机探测器测试与数据分析
6.1.3 基于SiPM的Super-MuSR单个探测器搭建与测试
6.1.4 μSR谱变形影响因素研究
6.2 论文创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得其他研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]μSR谱仪前端电子学原型设计[J]. 庄淼清,邓凡水,梁昊,叶邦角,唐靖宇. 核电子学与探测技术. 2017(05)
本文编号：3706114
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 μ子的基本性质
1.1.1 μ子发现史
1.1.2 μ子的基本物理属性
1.2 μ子源简介
1.2.1 μ子源类型
1.2.2 国际μ子源介绍
1.3 μSR技术原理与应用
1.3.1 μ子的衰变和探测
1.3.2 μSR技术原理
1.3.3 μSR技术的主要应用
1.4 国际μSR谱仪研制进展
1.4.1 两种类型μSR谱仪的区别
1.4.2 脉冲型μSR谱仪的发展
第2章 128路μSR谱仪样机的双环和四环模拟设计
2.1 μSR谱仪性能表征参数
2.1.1 整体性能表征参数
2.1.2 单个探测器性能表征参数
2.2 双环型样机设计与优化
2.2.1 覆盖立体角优化
2.2.2 能量沉积和能量阈值
2.2.3 降能器优化
2.2.4 闪烁体尺寸优化
2.2.5 PMT摆放位置的优化
2.2.6 光导形状优化
2.2.7 双环型谱仪样机设计方案小结
2.3 四环型样机设计与优化
2.3.1 musrSim计算验证
2.3.2 musrSim计算模型描述
2.3.3 双环型μSR谱仪在Baby-scheme束流参数下的优化
2.3.4 四环型μSR谱仪在Baby-scheme束流参数下的优化
2.3.5 四环型谱仪样机设计方案小结
第3章 单路μSR探测器样机测试与数据分析
3.1 单路μSR探测器样机实验室测试
3.1.1 噪声与信号测试
3.1.2 磁屏蔽测试
3.2 单路μSR探测器样机束流测试
3.2.1 脉冲幅度谱测试与甄别阈选择
3.2.2 探测器系统死时间分析
3.2.3 探测器系统在横场条件下的非对称因子
3.3 新探测器研制
3.3.1 探测器封装方式优化
3.3.2 新研制探测器与双环型样机探测器性能对比
3.4 本章小结
第4章 基于SiPM的Super-MuSR谱仪样机探测器搭建与测试
4.1 实验室测试
4.1.1 粒子入射位置对输出信号的影响
4.1.2 单槽与双槽对输出信号的影响
4.2 束流测试
4.2.1 样机探测器搭建
4.2.2 束流测试结果分析
4.3 本章小结
第5章 μSR谱变形影响因素研究
5.1 蒙特卡洛模拟计算模型描述
5.2 模拟结果分析
5.2.1 μ子脉冲时间宽度FWHM对μSR谱的影响
5.2.2 探测器死时间对μSR谱的影响
5.3 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 论文总结
6.1.1 128路μSR谱仪样机设计
6.1.2 单路μSR样机探测器测试与数据分析
6.1.3 基于SiPM的Super-MuSR单个探测器搭建与测试
6.1.4 μSR谱变形影响因素研究
6.2 论文创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得其他研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]μSR谱仪前端电子学原型设计[J]. 庄淼清,邓凡水,梁昊,叶邦角,唐靖宇. 核电子学与探测技术. 2017(05)
本文编号：3706114
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wulilw/3706114.html