發(fā)布時(shí)間：2020-11-08 16:54

　　 原子核自旋極化的~3He氣體被深度研究并廣泛用于各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)。極化的~3He氣體可以作為等效的極化中子靶用來(lái)研究中子與帶電粒子或光子的反應(yīng);極化的~3He氣體還可以用于探測(cè)超越標(biāo)準(zhǔn)模型的新相互作用,譬如測(cè)量極化~3He的核磁共振(NMR)頻率的頻移大小可以定量地探測(cè)自旋相關(guān)的新相互作用強(qiáng)度,通過(guò)測(cè)量極化~3He氣體的弛豫時(shí)間也能夠研究自旋相關(guān)的新相互作用;此外,極化的~3He氣體可以應(yīng)用于磁強(qiáng)計(jì)和核磁共振成像(MRI)等領(lǐng)域;最后,因?yàn)闃O化~3He原子核對(duì)中子的吸收截面與兩者自旋取向的高度相關(guān)性,所以高度極化的~3He氣體也可以作為中子自旋過(guò)濾器用于中子極化和極化分析。目前,三大國(guó)內(nèi)中子源CMRR、CARR、CSNS都在開(kāi)展這種基于極化~3He的中子極化及極化分析技術(shù)的研究。極化~3He實(shí)驗(yàn)中,~3He的極化弛豫過(guò)程是保持和限制其極化率的關(guān)鍵因素。在過(guò)去的極化~3He實(shí)驗(yàn)中,為了減小磁場(chǎng)梯度對(duì)縱向弛豫時(shí)間的影響,獲得弛豫時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)百小時(shí)的極化~3He氣體,通常會(huì)使用大尺寸的亥姆霍茲線圈來(lái)提供磁場(chǎng)中心區(qū)域均勻度達(dá)到10~-44 cm~(-1)的主磁場(chǎng)環(huán)境。為了獲得足夠的磁場(chǎng)均勻性,有的磁場(chǎng)系統(tǒng)尺寸甚至超過(guò)了1.5m,各種實(shí)驗(yàn)從實(shí)用性和便宜性均希望有小的磁場(chǎng)構(gòu)型。本文工作搭建了基于四正方形Merritt線圈的~3He氣體極化系統(tǒng),磁場(chǎng)系統(tǒng)的長(zhǎng)度～0.5 m,截面邊長(zhǎng)～0.4 m。理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)測(cè)量均證明了該磁場(chǎng)擁有足夠的區(qū)域滿足10~-44 cm~(-1)的均勻度要求。用于電子散射實(shí)驗(yàn)的~3He容器,其氣室長(zhǎng)度可達(dá)40 cm,即使使用Merritt構(gòu)型的磁場(chǎng)線圈,裝置長(zhǎng)度也將超過(guò)1 m。本文進(jìn)一步設(shè)計(jì)出磁場(chǎng)均勻區(qū)域比例更大的線圈構(gòu)型。通過(guò)計(jì)算優(yōu)化得到了新的適用于小型~3He極化裝置_√的六正方形線圈系統(tǒng),其中線圈系統(tǒng)內(nèi)部超過(guò)30%的區(qū)域磁場(chǎng)梯度滿足(?),這一均勻區(qū)域比例超過(guò)了現(xiàn)在所有用于極化3He實(shí)驗(yàn)的線圈裝置,為未來(lái)應(yīng)用于電子散射實(shí)驗(yàn)的極化~3He實(shí)驗(yàn)裝置的小型化提供了條件。
【學(xué)位單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：O571
【部分圖文】：

美國(guó)阿岡國(guó)家實(shí)驗(yàn)室IPNS中子源SCD譜儀上加裝的在線

圖 1-2: 美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局中子研究中心反應(yīng)堆中子源中子譜儀上的極化3He 加裝情萬(wàn)。另外由于極化3He 氣體的高極化率、長(zhǎng)相干時(shí)間及長(zhǎng)極化時(shí)間，可e 用于精確測(cè)量實(shí)驗(yàn)，例如用于磁強(qiáng)計(jì)等 [19–21]。.23He 氣體的極化方法由于3He 的 1s2p 能級(jí)劈裂過(guò)大，并且極化時(shí)間相對(duì)于退極化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)即使擁有 58 nm 的激光，也不能直接通過(guò)光泵浦的方法直接將3He 從 1s到 1s2p。所以一般通過(guò)兩種間接的方法自旋交換光泵浦（SEOP）和亞泵浦（MEOP）得到極化的3He。自旋交換光泵浦（SEOP）是指先通過(guò)光極化堿金屬外層價(jià)電子，一般是用 795 nm 的圓偏振光極化 Rb 的價(jià)電2

SEOP極化裝置
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 張毅;6GeV電子在高壓極化~3He靶上半單舉深度非彈性散射中的單一靶自旋不對(duì)稱性的實(shí)驗(yàn)測(cè)量[D];蘭州大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2875064