Study of Lifetime of Light Ion Beam Stored in CSRm for Internal Target Experiment

束流储存寿命对于储存环的建造和内靶实验都是一个很重要的参数。由于重离子冷却储存环工程的优化，HIRFL-CSR主环将能提供2．SGev的质子束流，这为强子物理研究提供了一个很好的平台。设计并建立一套针对强子物理的内靶系统己经列入到计划当中，与内靶相关的束流储存寿命研究也随之展开。本论文首先分析了在内靶实验中束流储存寿命的影响因素，即真空管道中的残余气体分子、冷却电子束和内靶，以及束内散射和集体效应等，并用理论解析和数值计算的方法，对各种因素的影响程度进行估算。研究表明，内靶散射影响下的束流储存寿命比其他因素导致的短2～3个数量级，内靶是影响束流寿命的决定性因素。其次，对CSRm将来实验中主要用到的Pelle七内靶和碳薄膜靶做了简要介绍，并计算了它们的有效靶厚大约为lx10、切ms／cmZ和5火1017atoms／CmZ。再者，用理论推导方法，对内靶的多次库仑散射和束流能量损失扰动对束流的影响进行了研究，推导了束流的横向和纵向发射度增长与束流每次打靶产生的小库仑散射角均方值气s和相对动量分散气了：之间的关系，并通过数值计算的方法给出了CSRm内靶实验条件的发射度增长曲线。最后，建立了内靶散射的MOnte-Carlo模拟程序，在模拟数据的基础上，总结研究束流的发射度增长规律，以及束流存储寿命与内靶厚度和束流能量的关系。计算表明，当存在Pellet靶（1、1016atoms／cm2）和c膜（5*1017 atoms／cmZ）时，2800Mev质子束的束流储存寿命分别为397秒和0．7秒，将来的内靶实验亮度大约为2 x 1033cm-2·s-1