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兰州CSRm上的内靶实验装置HPLUS是进行强子物理实验研究的平台,小丸靶被确定为HPLUS的主要内靶之一,因为它能为储存环上的内靶实验提供足够高的事件率和准确的反应点,更重要的是它可以配置近4π立体角的探测器单元。
小丸内靶(Pellet Internal Target)可以将氦以外的某种气体通过低温冷却而形成固体微球。小丸内靶靶束与储存环离了束在反应室内发生相互作用。其中反应事件的产物粒子被反应室周围环绕的探测器单元探测到,再由数据获取系统记录下来。为了尽可能的提高内靶实验的反应亮度和位置精度,研究液滴和小丸的形成过程,以及各种条件对小丸的大小、速度、分布的影响就变得十分重要。
因此,基于小丸内靶的热力学模拟,本文首先研究了氢液滴在液滴室内的超冷行为,结合氢超冷方面的实验数据,理论上提出了通过优化工作条件、加长液滴室等手段来达到在液滴室内让氢液滴尽快固化成固体小丸的目的。然后,对小丸内靶真空系统中的氢蒸气的气载做了估计。并利用VAKLOOP程序计算出小丸内靶运行过程中靶区附近真空系统的压力分布。最后,完成了小丸内靶液滴室成像系统和靶丸计数系统的设计并实现预期目标。