《離子在緩衝氣體中運動模型的研究》是依託湖州師範學院，由孫宇梁擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：離子在緩衝氣體中運動模型的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：孫宇梁
- 依託單位：湖州師範學院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在核物理研究中，像彭寧離子阱、RFQ冷卻聚束器之類的一些實驗設備需要使離子冷卻才能實現其性能，而通過緩衝氣體與離子作用是最好的冷卻方法之一，因此這些設備中都充有緩衝氣體。而在研製這些設備之前，需要對這些設備的運行過程進行模擬，以確定運行時所需的參數。在模擬時，為了考慮到緩衝氣體對離子的作用效果，需要用到緩衝氣體中離子的運動模型，當前，緩衝氣體中離子的運動模型主要有三種：粘滯阻力模型、硬球碰撞模型和真實相互作用勢模型。三種模型從建立到現在，已有數十年的歷史，但能有一些需要改進的地方:三種模型中有些參數還需確定或增加精度；只能對單個離子的運動進行模擬，若在模型中加入離子之間庫倫力的效應，將會更符合實際情況；三個模型適用的能量範圍需要確定；緩衝氣體的流動對離子的運動產生的影響也是需要考慮到的。本項目的工作就是圍繞這些內容展開的，對三種模型的研究，將有利於用到緩衝氣體的實驗設備的研製。
結題摘要
該研究項目對離子在緩衝氣體中運動的三種模型進行了研究，包括原理推導、在模型中加入離子之間庫倫力效應、以及確定三種模型適用的能量範圍。發現離子分子勢模型的能量適用範圍遠大於粘滯阻力模型和硬球碰撞模型，適合模擬RFQ冷卻聚束器中的緩衝氣體冷卻模擬，而另外兩種模型適合模擬彭寧阱中的離子運動，三種模型都不能模擬離子能量大於1MeV時的情況。離子運動模型的研究，為離子阱、RFQ冷卻聚束器等各類進行離子操縱的實驗裝置的研製的調試提供了理論模型。在此研究的基礎上，通過使用離子運動模型，計算出了蘭州彭寧阱核心電極的最優電壓幅值，研究了低能量密度條件下離子在庫倫力或彈性碰撞作用下產生的異性流效應，發現在低密條件下小於核力的庫倫力也可以產生較大的各向異性流，並設計了相關的離子阱實驗。此外還研究了將模擬數據生成三維動畫的方法。
