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兰州彭宁阱 (LPT) 中离子的偶极和四极激发. 孙宇梁、黄文学、田玉林、朱志超、王均英、 王永生、赵建民 近代物理研究所. 一 .LPT 研究的目的与意义 二 . 离子在理想阱中的运动 三 . 实际情况 四 . 龙格库塔法求离子运动方程数值解 五 . 离子运动轨迹图 六 . 激发和缓冲方案. 主要内容. □ LPT （ Lanzhou Penning Trap ）研究的目的：. 主要目的就是测量由熔合蒸发反应产生的放射性核素的质量，并在可能的条件下对超重核的质量进行直接的精确测量。. 一 .LPT 研究的目的与意义. □ 质量测量的意义：.
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兰州彭宁阱(LPT)中离子的偶极和四极激发 孙宇梁、黄文学、田玉林、朱志超、王均英、 王永生、赵建民 近代物理研究所
一.LPT研究的目的与意义 二.离子在理想阱中的运动 三.实际情况 四.龙格库塔法求离子运动方程数值解 五.离子运动轨迹图 六.激发和缓冲方案 主要内容
□ LPT（Lanzhou Penning Trap）研究的目的： 主要目的就是测量由熔合蒸发反应产生的放射性核素的质量，并在可能的条件下对超重核的质量进行直接的精确测量。 一.LPT研究的目的与意义 □质量测量的意义： 新核素与新元素合成的研究；可以检验和拓广现有的核结构理论，深化人们对核物质世界的了解。
B 二.离子在理想阱中的运动 + = 圆周运动 （cyclotron motion）
三个本征运动： 轴向: axial oscillation： 径向: cyclotron motion： magnetron motion：
三.实际情况 四极激发场与偶极激发场的产生：
环电极和端盖电极产生的电场力 磁场力 加激发时产生的电场力 缓冲气体对离子的作用力 □彭宁阱中离子运动方程： 离子在彭宁阱中所受的作用力 阱中充有缓冲气体，加四极激发时的离子运动方程 阱中充有缓冲气体，加偶极激发时的离子运动方程 偶极激发项 四极激发项 缓冲气体项 • 解析解较难求 • 可求得数值解，从而得到离子运动轨迹，更好地理解离子在阱中运动的物理图像
四.龙格库塔法求离子运动方程数值解 □一阶微分方程： 局部误差 整体误差 □一阶微分方程组：
阱中充有缓冲气体，加四极激发时的离子运动方程阱中充有缓冲气体，加四极激发时的离子运动方程 方程解法 • 引入变量 将方程组由二阶降为一阶 • 解四元一阶方程组
五.离子运动轨迹图 无缓冲气体、未加激发 缓冲气体对离子的作用 • 离子运动由cyclotron运动和magnetron运动组成 • cyclotron运动半径减少 • magnetron运动半径增大
无缓冲气体、加频率为ω-的偶极激发 无缓冲气体、加频率为ωc的四极激发 • magnetron运动半径增大 • 离子在cyclotron运动和magnetron运动之间进行周期性转化
有缓冲气体、加频率为ω-的偶极激发 有缓冲气体、加频率为ωc的四极激发 • magnetron运动半径增大 • 离子逐渐远离阱中心 • 激发对所有离子起作用 一阶近似与质量无关 • magnetron运动半径减小 • 离子向阱中心运动 • 针对的离子与激发频率有关
□纯化阱离子选择过程 目标离子 杂质离子
六.激发和缓冲方案 □分相偏置电路 • 为四极和偶极激发提供信号 • 由RF分相器和RF-DC混合电路组成 RF分相器测试 RF分相器 • 输出两路振幅相等、相位相差180度的信号 RF-DC混合电路 • 给RF分相器输出的两路信号提供直流偏置 □缓冲气体 氦气，纯度： 99.9999%
