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超越標(biāo)準(zhǔn)模型的新相互作用,譬如測量極化~3He的核磁共振(NMR)頻率的頻移大小可以定量地探測自旋相關(guān)的新相互作用強(qiáng)度,通過測量極化~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濾器用于中子極化和極化分析。目前,三大國內(nèi)中子源CMRR、CARR、CSNS都在開展這種基于極化~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的極化弛豫過程是保持和限制其極化率的關(guān)鍵因素。在過去的極化~3He實(shí)驗(yàn)中,為了減小磁場梯度對縱向弛豫時(shí)間的影響,獲得弛豫時(shí)間長達(dá)數(shù)百小時(shí)的極化~3He氣體,通常會使用大尺寸的亥姆霍茲線圈來提供磁場中心區(qū)域均勻度達(dá)到10~-44 cm~(-1)的主磁場環(huán)境。為了獲得足夠的磁場均勻性,有的磁場系統(tǒng)尺寸甚至超過了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),磁場系統(tǒng)的長度～0.5 m,截面邊長～0.4 m。理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)測量均證明了該磁場擁有足夠的區(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,其氣室長度可達(dá)40 cm,即使使用Merritt構(gòu)型的磁場線圈,裝置長度也將超過1 m。本文進(jìn)一步設(shè)計(jì)出磁場均勻區(qū)域比例更大的線圈構(gòu)型。通過計(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30%的區(qū)域磁場梯度滿足(?),這一均勻區(qū)域比例超過了現(xiàn)在所有用于極化3He實(shí)驗(yàn)的線圈裝置,為未來應(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)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O571
【部分圖文】：

美國阿岡國家實(shí)驗(yàn)室IPNS中子源SCD譜儀上加裝的在線

圖 1-2: 美國國家標(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。另外由于極化3He 氣體的高極化率、長相干時(shí)間及長極化時(shí)間，可e 用于精確測量實(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 能級劈裂過大，并且極化時(shí)間相對于退極化時(shí)間過長即使擁有 58 nm 的激光，也不能直接通過光泵浦的方法直接將3He 從 1s到 1s2p。所以一般通過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稱性的實(shí)驗(yàn)測量[D];蘭州大學(xué);2012年

本文編號：2875064