HI-13串列加速器核物理应用研究发展现状和展望

HI-13串列加速器建设开始,核物理应用研究即为其一主要研究和发展方向。过去30多年,从设备和装置建设开始,核物理应用研究得到很大发展,取得了一批优秀的研究成果。本文主要介绍HI-13串列加速器的航天电子元器件抗辐射加固、辐射生物效应、加速器质谱、核孔膜和防伪标识、在线和离线核效应等核物理应用研究发展现状,展望了依托在建的预期2021年底投入运行的HI-13串列加速器-超导直线加速器和多粒子可变能量回旋加速器的创新性、前沿性和实用性的核物理应用研究。

内磁层中行星际激波激发的超低频波对“杀手”电子和能量离子的快速加速

辐射带中的能量电子与离子是首要的空间天气威胁.理解这些粒子如何在辐射带中被加速是空间物理学的主要挑战之一.本文总结了行星际激波在内磁层激发的超低频(ULF)波对"杀手"电子与能量离子的快速加速的最新进展.甚低频(VLF)波-粒子相互作用被认为是电子加速的主要机制之一,这是因为电子回旋共振容易在VLF波频率范围内发生.最近,运用4颗Cluster卫星的观测,发现在行星际激波作用于地球磁层之后,辐射带中的能量电子几乎立即被加速,并且加速过程持续数小时.传统的加速机制是基于VLF波粒相互作用加速电子至相对论能量,时间尺度长达数天,因而无法解释我们的观测.进一步发现行星际激波或太阳风压强脉冲,与更加小的动压变化,对辐射带动力学起到无法忽视的作用.行星际激波与地球磁层相互作用会产生许多重要的空间物理学现象,包括能量粒子加速.由行星际激波作用引起的辐射带能量电子的快速加速的机制包括3个组成部分:(1)由与激波相关的磁场剧烈压缩引起的初始绝热加速;(2)与不同L壳层被激发的极向模ULF波造成漂移-共振加速;(3)与ULF波相关的快速衰减的电场引起的粒子加速.粒子最终会获得净加速,因为它们在上半个周期获得的能量多于在下半个周期损失的能量.本文得到的结果对理解在地球VanAllen辐射带中的能量粒子加速有了新的认识,同样也可以被应用于行星际激波与其他行星的相互作用,例如水星、木星、土星、天王星和海王星,以及其他有磁场存在的天体.

超低频波粒相互作用分析器

地球磁层的超低频(ULF)波是导致能量带电粒子快速加速的主要原因,同时这些粒子又可以使ULF波发生阻尼,它们之间的相互作用的过程可以通过星载仪器来定量观测.作者根据波与粒子相互作用的原理,结合中高轨道三维空间电场测量系统DC和低频部分的频率响应特点,设计了一种针对ULF波的波-粒相互作用分析器,并进行了模拟实验和验证.该仪器具有快速、精确、结构简单的特点,在中高轨道卫星观测时能对ULF波与粒子的相互作用的过程进行实时的定量测量.