高能质子降能器的物理研究

中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)是一台基于强流质子加速器的大型多学科研究平台。CSNS的1.6 GeV高能质子束流在航天设备测试和粒子探测器测试方面都有重要应用。但是,由于单一的质子能量无法满足辐照应用及高性能探测器对束流不同能量的需求,研究设计可行的降能方案将质子束从1.6 GeV降至指定能量范围是十分必要的。本文研究发现,可以通过放置金属降能片的方式实现CSNS 1.6 GeV质子束流的能量调节。使用降能片产生弱流的π粒子测试束也具有可行性。通过比较铜、铁和钨等几种材料降能器后的次级质子及π粒子产额,降能片的活化及辐射屏蔽等多种因素,建议选择铁作为CSNS高能质子降能器的材料。