基于北京放射性离子束装置的衰变谱学终端

The Beijing Radioactive Ion-beam Facility (BRIF) is a national large-scale scientific infrastrucure of several hundreds of million budget. The facility will be commissioned in 2014, as the national first RIB facility based on the ISOL technique. The Isotope Separator On Line (ISOL) of the facility could deliver mass-separated radioactive beams of 30 to 300 keV with the top mass resolution of 20000. This low-energy ISOL beam can be used for the beta decay study, radioactive ion implatation, and the R&D of ISOL target-ion source, etc. . In this project, a general-purpose decay station will be built to fullfil the above-mentioned needs, which includes the construction of the pipeline, a target chamber and a moving-tape system, as well as the development of a 4pi beta detector, LaBr3 and BaF2 fast-timing gamma detectors, electronics and data acquisition system etc. The station will be open to domestic and international users, and will be compatible with the neutron ball of Peking university, to play an important role in the decay spectroscopic study of exotic isotopes.

北京放射性离子束装置(Beijing Radioactive Ion-beam Facility: BRIF) 是国家投资数亿元的大科学工程，将于2014年竣工，填补我国在ISOL型放射性离子束装置方面的空白。其在线同位素分离器（Isotope Separator On Line: ISOL) 能够提供30-300 keV的在线分离束，最高质量分辨率可达20000。此在线同位素分离束可用于开展衰变谱学、放射性离子束注入以及材料表面物理等基础及应用科学研究。. 本项目计划建造一个普适性的衰变谱学平台以满足上述基础及应用科学研究的需求。包括建造束流传输管道及靶室和带传输系统，研制4pi beta探测器、LaBr3 和 BaF2 快定时伽玛探测器等，并配备相应的电子学和数据获取系统。平台建成后将对国内外用户开放，并可和北京大学现有的中子球等耦合，争取在衰变谱学及奇异核结构研究领域发挥重要的作用。

北京放射性离子束装置（Beijing Radioactive Ion-beam Facility: BRIF)是国家投资数亿元兴建的基于在线同位素分离器技术的大科学装置，已于2016年10月通过项目验收。BRIF是在北京HI-13串列加速器的基础上，通过加建100MeV强流质子回旋加速器和千瓦级靶-离子源系统、在线同位素分离器以及超导增能段实现装置升级。利用100 MeV的质子束轰击较厚的反应靶产生放射性核素；反应产物经离子源电离和在线分离，在线同位素分离段可引出100-300 keV的分离束，质量分辨率达20000。. 在本项目的支持下建立了多用途的衰变谱学实验终端。完成了对旧实验厅的水、电、吊车等基础设施的整理改造，从串列加速器离子源前端到衰变终端的束流传输管道的设计安装，一体式通用带电粒子靶室的设计安装等。此外借助国内资源研发了十二块1毫米厚度的4分硅探测器，采购了死层厚度仅为100纳米的双面硅微条探测器；构建了基于集成电子学和VME总线的多参数数据获取系统, 具备了开展较大规模的在线衰变研究的实验条件。在此基础上，提出了利用100MeV质子束轰击MgO厚靶产生强流20Na放射性束，开展20Na beta-gamma-alpha奇异衰变模式研究的新思路, 并于2017年9月进行了试测量。这次实验推动北京放射性离子束装置实现第一次真正意义的在束联调，产生了165 keV 20-25Na 在线同位素分离束。21Na 流强230000粒子/秒，感兴趣的20Na流强1750粒子/秒。在衰变终端观测到20Na衰变的gamma和alpha能谱，为下一步正式实验打下了坚实的基础。