王文钊 胡碧涛 郑皓 屠小青 高朋林 闫松郭文传 闫海洋

1)(兰州大学核科学与技术学院,兰州 730000)2)(中国工程物理研究院核物理与化学研究所,绵阳 621900)(2018年3月30日收到;2018年5月25日收到修改稿)

1 引 言

近年来,极化3He气体被深入地研究并广泛地应用于各类科学实验之中.极化的3He气体可以作为等效的极化中子靶用来研究中子与带电粒子或光子的反应[1];极化的3He气体还可以用于探测超标准模型新的相互作用,譬如测量极化3He的核磁共振(NMR)频率的频移大小可以定量地探测自旋相关新的相互作用强度[2−4],而通过测量极化3He气体的弛豫时间可以研究速度相关的新相互作用[5];此外,极化的3He气体可以应用于磁强计[6,7]和核磁共振成像(MRI)[8]等领域;最后,因为极化3He原子核对中子的吸收截面与两者自旋取向的高度相关性,所以高度极化的3He气体也可以作为中子自旋过滤器用于中子极化和极化分析[9]等.目前,国内三大中子源CMRR,CARR,CSNS都在开展这种基于极化3He的中子极化及极化分析技术的研究.

线圈技术的进步是促进极化3He实验成熟的一个关键因素,均匀的磁场环境使得3He的极化率提高[10−12].极化3He实验中需要主磁场为3He提供极化方向.本文拟研究并改进极化3He实验中主磁场线圈的构型和参数,从而设计出能够满足纵向弛豫时间T1长达数百小时的小型3He极化装置,T1是一个自旋极化的系综回到热平衡态的平均时间.为了让极化3He的纵向弛豫时间长达数百小时以满足中子极化等应用的……