12C3＋离子束在HIRFL-CSRe上的初步电子冷却调试

李 杰，杨晓东，冒立军，杨建成，原有进，夏佳文，晏太来，马晓明，石 健，柴伟平，殷达钰，申国栋，汶伟强

（中国科学院 近代物理研究所，甘肃 兰州 730000）

电子冷却作为质子和离子储存环中常用到的主要束流冷却方法之一，在中低能区能有效降低环内储存离子束的能散及横向发射度，从而提高存储束的相空间密度。电子冷却原理是在储存环的直线段引入低温高流强电子束，在电子束与离子束平均速度相同及共轴情况下，通过多次库仑碰撞进行热交换，在二者达到热平衡后，离子束能散和横向发射度通常能降低1个数量级。此外，参与热平衡作用的主要因素还有束内散射、残余气体散射和碰撞离化、电子离子复合等，这些因素共同决定了离子束在环内储存时所能达到的最低能散、横向相空间密度以及环内储存束的流强大小。

残余气体主要通过碰撞离化改变储存离子的电荷态，从而影响束流的存储寿命。因此，对于裸离子，束流在冷却储存环内的存储寿命主要取决于其俘获外界电子的概率。而对于非全裸离子，这两种作用均会对束流的存储寿命产生影响，并且残余气体的碰撞离化作用在一定条件下占主导地位。

122 MeV／u的12C3＋离子束因特殊的能级结构而在储存环中能通过激光束进行深入冷却［1］，但激光冷却需以电子冷却对12C3＋离子束进行预冷却为前提。电子冷却实验调试发现，122 MeV／u的12C3＋离子束在兰州重离子加速器（HIRFL）实验环（CSRe）中的储存寿命远低于预期，这限制了电子冷却作用和后续实验的开展。……