[發明專利]一種原子核能級壽命測量實驗中的反饋控制方法

有效

• 申請號: 201310321411.6
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN103425824A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 汪金龍;吳曉光;楊標;吳義恒;胡世鵬
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于原子核能級壽命測量技術領域，具體涉及一種原子核能級壽命測量實驗中的反饋控制方法。

背景技術

原子核的能級壽命是表征核狀態的重要物理量，它代表了能級之間的躍遷幾率。理論描述的躍遷幾率是與躍遷始末態的波函數直接相關，因而受核結構模型假設的影響。所以，測量能級壽命是對理論模型的最好檢驗。原子核高自旋態的壽命一般位于10^－13～10^－10s之間，是多普勒移動衰減法（DSAM）和反沖距離法（RDM）適合的時間測量范圍。這兩種方法都利用了運動中的反沖核發射的γ射線的多普勒效應。已成功建立的DSAM方法適用于原子核在較高能級的亞皮秒級壽命測量。而RDM方法可以測量1ps到幾百皮秒級能態壽命。兩者可以形成補充。用RDM方法測量原子核壽命的裝置稱為Plunger。Plunger的基本結構包括移動平臺、靶膜-阻停膜之間平行度調節裝置、距離測量系統、靶膜展平裝置、距離自動調整系統以及相應的專用靶室，實驗中通過步進電機移動滑動平臺，調節靶膜-阻停膜之間的距離。

在使用Plunge測量能級壽命的試驗過程中，外部有大量干擾（如機械振動、靶膜的熱膨脹等），易導致靶膜-阻停膜之間的距離發生改變。這就要求Plunger具有很高的位移精度，并且整個測試系統有很好的穩定性，這就需要設計反饋控制來減小環境、機械振動等帶來的干擾。

國際上通常采用晶振的方式實現閉環，但此種閉環設計復雜，而且帶電粒子轟擊會造成很大的電壓誤差，導致距離測定不準。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的是提供一種控制精度高、穩定性好的原子核能級壽命測量實驗中的反饋控制方法。

為達到以上目的，本發明采用的技術方案是：一種原子核能級壽命測量實驗中的反饋控制方法，包括以下步驟：

（Ⅰ）將原子核能級壽命測量實驗中所采用的靶膜和阻停膜連接成一平行板電容器，建立刻度的電容-距離數據庫；

（Ⅱ）設定兩膜之間的距離為實驗要求距離D₀；

（Ⅲ）測量由外部干擾引起的步驟（Ⅰ）的平行板電容器的電容的變化，獲得當前電容C_act，并通過電容法解算出當前靶膜和阻停膜實際距離D_act；

（Ⅳ）計算實際距離D_act與實驗要求距離D₀的偏差量ΔD=D₀-D_act，并將ΔD輸入到一控制器中；

（Ⅴ）若ΔD≥0.1μm，表示ΔD未達到精度要求，通過控制器將這個偏差量發給一驅動器，通過驅動器驅動承載靶膜和阻停膜的移動平臺動作，使兩膜距離回到D₀，并返回步驟（Ⅲ）；若ΔD達到精度要求，則控制器發出不動作指令。

進一步，步驟（Ⅰ）中，建立刻度的電容-距離數據庫包括：測量靶膜和阻停膜之間某一距離D下對應的電容C，以及在特定的距離范圍內對電容C、距離D的值進行擬合，得到擬合關系式。

進一步，步驟（Ⅲ）中，通過電容法解算出當前靶膜和阻停膜實際距離D_act時，采用函數擬合法實現，具體的實現方式為：

1）輸入實驗要求距離D₀;

2)若D₀≤D_limit，則調用探測的平行板電容器的電容C_act；若D₀＞D_limit，則停止解算；其中，D_limit表示電容法允許最大電容對應的距離值；

3）若D₀＞20μm，調用刻度的電容-距離數據庫中的線性擬合關系式，計算實際距離D_act；若D₀≤20μm，調用刻度的電容-距離數據庫中的非線性擬合關系式，計算實際距離D_act。

擬合函數算法的流程圖見圖5。

進一步，步驟（Ⅲ）中，通過電容法解算出當前靶膜和阻停膜實際距離D_act時，也采用調用庫法實現，具體的實現方式為：

ⅰ）輸入實驗距離D₀；