保罗·谢勒研究所高强度表面μ子束线的升级模拟研究

保罗·谢勒研究所（PSI，瑞士）的μE4-LEM束线是一条特殊的μ子束线，它将混合式表面μ子束线μE4与低能μ子装置（LEM）相结合，为低能μ子自旋旋转实验（LE-μSR）提供能量可调至30 keV的μ⁺。我们研究了一种可能的表面μ子束线μE4升级方案，即用特殊螺线管替换最后一组四极三重体，从而在LEMμ子慢化靶上获得1.4倍于原始束线强度的μ子束流强度。为避免螺线管杂散磁场导致LEM谱仪处的μ子束流强度损失，我们探索了三种螺线管模型，最终将LEM装置处螺线管的杂散场降低至地磁场量级。我们还研究了一种更为激进的设计“Super-μE4”，以进一步提高低能μ子束的亮度，其中利用现有μE4通道并将所有四极三重体替换为大孔径螺线管。配合新型倾斜μ子靶E，Super-μE4束线有望获得至少2.9倍于原始μ子束流强度的束流。我们的工作证明了用常导螺线管替换四极磁铁来升级表面μ子束线的可行性，从而可获得更高的μ子产额和更小的束斑尺寸。