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超重核实验研究一直是核物理研究的重要课题，它不仅可以验证核结构理论对超重核稳定岛的预言，而且可以探索原子核中质量和电荷数的存在极限，从而加深人们对原子核的认识。为了更深入地开展超重核实验研究，中科院近代物理所新建立了兰州充气反冲谱仪实验装置，主要用于重核和超重核的合成和衰变性质研究。为使该装置能成功应用于超重核实验中，本论文主要开展了以下研究工作:
1)作为进行超重核实验的必要准备，在谱仪上发展了一系列新的实验技术，包括转靶系统、束流监测和调制技术等，使低熔点靶材料（Pb、Bi等）能够应用于重核或超重核实验中。新建了一套用于位置灵敏型硅条探测器的数据获取系统，并发展了一套对于该类型探测器的能量、位置刻度方法，可以有效提高该探测器的能量和位置分辨，增加在重核素鉴别过程中实验结果的可信度。
2)在谱仪上进行了首次熔合反应175Lu(40Ar,xn)215-xAc实验研究，对谱仪的各项性能进行了测试和检验，对蒸发余核在氦气中的平衡电荷态、焦平面探测器上的位置分布、以及谱仪对余核的传输效率等进行了研究，为谱仪上顺利进行超重核实验研究提供了科学依据。
3)首次在谱仪上开展了极低反应截面的超重核实验研究，采用冷熔合反应208Pb（64Ni,n）合成Z=110的超重核素271Ds。基于新发展的能量-位置-时间关联测量方法，成功观测到一条目标核271Ds的α衰变链，测量到271Ds的α衰变能量和衰变时间分别为10.644MeV和96.8ms，与已有实验数据一致。该实验结果充分表明，新建成的兰州充气反冲谱仪已具备对Z～110核区超重核素合成和衰变性质研究的能力。同时，该核素也是目前国内超重核实验设备上合成的最重核素。
4)在已有实验基础上，新研制了充气谱仪焦平而探测阵列，包括一套盒形硅半导体探测器和两种飞行时间探测器（一种是微通道板探测器，另一种是气体多丝正比室探测器）。该探测系统已成功应用于在线实验中，达到了预期设计目标。