X-γ射线符合测量方法在垒下熔合反应障碍中的应用研究 报告人：胡世鹏 指导教师：张焕乔 院 士1 吴晓光 研究员1 孙慧斌 教 授2 1. 中国原子能科学研究院 2. 深圳大学

主要内容 1 研究背景和意义 2 研究的方法 3 研究结果与结论 4 总结与展望

进行垒下熔合反应研究中需要解决的基本问题之一：截面的测量 研究背景与意义 进行垒下熔合反应研究中需要解决的基本问题之一：截面的测量 由于垒下熔合反应涉及到量子隧道穿透和库伦势垒内部核势特性等基本问题，所以有必要去验证以及检验垒下熔合障碍的普遍性！！！ 垒下重离子熔合反应指的在小于库伦位垒反应条件下 发生的重离子熔合反应。近年来，实验上观察到一个有趣的现象：稳定核束靶组合系统在极深垒下能区测量的熔合截面明显低于用耦合道理论的计算值。这一现象称之为垒下熔合障碍。 最早提出这一现象的是美国阿贡实验室[Phys.Rev.Lett 89,052701(2002)]。与之相对的是07年Navin等人发现在弱束缚的束靶系统中，在深垒下能区测量的熔合截面与藕合道理论计算的预言值符合的很好[Phys.Rev.Lett 103,232702(2009)]。实验结果上的矛盾引起了理论家与实验家的极大关注。 Phys.Rev.Lett 03,232702(2009) Phys.Rev.Lett 89,052701(2002)

离线测量剩余核EC衰变过程中产生的X射线 测量截面的方法 测量方法 测量对象 特点 直接测量 熔合反应生成核 （反冲质量谱仪） 对于反冲速度较低的原子核测量较困难 在束测量生成核退激过程发射的γ射线 在束能谱复杂，污染较多 间接测量 离线测量生成核衰变放出的α粒子 易受本底谱影响 离线测量生成核衰变γ射线 离线测量剩余核EC衰变过程中产生的X射线

测量基本原理 利用原子核电子俘获衰变过程中特征X射线与退激过程 中发射的特征γ射线之间的符合关系，应用符合测量的 基本方法来降低本地，提高测量精度！

截面测量的关键在于符合计数的获取！ 熔合截面计算的原理 Nc 为X-γ符合事件数； f （ fX ）是γ（X）射线的绝对强度。 为子核的衰变常数； t1是指的是辐照时间， Nt 为靶核的 个数； t2指的是从辐照结束到离线测量开始； I为束流的强度； t3指的是离线测量的时间。 ε （ εX ）是γ（X）射线的绝对探测效率； 截面测量的关键在于符合计数的获取！

X-γ射线符合测量系统 测量终端与符合逻辑电路 数据获取与记录 测量系统组成 测量终端 符合逻辑电路 Midas获取系统 N型HPGe探测器

N型HPGe探测器 铅室 铁台 小平面探测器 探测器支架

符合电子学系统 两个高纯锗探测器输出的时间路信号经过符合判断后，作为能量路信号记录的开门信号。以保证数据获取系统记录的都是满足符合关系的数据。此外在测量系统中记录的时间谱可以作为后续分析的附加条件进一步去除电子学线路噪音的影响。 数据获取与记录

后期数据的分析 开窗 Y MATRIX 平面型HPGe探测器 X N型HPGe探测器

研究结果与讨论 200Pb +2n 21.5 hr 199Pb +3n 1.5 hr 198Pb +4n 2.4 hr 16O+186W202Pb  200Pb +2n 21.5 hr 199Pb +3n 1.5 hr 198Pb +4n 2.4 hr 197Pb +5n 0.14 hr 196Pb +6n 0.62 hr 稳定核束靶系统 Vc=66MeV 实验的基本条件如下 Tl 70.83keV(59.2%) 72.87keV(100%) 82.58keV(34.4%) 84.59keV(10.2%) 束流能量：84MeV 束流强度：100pnA 靶：186W 270 g/cm2 丰度99.79% 衬底：27Al 1.77um 辐照时间：3.5 h 符合测量时间：12 h 束流能量：72MeV 束流强度：92nA 靶：186W 271 g/cm2 丰度99.79% 衬底：27Al 1.77um 辐照时间：30 min 符合测量时间：20h

单能谱 图 (a) 84MeV条件下，常规型高纯锗记录的单谱；(b)低能射线能区的局部放大图。

X-γ符合测量方法较好的降低实验本底，突出峰康比。 结论一： X-γ符合测量方法较好的降低实验本底，突出峰康比。 符合开窗谱 图(a) 与Tl的特征Kx射线符合的能谱；(b)与198Pb的特征γ射线173.4keV符合的x能谱。

从测量结果中提取的剩余核的半衰期与标称值相一致。 结论二： 从测量结果中提取的剩余核的半衰期与标称值相一致。 参考值： 198Pb的半衰期为 197Pb的半衰期为 以198Pb出射道为例，从符合数据中拟合了与Kx射线符合的198Tl特征γ（173.4keV ）的峰面积。从其峰面积计数随测量时间的变化关系中提取了198Pb的衰变周期。 查询的方式主要是基于Lawrence Berkeley National Laboratory推出的1998版“Table of Isotopes”以及“Nuclear Data Sheets”

结论三： 影响截面测量的主要因素来自于γ射线的康普顿散射的影响。 本底 开窗前 72MeV 开窗后 199Pb 198Pb （353.4keV） 198Pb （ 173.4keV ） 开窗前 72MeV 束流能量72MeV时与射线符合的γ能谱局部示意图，所展宽的区域分别 为199Tl的353.4keV与198Tl的173.4keV附近能区。图中(a)与(d)为本底谱， (b)和(e)为投影谱，(c)和(f)为符合开窗谱 开窗后 束流能量72MeV时与X射线符合的γ能谱局部示意图

（MeV） Channel Cross-sections（mb） （mb） 72 84 Energy （MeV） Channel Cross-sections（mb） Ref(1) （mb） 72 199Pb 2.8(1) 17.9(0.5) 198 Pb 19(2) 84 341(6) 430(5) 197 Pb 54(9) （1）参考值为文献（ Phys. Rev. C，1995，52 (6) ）给出的总熔合反应截面值

本工作中所构建的X-γ符合测量系统是可靠的 总结与展望 结论 X-γ符合测量方法能较好的降低实验本底。 提取的剩余核的半衰期与已评价值一致 截面测量值与其他方法测量结果相符 已经对肋下做了相关研究 与前任昨日的结果相符合 展望： 对肋下融合的界面进行测量，对于未来的放射性核素可以做一些工作 突出意义，掌握了方法 本工作中所构建的X-γ符合测量系统是可靠的

将来作为独立的测量终端与三期串列升级后加速配套工作 总结 与 展望 掌握了X-γ符合测量熔合反应截面的方法 解决了测量中的许多的实际问题，积累了测量经验 将完成库伦位垒以下熔合截面的测量工作 将来作为独立的测量终端与三期串列升级后加速配套工作 THANK YOU!