测量40keV D束轰击铜靶后产生的 长寿命核素

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1 测量40keV D束轰击铜靶后产生的 长寿命核素
中国科学院近代物理研究所 辐射安全与防护室 徐翀

2 主要内容 实验目的 实验条件 分析方法 谱仪刻度 样品分析 实验过程中中子剂量率 结果与讨论

3 实验目的及意义 加速器运行期间粒子的色散效应、尾场效应以及粒子在束流收集器上的损失。
不同类型加速器上放射性核素产生的机理、种类、放射性核素活度以及衰变特性不同。 是加速器运维人员所受外照射的主要来源。 研究低能D+束长时间打靶后靶上是否会产生无氧铜嬗变，可为以后的D束加速器在低能RFQ设计提供参考数据。 评估长寿命核素对加速器运维人员的辐射危害。

4 实验条件 靶：99.9%无氧铜 几何尺寸：厚度3mm，直径5cm 入射粒子：D+，能量为40keV/u,平均流强6.952mA
实验总时间：8小时24分钟 实验地点：2.4GHz ECR离子源实验大厅

5 谱仪效率刻度 谱仪型号：ORTEC GMX N型高纯锗
参数：在前放时间常数为6μs时，对60Co在1.33MeV能量处的分辨率（FWHM）为2.3keV 相对分辨率为60% 刻度源：152Eu，60Co，137Cs

6 Tab.1. Reaction Q-values for 63Cu+2H（Elab=0.04MeV）
分析方法 首先：分析能量为40keV/u的D+分别轰击63Cu、65Cu可能发生的核反应。 Tab.1. Reaction Q-values for 63Cu+2H（Elab=0.04MeV） Reaction Products Q-Value(keV) Threshold(keV) 65Zn+γ 61Ni+α 64Cu+p 57Fe+2α 60Ni+n+α 63Cu+d 其中，65Zn、64Cu为放射性核素

7 Tab.2. Reaction Q-values for 65Cu+2H（Elab=0.04MeV）
Reaction Products Q-Value(keV) Threshold(keV) 67Zn+γ 66Cu+p 59Fe+2α 62Ni+n+α 65Cu+d 其中，59Fe、66Cu为放射性核素

8 剥谱法：从样品谱中剥去环境测量谱，然后从剩余谱中找出能够分析出的核素。 优点：简单直观 缺点：对低能部分谱线分析误差较大。
测量时刻：实验结束后3小时 测量时刻：实验结束后315.3小时 剥谱法：从样品谱中剥去环境测量谱，然后从剩余谱中找出能够分析出的核素。 优点：简单直观 缺点：对低能部分谱线分析误差较大。

9 核素活度分析 假设在测量开始时刻核素的活度为N1,其中Δt1为测量时长 考虑靶自身的自吸收，若靶后L，则穿过靶后的活度为
最后确定打靶后产生的长寿命核素为59Fe Isotope Half-live Energy[keV] A1[Bq] A2[Bq] Exempt activity[Bq] 59Fe 44.503d 189 6.07E+4 4.95E+4 1E+6

10 中子剂量率测量 束流能量40keV,平均流强6.95mA 测量仪器： FHT762-WENDI2中子周围剂量当量仪 测量位置
剂量率(μSv/h) IFc=6.95mA IFc=12mA 工作台 0.5 2.54 微波机 2.07 12 源北面1米处 3.2 28.6 靶台北1米 17 152 /h /h /h /h /h /h /h

11 结果与讨论 在氘束打铜靶8小时24分钟，在辐照结束时刻，产生59Fe的活度为 Bq。则距铜靶1米处，产生的照射率为8.96E-9 Gy/h。对应的剂量当量率为8.62E-5μSv/h。这与环境本底γ剂量率0.12μSv/h相比，59Fe剂量率可以忽略不计。 实验不足： 1）实验过程中束流流强不稳定 2）实验时间的合理性 3）谱仪刻度的误差较大 4）核素辨别能力需要提高

12 谢谢！ 请各位老师批评指正！