Nghiên cứu phân rã gamma nối tầng từ trạng thái hợp phần gây bởi phản ứng 181ta(n,ɣ)182ta về trạng thái 0 0kev (3 ) và 16 273 kev (5+) trên lò phản ứng hạt nhân đà lạt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Đinh Thị Tường Quy NGHIÊN CỨU PHÂN RÃ GAMMA NỐI TẦNG TỪ TRẠNG THÁI HỢP PHẦN GÂY BỞI PHẢN ỨNG 181Ta(n,γ)182Ta VỀ TRẠNG THÁI 0.0 KeV (3-) VÀ 16.273 KeV (5+) TRÊN LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH VẬT LÝ Khành Hòa -2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Đinh Thị Tường Quy Chuyên ngành: Vật lí nguyên tử hạt nhân Mã số: 8440106 NGHIÊN CỨU PHÂN RÃ GAMMA NỐI TẦNG TỪ TRẠNG THÁI HỢP PHẦN GÂY BỞI PHẢN ỨNG 181Ta(n,γ)182Ta VỀ TRẠNG THÁI 0.0 KeV (3-) VÀ 16.273 KeV (5+) TRÊN LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Ngọc Anh Khánh Hịa - 2022 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu hướng dẫn TS NGUYỄN NGỌC ANH Các số liệu kết luận văn hồn tồn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Những kênh thơng tin tham khảo trích dẫn luận văn thích đầy đủ Tơi hồn tồn chịu trách nhiệm cam đoan Hà Nội, ngày 28 tháng 09 năm 2022 NGƯỜI THỰC HIỆN LUẬN VĂN Đinh Thị Tường Quy LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn nhận nhiều quan tâm giúp đỡ từ phía nhà trường, đồng nghiệp, gia đình bạn bè Tơi xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Ngọc Anh tận tình, quan tâm, giúp đỡ, tạo điều kiện để tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn phòng Đào tạo, Học viện Khoa học Công nghệ với tất thầy giáo, cô giáo cán nhân viên khoa Vật lý… Xin chân thành cảm ơn DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ mức riêng phần hạt nhân 60Ni Hình 1.2 Ảnh chụp màng hình phần sơ đồ mức hạt nhân 60Ni biểu diễn dạng bảng số liệu thư viện ENSDF Hình 1.3 So sánh phức tạp phổ gamma thu với phân bố cường độ gamma khác (a) Phổ gamma thu đo nguồn hỗn hợp Cs + Co (b) Phổ(n,γ)gamma thu đo giải khích thích Cl tạo phản ứng 35Cl 36Cl (n, γ) 14 Hình 1.4 Một phần sơ đồ mức 182Ta xác định từ kênh phản ứng sử dụng neutron nhiệt .19 137 60 36 Hình 2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm phân rã gamma nối tầng Viện nghiên cứu hạt nhân 22 Hình 2.2 Tỷ lệ gamma truyền qua bề dày chì 10cm lượng gamma nhỏ 20MeV 24 Hình 2.3 Sơ đồ khối hệ phổ kế trùng phùng gamma-gamma Viện nghiên cứu hạt nhân 27 Hình 2.4 Một phần phổ tổng thu thí nghiệm đo phân rã gamma nối tầng 182Ta Các đỉnh tương ứng với chuyển dời nối tầng trạng thái 16,273 KeV đánh dấu theo lượng trạng thái cuối 31 Hình 2.5 Phổ phân rã gamma nối tầng 182Ta từ trạng thái hợp phần 6062,94 KeV trạng thái cuối: (a) KeV (b) 16,273 KeV 33 Hình 2.6 Hiệu suất ghi trùng phùng tương đối hệ phổ kế trùng phùng gamma-gamma Viện nghiên cứu hạt nhân ( đơn vị tùy ý ) .34 Hình 3.1 Sơ đồ mức riêng phần 182Ta xây dựng từ số liệu phân rã gamma nối tầng trạng thái hợp phần 6062,92 KeV trạng thái trạng thái 16,273 KeV 47 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Phân loại chuyển dời gamma theo bậc đa cực độ chẳn lẻ…… 10 Bảng 1.2 Các kênh phân rã phản ứng sử dụng để nghiên cứu sơ đồ mức 182Ta…………………………………………………………………….16 Bảng 2.1 Các trường hợp mà hệ phổ kế trùng phùng ghi lại…………….29 Bảng 3.1 Danh sách chuyển dời nối tầng trạng thái Giải thích chi tiết thành phần bảng trình bày chương luận văn………………………………………………………………………… 37 Bảng 3.2 Danh sách chuyển dời nối tầng trạng thái 16,273 KeV… 39 Bảng 3.3 So sánh lượng spin trạng thái kích thích ghi nhận thí nghiệm phân rã gamma nối tầng 182Ta Viện nghiên cứu hạt nhân với giá trị lưu trữ thư viện số liệu hạt nhân ENSDF………………………………………………………………………41 Bảng 3.4 Đánh giá độ chuyển dời số chuyển dời gamma ghi nhận spin E E, ,E thí nghiệm đo phân rã gamma nối tầng 182Ta Viện nghiên cứu hạt nhân γ lượng chuyển dời gamma, , lượng, độ chẳn lẻ trạng thái đầu trạng thái cuối tương ứng………………………………………………………………………… 45 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ENSDF Evaluated Nuclear RIPL StructureDataFile References Input ADC Parameter Library Analog to Digital TFA Converter Timing Filter Amplifier CFD Constant Fraction Discriminator TAC Time to Amplitude Converter MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Cơ sở lý thuyết…………………………………… ……………5 1.1.1 Sơ đồ mức hạt nhân …… …………………………….5 1.1.2 Phân loại chuyển dời gamma ……… ……….… 1.1.3 Phản ứng ( Tương tác …………………… ………………1 gamma với vật chấ…………….……… , ) 1.1.4 1.2.Tổng quan tình hình nghiên cứu sơ đồ mức hạt nhân 182Ta…….15 CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1.Thí nghiệm đo phân rã gamma nối tầng 21 2.2.Phổ kế trùng phùng gamma-gmama 25 2.3 Phương pháp xác định phân rã gamma nối tầng 26 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1.Kết …………………………………………….………… ……….36 3.2 Thảo luận……………………………………………… …….………46 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận………………………………………………….…….….…….49 4.2 Kiến nghị……………………………………………………………….50 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………….51 MỞ ĐẦU Hơn trăm năm trước, vào năm 1911, nhà vật lý sinh New Zealand, Ernest Rutherford, đề xuất mơ hình để mơ tả cấu trúc nguyên tử, ngày thường gọi tên mơ hình Rutherford [1] Mơ hình Rutherford mơ tả ngun tử bao gồm lõi có kích thước nhỏ so với kích thước nguyên tử, tập trung hầu hết khối lượng nguyên tử mang điện tích dương, hạt mang điện tích âm có khối lượng nhỏ, gọi electron, chuyển động nhanh xung quanh lõi hạt nhân tương tự chuyển động hành tinh xung quanh mặt trời Ernest Rutherford đồng thời phát tồn proton bên hạt nhân Đến năm 1932, James Chadwick phát neutron [2] Kể từ đó, hạt nhân cụ thể coi hệ hạt gồm N neutron Z proton liên tục chuyển động tương tác với theo cách để chúng liên kết với Neutron proton gọi chung nucleon, số nucleon hạt nhân hay gọi số khối hạt nhân ký hiệu A, với A = N +Z Trên sở lý thuyết tương tác mạnh (hay gọi tương tác hạt nhân), tương tác yếu, học lượng tử số mơ hình hạt nhân (nuclear model), số đặc trưng hạt nhân giải thích tiên đoán Một tượng quan sát giới hạt nhân nguyên tử kích thích giải kích thích hạt nhân, kèm theo phát tia gamma, cịn biết tới với tên gọi chuyển dời gamma Điều đặc biệt hạt nhân khơng bị kích thích lượng nào, mà bị kích thích lượng định Các lượng gọi mức kích thích hạt nhân Bên cạnh lượng mức kích thích đặc trưng xung lượng góc tính đối xứng hàm sóng mơ tả hạt nhân Các đặc trưng gọi spin độ chẵn lẻ hạt nhân Ở vùng lượng kích thích thấp, thường khoảng dưới, mật độ mức kích thích hạt nhân khoảng lượng xác định nhỏ, khoảng cách trung bình mức kích thích lớn nhiều so với độ phân giải phổ kế bán dẫn siêu tinh khiết (HPGe) thường sử dụng để ghi đo gamma Do vậy, nhà vật lý cho rằng, ngưỡng lượng xác định, xác định tất mức kích thích hạt nhân, spin độ chẵn lẻ mức Các chuyển dời gamma xuất hạt nhân biến đổi từ mức kích thích sang mức kích thích khác xác định kèm theo bậc đa cực loại chuyển dời Sơ đồ mức hạt nhân đầy đủ thông tin thực nghiệm quan trọng, để từ xác định mơ hình mơ tả cấu trúc hạt nhân Sơ đồ mức hạt nhân đầy đủ xác cho tất hạt nhân mục tiêu đề nhiều chương trình nghiên cứu số liệu phịng thí nghiệm lớn giới ví dụ Brookhaven National Laboratory (Mỹ) [3] hay chương trình thu thập đánh giá số liệu quan nguyên tử giới (International Atomic Energy Agency) [4] Có nhiều phương pháp khác để nghiên cứu sơ đồ mức hạt nhân Tuy nhiên bản, phần lớn phương pháp xây dựng sơ đồ mức dựa việc ghi nhận xạ gamma phát hạt nhân chuyển từ trạng thái kích thích có lượng cao trạng thái kích thích có lượng thấp trạng thái Để làm điều này, trước hết phải tìm cách tạo hạt nhân trạng thái kích thích, sau đo xạ phát q trình giải kích thích hạt nhân từ liệu thu thập xếp cách hợp lý để xác định sơ đồ mức hạt nhân Trên thực tế, khơng có phương pháp xác định cách đầy đủ mức kích thích hạt nhân, để có sơ đồ mức hạt nhân đầy đủ, cần phải kết hợp liệu thu thập thông qua nhiều kênh liệu khác [4] Một kênh thí nghiệm quan trọng nghiên cứu sơ đồ mức hạt nhân thí nghiệm đo gamma phát từ hạt nhân kích thích tạo phản ứng bắt neutron phát gamma (n,γ) Đề tài luận văn nghiên cứu sơ đồ mức hạt nhân 182 Ta dựa sở đo phân rã gamma nối tầng từ trạng thái hợp phần gây phản ứng 181 Ta(n,γ)182Ta trạng thái trạng thái kích thích thứ (trạng thái 16,273 keV) sử ... NGHIÊN CỨU PHÂN RÃ GAMMA NỐI TẦNG TỪ TRẠNG THÁI HỢP PHẦN GÂY BỞI PHẢN ỨNG 181Ta(n,? ?)1 82Ta VỀ TRẠNG THÁI 0. 0 KeV (3- ) VÀ 16. 273 KeV (5 +) TRÊN LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN ĐÀ LẠT LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ NGƯỜI... Luận văn nghiên cứu phân rã gamma nối tầng từ trạng thái hợp phần 609 2,93 keV hạt nhân 182 Ta trạng thái trạng thái kích thích 16, 273 keV Phân rã gamma nối tầng hiểu dạng sơ đồ mức riêng phần, số... phát gamma (n,? ?) Đề tài luận văn nghiên cứu sơ đồ mức hạt nhân 182 Ta dựa sở đo phân rã gamma nối tầng từ trạng thái hợp phần gây phản ứng 181 Ta(n,? ?)1 82Ta trạng thái trạng thái kích thích thứ (trạng