The experiment of the work reported in this thesis was performed using the 100 MeV electron linac of the Pohang Accelerator Laboratory,POSTECH, Korea.The results were obtained at the Institude of physics, VAST, Hanoi under the guidance of the Assoc.Prof.Pham Duc khue.
VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY, HANOI VNU UNIVERSITY OF SCIENCE FACULTY OF PHYSICS - Nguyen Thanh Luan STUDY OF THE CHARACTERISTICS OF PHOTONUCLEAR REACTION ON 141Pr INDUCED BY 50-, 60-, 70- MeV BREMSSTRAHLUNG Submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Bachelor of Science in Nuclear Technology (Advanced Program) Hanoi - 2017 VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY, HANOI VNU UNIVERSITY OF SCIENCE FACULTY OF PHYSICS - Nguyen Thanh Luan STUDY OF THE CHARACTERISTICS OF PHOTONUCLEAR REACTION ON 141Pr INDUCED BY 50-, 60-, 70- MeV BREMSSTRAHLUNG Submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Bachelor of Science in Nuclear Technology (Advanced Program) Supervisor: Assoc Prof Pham Duc Khue Hanoi - 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ - Nguyễn Thành Luân NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA PHẢN ỨNG QUANG HẠT NHÂN TRÊN BIA 141Pr GÂY BỞI CHÙM BỨC XẠ HÃM NĂNG LƯỢNG CỰC ĐẠI 50-, 60-, 70- MeV Đệ trình việc hồn thành yêu cầu để nhận cử nhân ngành công nghệ hạt nhân (Hệ tiên tiến) Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Phạm Đức Khuê Hà nội - 2017 LỜI CẢM ƠN Em muốn gửi lời biết ơn chân thành đến thầy khoa Vật lý nói chung mơn Cơng nghệ hạt nhân nói riêng dạy dỗ, hướng dẫn tạo điều kiện tốt cho em suốt năm học đại học Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy giáo hướng dẫn PGS TS Phạm Đức Khuê tận tình bảo, giúp đỡ em suốt trình em học tập, thực tập nghiên cứu hồn thành khóa luận Em xin cảm ơn thầy, cán Trung tâm Vật lý hạt nhân, Viện Vật lý giúp đỡ tạo điều kiện cho em thời gian thực khóa luận Em xin gửi lời cảm ơn đến đề tài nghiên cứu NAFOSTED mã số 103.04-2015.73, chủ nhiệm thầy GS.TS Nguyễn Văn Đỗ, cung cấp số liệu thực nghiệm ban đầu để em phân tích số liệu cho khóa luận Cuối cùng, động viên, cổ vũ bạn bè gia đình giúp đỡ lớn mặt tinh thần suốt q trình làm khóa luận với em Em muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến họ Sinh viên Nguyễn Thành Luân CONTENTS TÓM TẮT NỘI DUNG KHÓA LUẬN INTRODUCTION .2 CHAPTER 1: PHOTONUCLEAR REACTIONS 1.1 Photonuclear reactions .4 1.2 Nuclear isomer and isomeric ratio 12 1.3 TALYS code 13 1.4 Bremsstrahlung 16 CHAPTER 2: METHODOLOGY AND EXPERIMENT 18 2.1 Methodology 18 2.1.1.Determination of photoreaction yield and isomeric yield ratio 18 2.1.2 Determination of the correction factors 26 2.1.3 Calculation of reaction yield and isomeric yield ratio using TALYS code 27 2.2 Experiment .28 2.2.1 The Bremsstrahlung source 28 2.2.2 The sample irradiation 30 2.2.3 The gamma-ray spectroscopy system 32 2.2.4 The gamma spectrum analysis 36 CHAPTER 3: RESULTS AND DISSCUSSIONS 43 3.1 Isomeric yield ratio of 137mgCe .43 3.2 The 141Pr(γ,xn) 141-xPr reaction .46 CONCLUSIONS .51 REFERENCES 52 Nguyen Thanh Luan Undergraduate Thesis TĨM TẮT NỘI DUNG KHĨA LUẬN Khóa luận với đề tài “Nghiên cứu số đặc trưng phản ứng quang hạt nhân bia 141 Pr gây chùm xạ hãm 50-, 60-, 70- MeV” trình bày kết thí nghiệm nghiên cứu phản ứng quang hạt nhân bia Praseodymium (Pr) gây chùm photon hãm lượng cao máy gia tốc electron tuyến tính 100 MeV Trung tâm gia tốc Pohang (PAL), Hàn Quốc Khóa luận tập trung vào việc phân tích số liệu thực nghiệm để nhận diện hạt nhân sản phẩm, xác định suất lượng phản ứng sinh nhiều nơtron natPr(γ,xn)141-xPr (x số nơtron phát ra) tỉ số suất lượng tạo cặp hạt nhân đồng phân Ce Phương pháp nghiên cứu dựa 137m,g việc kích hoạt kết hợp với đo phổ gamma Các phép đo phổ thực nhiều lần với thời gian chiếu khác thời gian đo khác với khoảng cách phù hợp để ghi nhận đồng vị có thời gian sống khác giảm thiểu sai số thống kê sai số hình học Phổ gamma ghi nhận hệ phổ kế bán dẫn gecmani siêu tính khiết HPGe có độ phân giải lượng cao Việc nhận diện sản phẩm phản ứng vào lượng, cường độ tia gamma đặc trưng thời gian bán rã đồng vị tạo thành Suất lượng tỷ số đồng phân xác định dựa số đếm đỉnh phổ gamma Các số liệu hạt nhân lấy từ sở liệu hạt nhân quốc tế tin cậy, cập nhật Để tăng độ xác kết đo, hiệu chỉnh tự hấp thụ, hiệu ứng trùng phùng tổng, can nhiễu xạ thực Bên cạnh đó, khóa luận cịn thực tính tốn suất lượng tỷ số đồng phân sử dụng chương trình TALYS Kết thực nghiệm thu tỷ số suất lượng đồng phân tương ứng với chùm xạ hãm lượng cực đại 50-, 60-, 70-MeV, 0.96 ± 0.17, 1.50 ± 0.23 1.75 ± 0.44 Kết tương đối phù hợp với kết thu từ tính TALYS Đối với phản ứng nat Pr(γ,xn) 141-xPr ghi nhận số nơtron phát (x) lên tới xác định suất lượng chúng, đồng thời so sánh suất lượng tương tính TALYS cho thấy có sư phù hợp tốt Bên cạnh đó, khóa luận xây dựng hàm giải tích mơ tả phụ thuộc suất lượng tương đối vào số neutron phát Sai số kết thực nghiệm đánh giá vào khoảng 15-25% Các kết thu có ý nghĩa việc đóng góp số liệu hạt nhân mới, góp phần làm sáng tỏ chế phản ứng quang hạt nhân vùng lượng cao (E>30 MeV) Nguyen Thanh Luan Undergraduate Thesis INTRODUCTION The experiment of the work reported in this thesis was performed using the 100 MeV electron linac of the Pohang Accelerator Laboratory, POSTECH, Korea The results were obtained at the Institute of Physics, VAST, Hanoi under the guidance of the Assoc Prof Pham Duc Khue Due to the lack of information about photonuclear reaction mechanisms with higher incident photon energies of Giant Dipole Resonance, the goal of the experiment is to extend measurements and to study the characteristics of the photonuclear reaction at higher incident photon energies, 𝐸𝐸𝛾𝛾 =50-, 60-, 70- MeV on the nature Praseodymium target induced by the Bremsstrahlung Praseodymium is a rare earth element in lanthanide series It is a soft, silvery, malleable and ductile metal It is valued for its magnetic, electrical, chemical, and optical properties It is too reactive to be found in native form It has many applications in science and technology So far, many authors have studied about the photonuclear reaction on praseodymium, and from 1950s, many studies have been published Nevertheless, most of them involved the photoneutron reaction, in which neutrons are removed Some of them used bremsstrahlung source to study about angular distributions of photoneutron as G.A.Price et al (Phys Rev,1954)[1], or fine structure in the photoneutron spectra as K.G.MCNeill et al (CJP, 1970)[2] or the photoneutron cross-sections for the 141 Pr(γ,n) such as T.K.Deague, R.J.J.Stewart (Nucl Phys A,1972)[3] and S.N.Belyaev et al (IZV,1995)[4] Most of these studies are in the Giant Dipole Resonance energy range (E