DSpace at VNU: Nghiên cứu tỷ số suất lượng đồng phân của phản ứng hạt nhân 116Cd(γ,n)115m,gCd sau vùng năng lượng cộng hưởng khổng lồ

Nghiên cứu tỷ số suất lượng đồng phân phản ứng hạt nhân 116Cd(γ,n)115m,gCd sau vùng lượng cộng hưởng khổng lồ Lại Văn Thắng Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Vật lý Luận văn Thạc sĩ ngành: Vật lý nguyên tử, hạt nhân lượng cao; Mã số: 60 44 05 Người hướng dẫn: TS Phạm Đức Kh Năm bảo vệ: 2012 Abstract Trình bày mơ ̣t số đ ặc trưng phản ứng quang hạt nhân, tươ ̣ng đồng phân hạt nhân tỷ số đồng phân Nghiên cứu nguyên lý hoạt động máy gia tốc electron tuyế n tính , chế tạo bức xa ̣ hãm t máy gia tốc giới thiệu máy gia tốc Linac 100 MeV Pohang, Hàn Quốc Phân tích nguyên lý c phương pháp kích hoạt phóng xa ̣ và ghi nhâ ̣n ph ổ gamma, thiế t lâ ̣p mố i liên ̣ giữa số đế m diê ̣n tić h đin̉ h phổ gamma và các t ham số thực nghiê ̣m Một số biện pháp hiệu chỉnh nhằm nâng cao độ xác phép đo Trình bày thí nghiệm và phân tích sớ liê ̣u xác định tỷ số suất lượng đồng phân c phản ứng quang hạt nhân 116 115m,g Cd(γ,n) Cd, nghiên cứu sự phu ̣ thuô ̣c tỷ số đồng phân vào lượng bức xa ̣ ham ̃ Keywords Vật lý nguyên tử; Vật lý; Hạt nhân; Phản ứng hạt nhân Content CHƢƠNG I: PHẢN ỨNG QUANG HẠT NHÂN VÀ HẠT NHÂN ĐỜNG PHÂN 1.1 Mơ ̣t sớ đă ̣c trƣng của phản ƣ́ng quang ̣t nhân 1.1.1 Phân loa ̣i phản ứng quang hạt nhân Định nghĩa phản ứng quang hạt nhân, tóm tắt lý thuyết phản ứng quang hạt nhân phân loại phản ứng quang hạt nhân theo lượng photon kích thích 1.1.2 Hiê ̣n tượng cợng hưởng khở ng lồ Nêu định nghĩa tượng cộng hưởng khổng lồ, đưa công thức ứng với vùng lượng cộng hưởng khổng lồ 1.1.3 Cơ chế giả đơtron Nêu đặc trưng chế giả đơtron, nêu điều kiện xay chế giả đơtron 1.2 Hạt nhân đồng phân Định ngĩa hạt đồng phân vật lý Nêu lý thuyết tượng hạt đồng phân Đưa sơ đồ trình tạo hạt đồng phân 1.3 Tỷ sớ đờng phân Nêu lý thuyết tính tốn tỷ sớ đờng phân đới với mơ hình thống kê khác Tỷ số tiết diện đồng phân tỷ số tiết diện tạo thành trạng thái đồng phân (σm) trạng thái không bền (σg): IR  m g Trạng thái đồng phân trạng thái khác spin hạt nhân , nên tỷ số đồ ng phân thường đươ ̣c biể u diễn là tỷ số tiế t diê ̣n ta ̣o thành tra ̣ng th có spin cao trạ ng thái có spin thấp : IR  high low Chương 2: Phương pháp thực nghiệm 2.1 Nguồn photon hãm từ máy gia tốc Linac 2.1.1 Nguyên lý hoạt động của máy gia tố c linac Nêu nguyên lý lịch sử đời máy gia tốc Linac 2.1.2 Cơ chế ta ̣o photon hãm tƣ̀ máy gia tớ c electron Nêu mơ hình phương pháp tạo photon hãm từ máy gia tốc electron Đưa phương trình tốn học chế tạo photon từ máy gia tốc với mức lượng khác Mơ tả q trình lượng electron vật chất 2.1.3 Máy gia tốc linac 100 MeV Pohang, Hàn quốc Giới thiệu máy gia tốc Linac 100MeV Pohang, Hàn quốc Đưa sơ đồ máy, ảnh chụp mơ tả cấu tạo máy 2.2 Phƣơng pháp kích hoạt và đo phổ Gamma 2.2.1 Nguyên lý phƣơng pháp kích hoạt phóng xa.̣ Nêu chất phương pháp kích hoạt phóng xạ Phân loại q trình xảy kích hoạt mẫu Xây dựng hệ thống cơng thức cho phép xác định hoạt độ phóng xạ detector 2.2.2 Ghi nhận và phân tích phổ gamma 2.2.2.1 Hê ̣ phổ kế gamma Nêu cấu tạo hệ phổ kế gamma đại Giới thiệu mơ hình hệ phổ kế gamma sử dụng luận văn Đưa cơng thức bảng tính tốn hiệu suất ghi phổ kế gamma 2.2.2.2 Phân tích phổ Gamma Nêu mục đính việc phân tích phổ gamma Xây dựng hàm đỉnh phổ 2.2.3 Một số biện pháp nâng cao độ xác phép đo 2.2.3.1 Hiệu chỉnh can nhiễu phóng xạ Nêu chất việc hiệu chỉnh can nhiễu phóng xạ Nêu cách can nhiễu phóng xạ sử lý luận văn 2.2.3.2 Hiệu ứng hấp thụ tia gamma mẫu Nêu chất hiệu ứng hấp thụ tia gamma mẫu Xây dựng phương trình việc hiệu chỉnh hấp thụ tia gamma mẫu Tính tốn hiệu chỉnh hấp thụ tia gamma luận văn 2.2.3.3 Hiệu ứng cộng đỉnh Định nghĩa nêu chất tượng cộng đỉnh Tính toán hiệu ứng cộng đỉnh mẫu tương ứng với luận văn CHƢƠNG 3: XÁC ĐỊNH TỶ SỐ SUẤT LƢỢNG ĐỜNG PHÂN 3.1 Thí nghiệm xác định tỷ sớ suất lƣợng đờng phân Đưa mơ hình thí nghiệm Nêu đặc trưng mẫu phóng xạ dùng luận văn Nêu bảng thơng số thí nghiệm 3.2 Nhận diện đờng vị phóng xạ và phản ứng hạt nhân Nhận diện 16 đồng vị phóng xạ sau phản ứng Xây dựng mơ hình phân rã đồng vị phóng xạ dùng luận văn Xác định đỉnh phóng xạ đồng vị tính tốn luận văn 3.3 Xác định tỷ số suất lƣợng đồng phân thực nghiệm 3.3.1 Xây dựng biểu thức thực nghiệm xác định tỷ số suất lượng đồng phân Xây dựng công thức thực nghiệm xác định tỷ số suất lượng đồng phân Đưa sơ đồ phân rã 3.4.2 Xác định tỷ số suất lượng đồng phân Xác định tỷ số suất lượng đồng phân mẫu phóng xạ luận văn So sánh tỷ số suất lượng đồng phân tính toán với tác giả khác KẾT LUẬN Với mu ̣c đích nghiên c ứu sự phu ̣ thuô ̣c vào lươ ̣ng của tỷ số suất lượng cặp đồng phân 115m,gCd tạo thành từ phản ứng quang hạt nhân 116Cd(γ,n)115m,gCd, luâ ̣n văn đ ã thu đươ ̣c mô ̣t số kế t quả chính sau: - Nghiên cứu tổ ng quan về bức xa ̣ ham ̃ , phản ứng quang hạt nhân vùng lươ ̣ng thấ p và trung bình, khái niệm đồ ng phân ̣t nhân tỷ sớ đờ ng phân ̣t nhân - Tìm hiểu nguồn phát photon hãm máy gia tốc electron tuyế n tiń h , cụ thể máy gia tốc linac 100 MeV ta ̣i Pohang, Hàn Quốc - Tìm hiểu phương pháp kỹ thuật thực nghiệm Phương pháp kích hoạt phóng xạ đo phổ gamma với đêtectơ bán dẫn sử dụng nghiên cứu thực nghiệm xác định tỷ số suất lượng đồng phân Đã tìm hiểu quy trình thí nghiệm trực tiếp phân tích đánh giá số liệu - Đã nhâ ̣n diê ̣n đươ ̣c 16 đồ ng vi ̣phóng xa ̣ ta ̣o thành mẫu Cd chiế u với chùm 115mg bức xa ̣ ham Cd và 104m,gAg, còn ghi nhận ̃ , có că ̣p đờ ng phân là 111m 110m đồng phân khác là ̣t nhân Cd và Ag - Xác định đươ ̣c bằ ng thực nghiê ̣m tỷ số suất lượng đồng phân phản ứng quang hạt nhân 116Cd(γ,n)115m,gCd gây chùm bức xa ̣ ham ̃ lươ ̣ng cực đa ̣i 50 MeV, 60MeV, 70 MeV máy gia tố c electron tuyế n tiń h Kế t quả thực nghiê ̣m thu đươ ̣c là 03 số liê ̣u về tỷ số suấ t lươ ̣ng ta ̣o că ̣p đồ ng phân 115m,g Cd, với các giá tri ̣là : 0.172±0.015; 0.169±0.014; 0.178±0.014 lượng xạ hãm 50, 60 70 MeV tương ứng Các kết nghiên cứu cho thấy vùng lư ợng sau cộng hưởng khổng lồ tỷ số suất lượng đồng phân thay đổ i không đáng kể Số liệu thực nghiệm thu phù hơ ̣p với các kế t tác giả khác công bố phản ánh đúng chế phản ứng quang ̣t nhân Cho đến nghiên cứu tỷ số suất lượng đồng phân vùng lượng sau cộng hưởng khổng lồ còn Do vâ ̣y, số liệu thực nghiê ̣m thu đươ ̣c có ý nghĩa bổ sung số liệu vùng lượng xạ hãm 40 MeV Góp phần tìm hiểu thêm chế phản ứng hạt nhân ứng dụng lĩnh vực chế tạo đồng vị, tính tốn che chắn an tồn hạt nhân, an toàn xạ, References Tiếng Việt: [1] Nguyễn Văn Đỗ Các phương pháp phân tích hạt nhân NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Hà Nội, 2004 [2] Đặng Huy Uyên Vật lý hạt nhân đại cương NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội (2005) [3] Phạm Đức Khuê Tập bài giảng "Máy gia tốc hạt", Hà Nội 2010 Tiếng Anh: [4] K N Mukhin Experimental Nuclear physics Mir Publishers, Moscow, (1987) [5] W.R Leo Techniques for Nuclear and Particle physics experiments Springer Verlarg Berlin Heidelberg, 1994 [6] D.J S Findlay Applications of photonuclear reactions Nucl Inst and Meth B 50 (1990) 314 [7] M Yuly, J Mittelstaedt and E.R Kinney A test of high-energy electron bremsstrahlung calculation Nucl Inst and Meth A488, 2002 [8] J.R.Wu and C.C.Chang Pre-equilibrium particle decay in the photonuclear reactions Phys Rev C 16 (1977) 1812 [9] J.R Huizenga and R Vandenbosch Interpretation of isomeric cross-section ratios for (n,γ) and (γ,n) reactions Phys Rev 120 (1960) 1305 [10] Vanska, R.Rieppo The experimental isomeric cross-section ratio in the nuclear activation technique Nucl Inst and Meth 179 (1981) 525-532 [11] D Kolev Studies of some iosmeric yield ratios produced with bremsstrahlung Appl Radia Isot 49 (1998) 989 [12] Nguyen Van Do, Pham Duc Khue and Kim Tien Thanh, Md Shakilur Rahman, Kyung-Sook Kim, Guinyun Kim, Youngdo Oh, Hee-Seock Lee, Moo- Hyun Cho, In Soo Ko, and Won Namkung Isomeric yield ratios in the photoproduction of 52m,gMn from natural iron using 50-, 60-, 70-MeV, and 2.5 GeV bremsstrahlung J Radioanal Nucl Chem 283 (2010) 683-690 [13] Nguyen Van Do, Pham Duc Khue, Kim Tien Thanh , Tran Hoai Nam, MD Shakilur Rahman, Guinyun Kim, Youngdo Oh, Hee-Seock Lee, Moo-Hyun Cho, In Soo Ko, and Won Namkung Measurement of isomeric yield ratios for the 44m,g Sc isomeric pairs produced from 45Sc and natTi targets at 50-, 60-, and 70-MeV Bremsstrahlung J Radioanal and Nucl Chem 287 (2011) 813-820 [14] K Debertin and R.G Heimer Gamma and X ray spectrometry with semiconductor detectors North-Holland Elsevier, New-York, 1988 [15] H.S Kang, Y J Han, J Y Huang, S H Nam, W Namkung Current status and R&D plan of PAL test Linac Proceedings of LINAC, 2002, Gyeongju, Korea [16] Richard B Fiestone Table of Isotopes Wiley-Interscience, 1996 [17] V O Zheltonozhsky, A.M.Savrasov Investigation of the near-threshold (g,n) reaction on the 116Cd and 121Sb nuclei Izv Rossiiskoi Akademii Nauk, Ser.Fiz 74 (2010) 871 Exfor Data Bank [18] A G Belov, Yu P Gangrsky, A P Tonchev, N P Balanov Excitation of Isomeric States 1h-11/2 in Reactions Yadernaya Fizika, 59 (1996) 585 Exfor Data Bank [19] N.A.Demekhina, A.S.Danagulyan,G.S.Karapetyan Isomeric ratio analysis in (g,n) and (g,p) reactions at giant-resonance energy range Yadernaya Fizika, 65 (2002) 390 Exfor Data Bank [20] M.G Davydov, V.G.Magera, A.V.Trukhov, E.M.Shomurodov Isomeric ratios of the photonuclear reactions yields for gamma-activation analysis Atomnaya Energiya, 58 (1985) 47 Exfor Data Bank [21] T.D.Thiep, T.T.An, N.T.Khai, N.T.Vinh, P.V.Cuong, A.G.Belov and O.D.Maslov The Isomeric Ratios in Some Photonuclear Reactions (,n), (,p), (,2n) and (,np) Induced by Bremsstrahlungs With End-Point Energies in the Giant Dipole Resonance Region J Phys Ele Part and Atom Nucl Lett (2009) 209 Website: [22] http://physics.nist.gov/ [23] http://ie.lbl.gov/toi/ [25] http://atom.kaeri.re.kr/ [25] http://depni.sinp.msu.ru/ ... xác định tỷ số suất lượng đồng phân Đưa sơ đồ phân rã 3.4.2 Xác định tỷ số suất lượng đồng phân Xác định tỷ số suất lượng đồng phân mẫu phóng xạ luận văn So sánh tỷ số suất lượng đồng phân tính... suất lượng đồng phân vùng lượng sau cộng hưởng khổng lồ còn Do vâ ̣y, số liệu thực nghiê ̣m thu đươ ̣c có ý nghĩa bổ sung số liệu vùng lượng xạ hãm 40 MeV Góp phần tìm hiểu thêm chế phản ứng hạt. .. nhận ̃ , có că ̣p đờ ng phân là 111m 110m đồng phân khác là ̣t nhân Cd và Ag - Xác định đươ ̣c bằ ng thực nghiê ̣m tỷ số suất lượng đồng phân phản ứng quang hạt nhân 116Cd(γ,n)115m,gCd gây