Nghiên cứu tỷ số suất lượng đồng phân của phản ứng hạt nhân 116cd(y,n)115m,g cd sau vùng năng lượng cộng hưởng khổng lồ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  - LẠI VĂN THẮNG 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 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HOCC HÀ NỘI - 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  - LẠI VĂN THẮNG NGHIÊN CỨU TỶ SỐ SUẤT LƯỢNG ĐỒNG PHÂN CỦA PHẢN ỨNG 116 115m,g HẠT NHÂN Cd(γ,n) Cd SAU VÙNG NĂNG LƯỢNG CỘNG HƯỞNG KHỔNG LỒ Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử, hạt nhân lượng cao Mã số: 60.44.05 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HOCC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS PHẠM ĐỨC KHUÊ HÀ NỘI - 2012 MỤC LỤC ̀ MỞ ĐÂU .1 CHƢƠNG PHẢN ỨNG QUANG HẠT NHÂN VÀHAṬ NHÂN ĐỒNG PHÂN 1.1 MôṭsốđăcC trƣng của phản ƣƣ́ng quang haṭnhân 1.1.1 Phân loaị phản ứng quang haṭ nhân 1.1.2 Hiêṇ tươngg̣ côngg̣ hưởng khổng lô 1.1.3 Cơ chế giả đơtron 1.2 Hạt nhân đồng phân 1.3 Tỷ số đồng phân 11 CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 15 2.1 Nguồn photon hãm từ máy gia tốc Linac 16 2.1.1 Nguyên lý hoạt động của máy gia tốc linac 16 2.1.2 Cơ chếtaọ photon hãm tƣ̀máy gia tốc electron 17 2.1.3 Máy gia tốc linac 100 MeV Pohang, Hàn quốc .23 2.2 Phƣơng pháp kích hoạt đo phổ Gamma .25 2.2.1 Nguyên lý của phƣơng pháp kích hoạt phóng xa.C .25 2.2.2 Ghi nhận vàphân tích phổ gamma 28 2.2.2.1 Hê g̣phổkếgamma 28 2.2.2.2 Phân tích phở Gamma .32 2.2.3 Một số biện pháp nâng cao độ xác của phép đo 33 2.2.3.1 Hiệu chỉnh can nhiễu phóng xạ 33 2.2.3.2 Hiệu ứng hấp thụ tia gamma mẫu 34 2.2.3.3 Hiệu ứng cộng đỉnh 34 ƣ́ ̀ CHƢƠNG 3: XÁC ĐỊNH TỶ SỐ SUÂT LƢƠNGC ĐƠNG PHÂN 37 3.1 Thí nghiệm xác định tỷ số suất lƣợng đồng phân 37 3.2 Nhận diện đồng vị phóng xạ phản ứng hạt nhân .39 3.3 Xác định tỷ số suất lƣợng đồng phân thực nghiệm 44 ƣ́ KÊT LUÂN 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 Luâṇ văn thacg̣ si k̃ hoa hocg̣ ̀ MỞĐÂU Một thông số quan trọng liên quan tới phản ứng haṭnhân cấu trúc h ạt nhân làtỷsốđ ồng phân Các nghiên cứu tỷ số đồng phân cung cấp thơng tin quan trọng góp phần làm sáng tỏ chế phản ứng hạt nhân, truyền mô men xung lươngg̣, phụ thuộc spin mật độ mức hạt nhân, bản chất hạt nhân kích thích cao, phân bố lượng spin chúng q trình khử kích thích Bên cạnh số liệu thực nghiệm tỷ số đồng phân rất cần thiết việc thiết kế thí nghiệm tính tốn hoạt độ mẫu, tối ưu hóa điều kiện thực nghiệm , ứng dụng thực tế số liệu tỷ số đồng phân sử dụng với nhiều phân tích kích hoạt, chế tạo đồng vị, che chắn phóng xạ, [9-13] Tỷ số đồng phân đươcg̣ đinḥ nghiã làtỷsốti ết diện phản ứng hạt nhân tạo thành trạng thái giảbền (metastable state) (σm) trạng thái bản không bền (ground state) (σg) Trạng thái đồng phân trạng thái bản thường rất khác spin , nên ty sốđồng phân thương đươcg̣ biểu diêñ la ty sốtiết diêṇ taọ trangg̣ thai co spin cao va trangg̣ thai co spin thấp ̀ Trong trương hơpg̣ bưc xa hg̣ am tinh chất liên tucg̣ vềnăng lươ g̣ ̀ phân đươcg̣ xác định thông qua tỷ số suất lượng phản ứng, IR = Yhigh Ylow [11-13] Luận văn với mucg̣ đich́ thực nghiên cứu thực nghiệm xác định tỷ số 116 115m,g suất lượng đồng phân phản ứng quang hạt nhân Cd(γ,n) Cd gây chùm bức xạ hãm lượng cực đại : 50, 60, 70 MeV nhằm nhằm taọ số liệu đóng góp vào thư viện số liệu hạt nhân , đồng thời với khảo sát phân bố tỷ số suất lượng đồng phân theo lượ ng se ̃góp phần làm rõ chế phản ứng quang hạt nhân vùng lượ khổng lồ ng sau côngg̣ hưởng Đối với phản ứng quang hạt nhân nói chung , đăcg̣ biêṭlàởvùng lượng sau cơngg̣ hưởng khởng lồ (>30 MeV), hiêṇ taịcác th ơng tin cịn rất haṇ chế, chế phản ứng chưa đươcg̣ hiểu biết môṭcách đầy đủ Các nghiên cứu vềtỷ số 116 115m,g suất lượng phản ứng quang hạt nhân Cd(γ,n) Cd vùng cộng hưởng khổng lồ đươcg̣ số tác giả thực [17-21] Tuy nhiên số liêụ cịn it́ vàcósư g̣ khác biệt rõ rệt , gần chưa có số liệu thực nghiệm Lại Văn Thắng Luâṇ văn thacg̣ si k̃ hoa hocg̣ vùng lượng cao Chính vậy, kết quả thu bản luận văn góp phần bở sung số liệu cho vùng lượng Măṭkhác Cad mi làmôṭ nguyên tốđươcg̣ sử nhiều , đăcg̣ biêṭlàtrong cơng nghê lg̣ ịphản ứng haṭnhân che chắn an toàn bức xa g̣, Do đó, kết quả nghiên cứu cịn có ý nghĩa thực tiễn nhất đinḥ Bản luận văn phần mở đầu kết luận , nơị dung trình bày chương: Chương I: Phản ứng quang hạt nhân hạt nhân đồng phân: Trình bày tóm tắt mơṭsốđặc trưng phản ứng quang hạt nhân, tươngg̣ đồng phân hạt nhân tỷ số đồng phân Chương II: Nguồn photon hãm từ máy gia tốc: Trình bày nguyên lý hoạt động máy gia tốc electron tuyến tinh ́ , chế tạo bức xa g̣hãm từ máy gia tốc giới thiệu máy gia tốc Linac 100 MeV Pohang, Hàn Quốc Chương III: Phương pháp kích hoạt đo phổ gamma: Trình bày ngun lý phương pháp kích hoạt phóng xạ ghi nhận phổ gamma, thiết lâpg̣ mối liên gg̣ iưa sốđếm diêṇ tich đinh phổgamma va cac tham sốthưcg̣ nghiêṃ Một ̃ số biện pháp hiệu chỉnh nhằm nâng cao độ xác phép đo Chương IV: Xác định tỷ số suất lượng đồng phân thực nghiệm: Trình bày thí nghiệm phân tích số liệu xác định tỷ số suất lượng đồng phân phản ứng 116 115m,g quang hạt nhân Cd(γ,n) Cd, nghiên cứu sư pg̣ hu g̣thuôcg̣ tỷsốđồng phân vào lượng bức xạ hãm Bản luận văn gồm 52 trang, 14 hình vẽ đồ thị, bảng biểu Thí nghiệm thực Trung tâm Gia tốc Pohang, Hàn Quốc Việc phân tích số liệu hồn thành bản luận văn thực Trung tâm Vật lý hạt nhân, Viện Vật lý Lại Văn Thắng Luâṇ văn thacg̣ si k̃ hoa hocg̣ CHƢƠNG PHẢN ỨNG QUANG HẠT NHÂN VÀ HẠT NHÂN ĐỒNG PHÂN 1.1 MôṭsốđăcC trƣng của phản ƣƣ́ng quang haṭnhân 1.1.1 Phân loaị phản ứng quang haṭ nhân Do bức xạ gamma sóng điện từ khơng mang điện tích nên vào vật chất không xảy nhiều va chạm không đàn hồi hạt mang điện Các tương tác chủ yếu bức xạ gamma với vật chất là: hiệu ứng hấp thụ quang điện, hiệu ứng Compton, hiệu ứng tạo cặp phản ứng quang hạt nhân T γA, Tiết diện tương tác toàn phần σ = σ phot + σ Com +σ pair + σ tiết diện hiệu ứng quang điện σ σCom ∝ tổng cộng phản ứng quang hạt nhân Hiệu ứng quang điện chế chủ yếu tương tác bức xạ gamma với vật chất vùng lượng thấp, tán xạ Compton chiếm vai trị vùng lượng trung bình, cịn hiệu ứng tạo cặp phản ứng quang hạt nhân ưu tiên vùng lượng cao [4] Phản ứng quang hạt nhân hấp thụ photon dẫn đến hình thành trạng thái hạt nhân hợp phần Các hạt nhân có thể phân rã theo nhiều cách, ví dụ phát xạ nơtron, proton loại hạt khác Điều kiện để phản ứng xảy lượng lượng tử γ cần phải lớn lượng tách hạt, gọi lượng ngưỡng phản ứng hạt nhân (E γ ≥ Eth ) Bức xạ gamma có thể t ạo từ nguồn phóng xa g̣ γ đồng vị, nhiên lượng tử γ thường có lư ợng thấp Để có chùm bức xạ gamma tới có lượng thơng lượng lớn, có thể dùng chùm bức xạ hãm máy gia tốc hạt Lý thuyết gi ải thích phản ứng quang hạt nhân đươcg̣ d ựa vào mẫu hấp thụ photon Mẫu phản ứng quang hạt nhân đề câpg̣ đ ến chế phản ứng quang hạt nhân khác bao gồm q trình kích thích quang hạt nhân ban đầu, cả phân rã hạt nhân kích thích bằng cách phát hạt tia gamma Cũng phản ứng hạt nhân tác dụng hạt tích điện nơtron, phản ứng quang hạt nhân phụ thuộc mạnh vào lượng chùm Z Lại Văn Thắng Luâṇ văn thacg̣ si k̃ hoa hocg̣ lượng tử gamma tới Tùy theo lượng gamma tới, phản ứng quang hạt nhân phát xạ nơtron, proton loại hạt khác tương ứng với nhiều loại phản ứng khác như: phản ứng đơn giản: (γ,n), (γ,p); phản ứng sinh nhiều nơtron: (γ,xn), phân hạch hạt nhân: (γ,f); phản ứng photospallation: (γ,xnyp); phản ứng tạo meson (γ,πxn), tượng phân mảnh (γ,fr)… Các q trình ph ản ứng quang hạt nhân là: cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ (giant dipole resonance, GDR) (E Rnucl Xem xét hai chế sau, hai chế có chút khác nhau: = Lại Văn Thắng Luâṇ văn thacg̣ si k̃ hoa hocg̣ 115m,g Từ sơ đồphân c ̃ căpg̣ đồng phân Cd (Hình 4.4) từ phở 115m π - gamma ghi nhâṇ đươcg̣ ta thấy , trạng thái đồng phân Cd (J = 11/2 ) có chu kỳ bán rã 44.6 ngày, phân rãβ- theo nhánh chính: nhánh (1) phân ̃ β- với xác xuất 0.02%, nhánh (2) 0.03%, nhánh (3) 0.9%, nhánh (4) 0.06% nhánh (5) π + 1.7% xuống mức lượng là: 1448.78 keV (J = 9/2 ), 1418.25 π + π + π + keV (J = 9/2 ), 1290.59 keV (J = 13/2 ), 1132.57 keV (J = 11/2 ), 933.78 keV π + (J = 7/2 ), với nhánh (6) π 115m Cd chuyển trực tiếp xuống 49In 115 trạng thái bền + với J = 9/2 xác suất 97% Với nhánh (1) phát tia gamma lượng 1448.78 keV chuyển xuống 115 trạng thái bền 49In , nhánh (2) hạt phát tia gamma lượng 484.47 keV chuyển xuống mức lượng 933.78 keV với xác suất 0.29% , nhánh (3) hạt phát tia gamma có lượng 1290.58 keV với xác suất 0.89%, phát photon có lượng 158.03 keV với xác suất 0.017% chuyển xuống trạng thái có mức lượng 1132.57 keV, nhánh (4) từ trạng thái có lượng 1132.57 keV phát tia gamma với lượng 1132.57 keV (0.0856%), nhánh (5) phát tia gamma lượng 933.78 keV (2 %) xuống trangg̣ thái bền 49In Với trạng thái bản không bền 115g π 115 + Cd (J = 1/2 ) phân rã β- theo π + nhánh xuống mức lượng: 1192.5 keV (J = 3/2 ), 1864.13 keV (Jπ = + π + π - π - 1/2 ), 828.58 keV (J = 3/2 ), 597.14 keV (J = 3/2 ), 336.24 keV (J = 1/2 ) π Nhánh (1) hạt từ trạng thái có lượng 1192.5 keV (J = 3/2) chuyển π + xuống trạng thái có lượng 828.58 keV (J = 3/2 ) giải phóng tia gamma có lượng 363.95 keV (xác suất 0.00864 %) π + Nhánh (2 ) hạt từ trạng thái có lượng 1864.13 keV (J = /21 ) chuyển π - xuống trạng thái có lượng 597.14 keV (J = 3/2 ) phát tia gamma có lượng 226.98 keV( xác suất 0.092%) Đồng thời phát gamma lượng 527.9 keV π - chuyển xuống trạng thái có lượng 336.24 keV (J = 1/2 ) π + Nhánh (3) hạt từ trạng thái có lượng 828.58 keV (J = 3/2 ) chuyển π - xuống trạng thái có lượng 336.24 keV (J = 1/2 ) phát tia gamma lượng 492.3 keV(xác suất 8.03%) π - Nhánh (4) hạt từ trạng thái có lượng 597.14 keV (J = 3/2 ) chuyển π - xuống trạng thái có lượng 336.24 keV (J = 1/2 ) phát tia gamma lượng 260.89 keV (xác suất 1.94 %) Lại Văn Thắng 43 Luâṇ văn thacg̣ si k̃ hoa hocg̣ π - Nhánh (5) mức lượng 336.24 keV (J = 1/2 ) phát tia gamma lượng 336.24 keV xuống trangg̣ thái bền 49In 115 Từ sơ đồ phân rã cho ta thấy, số tia gamma có xác suất rất nhỏ nên ta có thể bỏ qua q trình tính tốn Ở chúng ta xét tia gamma có xác suất đủ lớn để tạo thành đỉnh phổ Do vậy, luận văn chúng chú ý đến đỉnh sau: 260.89 keV(1.94%), 336.24 keV(45.9%), 492.3 keV (8.03%), 527.9 keV(27.45%), 158.03 keV (0.017%), 484.47 keV (0.29%), 933.8 keV(2%), 1290.58 keV (0.89%) 3.3 Xác định tỷ số suất lƣợng đồng phân thực nghiệm 3.3.1 Xây dưngg̣ biểu thức thực nghiệm xác định tỷ số suất lượng đông phân Xét hạt nhân với trangg̣ thái đồng phân vàmôṭtrangg̣ thái bản không bền đươcg̣ taọ phản ứng haṭnhân Trong trường hơpg̣ mâũ đươcg̣ chiếu xa g̣ mơṭdịng haṭđơn thìtỷsốđồng phân đươcg̣ biết làtỷsốtiết diêṇ đồng phân (ICSR) thường đươcg̣ đinḥ nghiã sau: ICSR = đây, σm(E) σg(E) tiết diện tạo thành trạng thái đồng phân (giả bền) trạng thái bản; E làđôngg̣ chùm haṭdùng đểkich́ hoaṭ Đểnhấn manḥ môṭthưcg̣ tếrằng trangg̣ thai đồng phân va trangg̣ thai ban co sư kg̣ hac rõ rệt ́ vềmăṭspin , tỷ số đồng phân thường biểu diễn tỷ số tiết diện để tạo cac trangg̣ thai có spin cao thấp, nghĩa là: ́ ́ ICSR = Trong thưcg̣ nghiêṃ, viêcg̣ đo suất lươngg̣ cua cac bản dê h ̃ ơn nhiều so vơi viêcg̣ đo tiết diêṇ cua chung Trong trường hợp bức xạ đơn năng, suất lươngg̣ cua phan ưng Y đo: N ́ 0i dùng để kích hoạt , σi tiết diện phản ứng , i làkýhiêụ thay thếcho spin cao hoăcg̣ thấp cua ca trangg̣ thai isomer va trangg̣ thai ban Trong thưcg̣ tếkhi lam thi nghiêm,g̣ thương co sư g̣thăng giang nhất đinḥ vềthông lươngg̣ cua dong haṭgây ̉ ̉ Lại Văn Thắng 44 Luâṇ văn thacg̣ si k̃ hoa hocg̣ phản ứng (sốhaṭchiếu tơi môṭđơn vi dg̣ iêṇ tich môṭđơn vi tg̣ gian Vềnguyên tắc cac đaịlươngg̣ nêu co thểkhông bằng đồng phân va trangg̣ thai ban thu đươcg̣ thông qua cac qua trinh chiếu xa g̣khac ̀ Tuy nhiên đểtranh kho khăn cho viêcg̣ tinh toan cho trương hơpg̣ trangg̣ thai đồng phân va trangg̣ thai ban đư ̀ phép chiếu xạ đồng thời Khi đó, tỷ số suất lượng đồng phân IR có giá trị với tỷsốtiết diêṇ đồng phân ICSR Đối với trường hợp sử dụng chùm bức xa hg̣ am ̃ , sư lg̣ iên tucg̣ phổ lươngg̣, tỷ số suất lươngg̣ đồng phân co thểđươcg̣ biểu diêñ môṭcach đơn gian thông qua cac gia tri sg̣ uất lươngg̣: ́ ́ vơi: E th Dạng phổ bức xạ hãm tương ứng với phân bố photon chiếu tới theo lươngg̣ nóvàđươcg̣ xác đinḥ bằng hàm số φ(Eγ) Eγmax lượng cưcg̣ đaịcủa bức xa hg̣ am ̃ ; Eth lượng ngưỡng phản ứ ng quang haṭnhân , N0 số hạt nhân bia Khi chùm photon tương tác với hạt nhân bia, sản phẩm tạo thành có thể trạng thái bản với hằng số phân rã λg trạng thái đồng phân v ới hằng số phân rã λm Hạt nhân phóng xạ trạng thái bản có thể hình thành theo hai cách: trực tiếp từ hạt nhân bia với tiết diện phản ứng σg gián tiếp thông qua hạt nhân trạng thái đồng phân Sơ đồ phân rã có dịch chuyển hai trạng thái mơ tả hình 4.5 (2) σm (1) P σg Hình 3.5 Sơ đồ phân rã theo hai nhánh có chuyển từ trạng thái đồng phân (2) xuống trạng thái không bền (3) hạt nhân phóng xạ, sau đó chuyển về hạt nhân bền (4) Lại Văn Thắng 45 Luâṇ văn thacg̣ si k̃ hoa hocg̣ Hạt nhân (3) có thể hạt nhân phóng xạ Nó sản phẩm phản ứng từ hạt nhân (1) và, sản phẩm gián tiếp qua trinh ̀ d ịch chuyển từ hạt nhân đồng phân (2) với xác suất dịch chuyển P Sư g̣taọ căpg̣ đồng phân haṭnhân va sư g̣phân ̀ thơi gian kich hoaṭt ̀ ́ đó: Nm Ng số hạt nhân ởtrangg̣ thái đồng phân vàtrangg̣ thái bản ; Y m Yg suất lượng phản ứng tương ứng với trạng thái đồng phân tr ạng thái bản, λm λg hằng số phân rã trạng thái ; P xác suất dịch chuyển từ trạng thái đồng phân xuống trạng thái bản Giải phương trình (4.6) (4.7), với thời gian chiếu t i, thời gian phơi tw, sử dụng đêtectơ HPGe có hiệu suất ghi ε, xác định số đếm tương ứng với hạt nhân trạng thái isome, Sm, ghi nhận khoảng thời gian tc là: số đếm ghi nhận tương ứng với hạt nhân trạng thái bản, Sg, là: Sg = Yg εg Ig Ag Bg Cg Dg + P vơi: ́ Am 1−e = 1−e 1−e Ag −λ τ m −λ T m −λ τ g = 1−e −λ T g Im Ig cường độ phát tia gamma; εm εg hiệu suất ghi đêtectơ tương ứng với trạng thái đồng phân bản; τ độ rộng xung; T chu kỳ xung Lại Văn Thắng 46 Luâṇ văn thacg̣ si k̃ hoa hocg̣ Tỷ số đồng phân xác định từ phương trình (4.8) (4.9) sau:  Y m IR ≡ Y   g Từ phương trình (4.10) cứ vào diêṇ tich ́ đinh̉ phổgamm a nhận tương ứng với đồng vị phóng xạ trạng thái đồng phân trạng thái bản xác định tỷ số tiết diện tạo thành trạng thái đồng phân trạng thái bản 3.4.2 Xác định tỷ số suất lượng đông phân Sau xác đinḥ đươcg̣ hoaṭđô g̣và thưcg̣ hiêṇ hiêụ chinh̉ cần thiết , tỷ số tiết diện đồng phân phản ứng 116 Cd(γ,n) 115m,g Cd xác định bằng 115 phương trình (4.10) Can nhiêũ cóđóng góp quan trongg̣ làđồng vi g̣ 20 phút, Eγ = 229.08 keV (18%)) tạo phả n ứng haṭnhân 115 Ag phân β ̃ - xuống 116 Ag (T1/2 = Cd(γ,p) 115 Ag, 115g Cd Hoạt độ đóng góp đánh giá khoảng 5% Tỷ số suất lượng đồng phân thu lượng cực đại photon tới 50 MeV, 60 MeV, 70 MeV là: 0.172±0.015; 0.169±0.014 0.178±0.014 Kết quả thực nghiệm số liệu tham khảo tỷ số tiết diện đồng phân 116 115m,g phản ứng quang hạt nhân Cd(γ,n) Cd với chùm bức xạ hãm có lượng cực đại 50 MeV, 60 MeV, 70 MeV đươcg̣ ghi ởbảng 4.5 Hình 4.6 minh họa kết quả nh MeV, 60 MeV, 70 MeV cung vơi cac sốliêụ tham khao ̀ 116 115m,g phân phản ứng Cd(γ,n) vùng từ MeV đến 70 MeV Cd theo lươngg̣ bức xạ hãm tới Lại Văn Thắng 47 Luâṇ văn thacg̣ si k̃ hoa hocg̣ 116 Bảng 3.5 Tỷ số suất lượng đồng phân phản ứng Cd(γ,n) vùng lượng cực đại xạ hãm từ MeV - 70 MeV 115m,g Cd Năm 1996 2009 2009 2009 2009 2009 2002 1985 2009 2011 2011 2011 Từ hình ta có thể nhận thấy, vùng lượng sau ngưỡng phản ứng tỷ số suất lượng đồng phân tăng nhanh theo lượng Ở vùng lượng cộng hưởng khổng lồ khoảng 20 MeV, tỷ số suất lượng đồng phân tăng châṃ dần vàgần đaṭbão hòa Hiện tượng gia tăng tỷ số đồng phân theo lượng vùng lượng thấp có thể tăng q trình truyền mômen xung lượng cho hạt nhân hợp phần Sự tăng chậm vùng lượng cao có thể hiểu đóng góp chế phản ứng hạt nhân trực tiếp phát hạt, hạt mang theo phần lớn lượng mômen góc Lại Văn Thắng 48 Luâṇ văn thacg̣ si k̃ hoa hocg̣ Ty so suat luong dong phan 0.40 116 Cd(γ ,n)115m,gCd 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Nang luong buc xa ham (MeV) Hình 3.6 Sự phụ thuộc tỷ số đồng phân phản ứng quang hạt nhân 116 115m,g Cd(γ,n) Cd vào lượng xạ hãm Kết quả thu phù hợp với số liệu mà tác giả khác cơng bố Ta có thể nhận thấy vùng lượng từ 30 - 80 MeV phản 116 115m,g ứng quang hạt nhân Cd(γ,n) Cd chưa có tác giả tính tốn tỷ số suất lượng đồng phân Do kết quả thu khóa luận có ý nghĩa nhất định việc bổ sung số liệu thực nghiệm cho vùng lượng này, nhất phản ứng 116 Cd(γ,n) 115m,g Cd Sai số kết quả thực nghiệm đánh giá khoảng 8%, chủ yếu nguồn sau: sai số thống kê số đếm đỉnh gamma (4%), sai số hiệu suất ghi đêtectơ (3%), sai số xử lý phổ gamma (3%), sai số hiệu ứng cộng đỉnh (1%); sai sốdo thăng giáng dòng bức xa g̣ kích hoạt (2%); sai sốtư hg̣ ấp thu g̣tia gamma mâũ (2%); sai số từ số liệu hạt nhân (3%), sai sốkhác (3%) Sai số tổng cộng xác định theo hàm truyền sai số Lại Văn Thắng 49 Luâṇ văn thacg̣ si k̃ hoa hocg̣ ƣ́ KÊT LUÂN Với mucg̣ đich́ nghiên c ứu sư g̣phu tg̣ huôcg̣ vào lươngg̣ lươngg̣ căpg̣ đồng phân 115m,g tỷ số suất Cd tạo thành từ phản ứng quang hạt nhân 116 Cd(γ,n)115m,gCd, bản luâṇ văn thu đươcg̣ môṭsốkết quảchinh́ sau: - Nghiên cứu tổng quan vềbức xa hg̣ am ̃ , phản ứng quang hạt nhân vùng lươngg̣ thấp vàtrung binh̀ , khái niệm đồng phân haṭnhân tỷsố đồng phân haṭnhân - Tìm hiểu nguồn phát photon hãm máy gia tốc electron tuyến tinh ,́ cụ thể máy gia tốc linac 100 MeV taịPohang, Hàn Quốc - Tìm hiểu phương pháp kỹ thuật thực nghiệm Phương pháp kích hoạt phóng xạ đo phở 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 - Đa n ̃ hâṇ diêṇ đươcg̣ 16 đồng vi g̣phóng xạ tạo thành mẫu Cd chiếu với chùm bức xa g̣ham ̃ , có căpg̣ đồng phân 115mg Cd 104m,g Ag, ngồi cịn ghi nhận đồng phân khác làhaṭnhân 111mCd và110mAg - Xác định đươcg̣ bằng thưcg̣ nghiêṃ tỷ số suất lượng đồng phân phản 116 115m,g ứng quang hạt nhân Cd(γ,n) Cd gây bơi chum bưc xa hg̣ am lươngg̣ cưcg̣ đaị50 MeV, 60MeV, 70 MeV may gia tốc electron tuyến tinh Kết quả thưcg̣ nghiêṃ thu đươcg̣ 03 sốliêụ vềtỷsốsuất lươngg̣ tạo cặp 115m,g đồng phân Cd, vơi cac gia tri lượng bưc xa hg̣ am 50, 60 70 MeV tương ưng Các kết nghiên cưu cho thấy vùng lượng sau cộng hưởng khổng lồ tỷ số suất lượng đồng phân thay đổi không kể phu hơpg̣ vơi cac kết qua cua cac tac gia khac đa đư ̀ đung chếphan ưng quang haṭnhân ́ Cho đến nghiên cứu tỷ số suất lượng đồng phân vùng lượng sau cộng hưởng khổng lồ cịn Do vâỵ, số liệu thưcg̣ nghiêṃ thu đươcg̣ có ý nghĩa bởsung sốliêụ vùng lươngg̣ bức xa hg̣ am ̃ 40 MeV Góp phần tìm hiểu thêm chế phản ứng hạt nhân có thể ứng dụng lĩnh vực chế tạo đồng vị, tính tốn che chắn an toàn hạt nhân, an toàn bức xạ, Lại Văn Thắng 50 Luâṇ văn thacg̣ si k̃ hoa hocg̣ TÀI LIỆU THAM KHẢO 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 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, MooHyun Cho, In Soo Ko, and Won Namkung Isomeric yield ratios in the 52m,g photoproduction of Mn 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 44m,g 45 nat the Sc isomeric pairs produced from Sc and Ti 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 Lại Văn Thắng 51 260.89 Luâṇ văn thacg̣ si ̃khoa hocg̣ [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) 116 121 reaction on the Cd and Sb 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 ( γ,n), (γ,p), (γ,2n) and (γ,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/ Lại Văn Thắng 52 ... VĂN THẮNG NGHIÊN CỨU TỶ SỐ SUẤT LƯỢNG ĐỒNG PHÂN CỦA PHẢN ỨNG 116 115m,g HẠT NHÂN Cd( γ,n) Cd SAU VÙNG NĂNG LƯỢNG CỘNG HƯỞNG KHỔNG LỒ Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử, hạt nhân lượng cao Mã số: 60.44.05... trị A Z Đồng phân hạt nhân không phải tượng gặp Mơt? ?phân tích thống kê phân b? ?của đồng phân theo sốnucleon cótrong chúng đưa đến kết luâṇ thúvi nhự sau Hạt nhân với số khối A lẻ có số lượng. .. Trình bày thí nghiệm phân tích số liệu xác định tỷ số suất lượng đồng phân phản ứng 116 115m,g quang hạt nhân Cd( γ,n) Cd, nghiên cứu sư pg̣ hu g̣thuôcg̣ ty? ?số? ?ồng phân vào lượng bức xạ hãm