CHƢƠNG III PHẢN ỨNG HẠT NHÂN TRÊN MÁY GIA TỐC
3.4. Ứng dụng để chuẩn hóa năng lượng chùm ion của máy gia tốc
3.4.1. Cơ sở lựa chọn phản ứng hạt nhân 27Al(p,γ)28Si
Đối với máy gia tốc tĩnh điện thì một vấn đề quan trọng trước tiên cần phải biết là năng lượng chính xác của ion được gia tốc và độ rộng của phân bố năng lượng của nó. Thơng thường, thơng tin về năng lượng của chùm ion được xác định qua các đại lượng trung gian liên quan đến các tham số của máy gia tốc. Tuy nhiên, giá trị năng lượng tính bằng phương pháp này cho độ chính xác khơng cao, đặc biệt cho các nghiên cứu đòi hỏi cần phải biết năng lượng của chùm ion với độ chính xác cao. Khi nghiên cứu phản ứng hạt nhân, năng lượng của chùm ion tới đập vào bia sẽ quyết định toàn bộ động học của phản ứng hạt nhân. Nếu năng lượng của chùm ion tới khơng được biết với độ chính xác cao thì sai số của các đại lượng vật lý sẽ rất lớn. Vì vậy, việc xác định chính xác năng lượng của chùm ion sau khi ra khỏi buồng gia tốc đóng vai trị vơ cùng quan trọng và là điều kiện tiên quyết của nhiều thí nghiệm.
Chuẩn năng lượng cho máy gia tốc là xây dựng sự phụ thuộc của năng lượng chùm ion được gia tốc vào hiệu điện thế trong buồng gia tốc dùng để gia tốc chùm ion. Thơng thường có thể mơ tả sự phụ thuộc này bằng một đa thức. Số điểm thực nghiệm dùng để xây dựng đa thức này càng nhiều thì độ chính xác của đường chuẩn năng lượng càng cao.
Trong nghiên cứu vật lý hạt nhân thực nghiệm dùng các chùm hạt tích điện từ máy gia tốc, thơng thường năng lượng được chuẩn thông qua các phản ứng hạt nhân cộng hưởng đã biết, ở đó các mức năng lượng của hạt nhân hợp phần đã được nghiên cứu rất kỹ và được biết với độ chính xác đủ cao. Trong số các phương pháp chuẩn năng lượng cho máy gia tốc [10], phương pháp sử dụng phản ứng hạt nhân cộng hưởng của 27Al(p,γ)28Si được sử dụng nhiều hơn cả và đã trở thành gần như một phương pháp kinh điển [57].
Sau khi lắp đặt xong máy gia tốc 5SDH-2 Pelletron tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, thì việc chuẩn hóa năng lượng của chùm ion
của máy gia tốc cũng đã được thực hiện [66]. Công việc này cũng tương tự như các phịng thí nghệm khác trên thế giới đã làm [9, 10, 57, 66, 32]. Thông thường để chuẩn năng lượng cho máy gia tốc, người ta hay sử dụng các phản ứng hạt nhân cộng hưởng mạnh.
Một số phản ứng hạt nhân cộng hưởng mạnh có thể dùng để chuẩn năng lượng cho máy gia tốc được cho trong Bảng 3.4 [62].
Bảng 3.4. Một số phản ứng hạt nhân cộng hưởng mạnh
TT Phản ứng cộng hƣởng Năng lƣợng proton (keV)
1 19F(p,α)16O 340,46 ± 0,04 2 19F(p,α)16O 872,11 ± 0,02 3 27Al(p,γ)28Si 991,88 ± 0,04 4 13C(p,γ)14N 1747,6 ± 0,9 5 13C(p,n)13N 3235,7 ± 0,7 6 7Li(p,n)7Be 1880,6 ± 0,07 7 19F(p,n)19Ne 4234,3 ± 0,8 8 27Al(p,n)27Si 5796,9 ± 3,8
Trong số các phản ứng cộng hưởng trên, thì phản ứng 27Al(p,γ)28Si đã được sử dụng trong luận án này vì những ưu điểm sau: đỉnh cộng hưởng mạnh, có rất nhiều đỉnh cộng hưởng và đã được nghiên cứu kỹ lưỡng chi tiết trong dải năng lượng của proton từ 0,2 đến vài MeV [9, 25, 27]. Ngồi ra về bố trí thí nghiệm cũng dễ thực hiện hơn so với các phản ứng khác.