Trang chủ / Tài liệu miễn phí / Luận Án Tiến Sĩ Vật Lý

Khả Năng Xác Định Các Mức Trung Gian Được Tạo Ra Từ Chuyển Dời Sơ Cấp Bằng Thực Nghiệm (Khả Năng Xác Định Các Hệ Số Rẽ Nhánh).

cấp. Kết quả được trình bày trong bảng 3.9 chứng tỏ khả năng xác định sự rẽ nhánh của phương pháp rất lớn.

Bảng 3.9: Khả năng xác định các mức trung gian được tạo ra từ chuyển dời sơ cấp bằng thực nghiệm (khả năng xác định các hệ số rẽ nhánh).


Năng lượng Gate (keV)

Các tia gamma trùng phùng (keV)

5542

328, 509, 596, 857, 870, 1041, 1204, 1302, 1473, 1725,

1917, 2008, 2120, 2251, 2406

Mức dưới

Mức tương ứng

2482

2156, 1975, 1888, 1627, 1614, 1443, 1280, 1182, 1011, 759,

567, 476, 364, 233, 78

Năng lượng Gate* (keV)

Các tia gamma trùng phùng* (keV)

78,7

961

181,5

857,6; 912; 961; 1588

278,1

857,6; 1039,2; 1118

476,3

1521

490,4

1093,6

602,6

1076,2

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 118 trang tài liệu này.

Ứng dụng phương pháp cộng biên độ các xung trùng phùng nghiên cứu phân rã gamma nối tầng của hạt nhân YB và SM trên lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt - 12

Ghi chú: * Số liệu tham khảo từ [23,27].

III.2. Hoàn thiện sơ đồ phân rã và đánh giá mật độ mức riêng phần

Để hoàn thiện sơ đồ phân rã của một hạt nhân cần phải biết được tất cả các kiểu phân rã của hạt nhân từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản, số liệu của tất cả các phương pháp đo cần được kết hợp với nhau. Có các kiểu ghi đo bức xạ khác nhau như trùng phùng beta-gamma, trùng phùng gamma-gamma, đo đối trùng giảm phông,… Ngoài ra, các dải năng lượng ghi nhận, hiệu suất ghi được sử dụng trong từng cấu hình đo cũng là vấn đề được lưu ý và kết hợp. Kinh nghiệm cho thấy rằng, không thể có một phương pháp thực nghiệm nào, có thể cung cấp đầy đủ thông tin về kiểu phân rã, hay thông tin về tất cả các trạng thái kích thích của hạt nhân.

Sự bổ sung thêm các trạng thái kích thích trung gian và chính xác thêm các tham số mô tả trong các mẫu sẽ là cơ sở để đánh giá số liệu hạt nhân trong những vùng năng lượng chưa đo được hoặc khó khăn khi tạo ra các bia giàu đồng vị để nghiên cứu. Dưới đây chúng ta sẽ kết hợp số liệu các trạng thái

kích thích trung gian thứ nhất từ thư viện số liệu (Nuclear Data Sheets) để đánh giá mật độ mức các trạng thái kích thích trung gian tạo ra sau các dịch chuyển sơ cấp từ mức kích thích Bn trong hạt nhân 172Yb và hạt nhân 153Sm.

Bảng 3.10: Các mức kích thích trung gian thứ nhất được tạo ra sau dịch chuyển gamma sơ cấp từ phản ứng 171Yb(nth,γ)172Yb.

1764,9

4220,3*

4730,1*

5318,9*

6124,6*

1787,1

4233,0*

4736,2*

5342,2*

6169,8*

1792,9

4252,8*

4759,1*

5351,1*

6225,0*

1808,7

4264,6*

4764,9*

5391,3*

6410,3*

2009,0

4271,7*

4813,8*

5411,5*

6420,5*

2022,1

4278,4*

4843,7*

5420,3*

6542,4*

2195,0

4300,1*

4878,0*

5430,7*

6552,1

2330,0

4305,1*

4888,7*

5436,4*

6553,0*

2873,4

4338,4*

4899,2*

5443,55*

6558,9

3389,1

4349,6*

4920,6*

5459,7*

6614,1*

3506,2

4362,3*

4944,5*

5472,2*

6724,4

3539,8

4378,9*

4982,5*

5480,0*

6735,4

3667,8*

4385,0*

4999,1*

5484,3*

6819,4

3767,8*

4391,8*

5017,8*

5495,1*

6820,6*

3854,9

4432,4*

5025,5*

5515,3*

6864,3*

3856,5*

4449,3*

5033,9*

5538,8*

6901,3*

3941,1*

4462,0*

5059,4*

5555,1*

6904,2

3957,2*

4475,9*

5076,2*

5621,3

6923,1

3963,1*

4513,3*

5102,8*

5630,7*

6929,6

3975,9*

4524,6*

5131,9*

5643,6*

6948,6

3998,5*

4529,0*

5147,0*

5677,2*

6976,2*

4010,5*

4554,2*

5157,4*

5690,9*

7027,3

4028,6*

4592,9*

5174,9*

5702,2*

7062,1

4034,4*

4611,4*

5184,6*

5706,9*

7155,7

4056,3*

4631,7*

5200,7*

5791,2*

7165,6

4063,6*

4637,8*

5211,2*

5824,8*

7416,5

4091,7*

4652,6*

5231,6*

5915,9*

7427,2

4102,0*

4658,6*

5237,8*

5943,2*

7514,2

4111,0*

4672,7*

5242,4*

5972,6*

7524,2

4142,9*

4684,7*

5252,9*

6009,6*

7547,2

4163,0*

4710,8*

5271,9*

6062,5*

7940,4*

4199,8*

4719,1*

5286,4*

6100,0*


Ghi chú: * Số liệu trùng với số liệu tham khảo từ thư viện (Nuclear Data Sheets), đơn vị keV.

T h u c ng hie m Lam k hop

Lam k h op T inh to an

eV

Số liệu mật độ mức của 172Yb sau khi kết hợp đã trở nên đầy đủ hơn nhưng công thức mẫu khí Fermi có dịch chuyển ngược chỉ cho sự mô tả phù hợp trong dải từ 2 5,5 MeV sau khi các tham số đã được điều chỉnh. Kết quả làm khớp được trình bày trong hình 3.8 và bảng 3.11.



30


25


20


15

Thực nghiệm

Làm khớp

10 Làm khớp

Tính toán


5


0

1 2 3 4 5 6 7 8

M e V


Hình 3.8: Đồ thị biểu diễn mật độ mức của 172Yb, ■ là số liệu thực nghiệm; — là đường làm khớp số liệu mật độ mức theo phân đoạn; ··· là làm khớp toàn dải số liệu mât độ mức; - - - là mật độ mức tính theo các tham số tham khảo.


Bảng 3.11: Các giá trị tham số mô tả mật độ mức thu được từ quá trình làm khớp thực nghiệm của 172Yb.



Tham số

Giá trị tham

khảo [15,39]

Dải 2÷5,5 MeV

Dải 5,5÷8 MeV

Dải 2÷8 MeV

Giá trị

Sai số

Giá trị

Sai số

Giá trị

Sai số

a

6,76

17,58

1,83

0,69

4,21

1,86

0,10

0,32

0,12

0,09

0,17

-1,86

0,01

0,02

0,52

0,53

1,70

-3,22

0,01

0,02

0,18

2

χR


1,47

0,26

14,83

Bảng 3.12: Các mức kích thích trung gian thứ nhất được tạo ra sau dịch chuyển gamma sơ cấp từ phản ứng 152Sm(nth,γ)153Sm.

6,6*

1924,5*

3842,1

4623,3

5121,4

35,4*

1933,4*

3877,8

4639,0

5146,5

127,1*

2496,2*

3928,2

4641,6

5182,7

276,4*

2642,4*

3936,6

4656,3

5198,3

321,0*

2980,9

3945,0

4658,8

5227,5

355,2*

3157,1

3962,6

4661,2

5230,0

361,6*

3243,7

3993,9

4663,2

5255,2

405,0*

3272,5

4014,7

4666,9

5263,3

414,9*

3288,7

4043,9

4672,3

5275,5

481,2*

3296,6

4048,4

4676,4

5290,2

584,1*

3310,6

4072,3

4688,6

5348,6

630,2*

3321,9

4084,9

4692,0

5380,7

647,6*

3330,7

4108,5

4694,3

5383,1

695,3*

3376,1

4113,1

4697,5

5385,2

734,7*

3381,7

4116,7

4701,8

5419,7

750,2*

3384,2

4173,1

4753,8

5462,9

916,5*

3544,0

4222,5

4757,0

5506,1

984,0*

3556,5

4302,1

4760,6

5525,6

1004,0*

3636,8

4307,4

4769,5

5532,1

1018,0*

3642,6

4372,0

4810,5

5545,4

1110,1*

3649,0

4384,0

4861,9

5576,0

1170,8*

3660,7

4441,9

4898,7


1223,4*

3685,2

4457,2

4951,7


1322,3*

3688,4

4462,9

4991,3


1343,7*

3705,9

4477,3

5021,0


1362,4*

3708,6

4506,4

5025,3


1393,6*

3725,8

4518,1

5028,3


1399,7*

3757,3

4525,8

5041,4


1526,6*

3780,1

4562,0

5048,2


1557,4*

3830,4

4607,68

5105,1


Ghi chú: * Số liệu trùng với số liệu tham khảo từ thư viện (Nuclear Data Sheets), đơn vị keV.

Số liệu mật độ mức của 153Sm (bảng 3.12) được bổ sung thêm gần 90 mức ở vùng năng lượng trên 2 MeV. Khi mô tả mật độ mức theo công thức của mẫu khí Fermi có dịch chuyển ngược, sự phù hợp cũng chỉ xảy ra trong vùng năng lượng từ 3 5,5 MeV sau khi có sự điều chỉnh các tham số. Kết quả làm khớp được trình bày trong hình 3.9 và bảng 3.13.


50

Thực nghiệm

45 Làm khớp

40 Làm khớp

Tính toán

35


30


25


20


15


10


5


0

0 1 2 3 4 5 6

M e V

Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn mật độ mức của 153Sm, ■ là số liệu thực nghiệm;

— là đường làm khớp số liệu mật độ mức theo phân đoạn; - - - là làm khớp

toàn dải số liệu mât độ mức; ··· là mật độ mức tính theo các tham số tham khảo.


T h u c n g h ie m L a m k h o p

L a m k h o p T in h t o a n

MeV

Bảng 3.13: Các giá trị tham số mô tả mật độ mức thu được từ quá trình làm khớp thực nghiệm của 153Sm.


Tham số

Giá trị tham khảo [15,39]

Dải 3 ÷ 5,5 MeV

Dải 0 ÷ 6 MeV

Giá trị

Sai số

Giá trị

Sai số

a

5,64

16,20

-1,10

0,47

2,48

-2,00

0,07

0,02

0,07

0,48

2,46

-2,00

34,10

0,07

0,28

2

χR


2,90

77,60

Sau khi bổ sung thêm các số liệu thực nghiệm (31 mức với 172Yb và 34 mức với 153Sm). Mật độ mức của 172Yb được mô tả rất phù hợp với mẫu khí Fermi có dịch chuyển ngược hoặc bằng mẫu nhiệt độ không đổi trong vùng năng lượng từ 2 ÷ 6 MeV. Ở năng lượng kích thích cao hơn cho đến Bn dù có sự bổ sung thêm các mức kích thích từ thực nghiệm này song mật độ mức vẫn giảm rõ rệt, đòi hỏi phải sử dụng giá trị khác của tham số mật độ mức. Theo các dự đoán của lý thuyết có xảy ra sự suy giảm mật độ mức ở vùng năng lượng cao

và vùng năng lượng từ 5,5 ÷ 6,0 MeV là giới hạn của các hiệu ứng tập thể bắt

đầu ảnh hưởng mạnh lên giá trị của tham số mật độ mức.

Với hạt nhân 153Sm kết quả hoàn toàn khác, mật độ mức của 153Sm khá phù hợp với thực nghiệm trong vùng 3 ÷ 6 MeV. Ngoài các vùng năng lượng trên cần phải có các mô tả khác hoặc có thể còn cần thêm các thông tin thực nghiệm chính xác về mật độ mức thực nghiệm trong các vùng năng lượng này.

III.3. Kết luận


Phần này trình bày những kết quả thu được trong quá trình nghiên cứu ứng dụng phương pháp cộng biên độ các xung trùng trong nghiên cứu phân rã gamma nối tầng của 172Yb và 153Sm gồm:

Kết quả chính:


- Hệ thống thực nghiệm như kênh nơtron, hệ che chắn bảo vệ bức xạ, các giá trị đo đạc thực nghiệm để đánh giá chất lượng của chùm nơtron và của hệ che chắn đã được trình bày. Kết quả cho thấy quá trình nhiệt hoá và chuẩn trực chùm nơtron, quá trình thiết kế và chế tạo hệ che chắn bảo bệ bức xạ, giảm phông đã được tiến hành tốt và phù hợp với yêu cầu đặt ra của thí nghiệm.

- Hai cấu hình của hệ phổ kế cộng biên độ các xung trùng sử dụng khối trùng phùng và sử dụng TAC cùng các kết quả kiểm tra, đánh giá trên nguồn và bia đồng vị đã được trình bày. Các kết quả kiểm tra đã cho thấy sự thành công của quá trình lắp đặt thiết bị cũng như thiết kế hệ thống. Như vậy, phương pháp cộng biên độ các xung trùng phùng dùng trong nghiên cứu phân rã gamma nối tầng đã được triển khai thành công tại Việt Nam.

- Quá trình thu thập và xử lý số liệu của hai đồng vị 172Yb và 153Sm từ số liệu phân rã đến các tham số mô tả mật độ mức kích thích của các hạt nhân này.

Đánh giá:


- Các hạt nhân biến dạng có cấu trúc phức tạp, nucleon ngoài cùng chịu tác động của nhiều loại tương tác hơn so với các hạt nhân trung bình. Điều này đã được kiểm chứng qua các nghiên cứu thực nghiệm trong [8] khi nghiên cứu phân rã gamma nối tầng sau khi bắt nơtron nhiệt của các hạt nhân 59Ni, 28Al, 239U, 49Ti, 182Ta cho thấy rõ sự khác nhau về cấu trúc và các hiệu ứng tập thể đã ảnh hưởng lên tham số mật độ mức qua sự suy giảm rõ rệt của các mức và cường độ dịch chuyển gamma khi thay đổi từ các hạt nhân trung bình sang các hạt nhân nặng và biến dạng nặng.

- Các kết quả thu được là cơ sở tốt để kiểm chứng các giá trị của tham số mật độ mức cũng như đánh giá các mẫu đang được sử dụng để tính mật độ mức hiện nay. Những số liệu thực nghiệm bổ sung đã làm kết quả thực nghiệm trở nên phù hợp hơn với lý thuyết trong trường hợp hạt nhân 172Yb. Năng lượng tới hạn của các quá trình xảy ra sự phá vỡ các liên kết làm giảm mật độ mức bắt đầu vào khoảng 6 MeV. Với hạt nhân 153Sm sai số của thực nghiệm còn khá lớn khi nghiên cứu cấu trúc mức của hạt nhân này ở vùng năng lượng thấp, đòi hỏi phải có sự đánh giá lại một cách hệ thống hạt nhân này. Hiện tượng bẻ gãy liên kết đôi trong hạt nhân này không được phát hiện giống như trong trường hợp của 172Yb. Tuy nhiên sự khác nhau này hoàn toàn có thể hiểu được khi năng lượng liên kết Bn của hai hạt nhân này chênh nhau khá lớn.

KẾT LUẬN CHUNG


Các nghiên cứu trong luận án đã đạt được những kết quả chính sau đây:


1. Đã xây dựng được hệ thiết bị che chắn, dẫn dòng nơtron cho triển khai nghiên cứu phân rã gamma nối tầng trên lò phản ứng hạt nhân với chi phí thấp, hiệu quả che chắn cao và sai số hình học đo thấp. Các giá trị về suất liều ở khu vực kênh hoàn toàn đảm bảo an toàn cho người làm thí nghiệm. Chùm nơtron tại vị trí đặt bia mẫu có tỉ số Cd là 900, thông lượng, kích thước và phông bức xạ hoàn toàn thích hợp cho việc bố trí thí nghiệm nghiên cứu phân rã gamma nối tầng hoặc phân tích kích hoạt nơtron gamma tức thời.

2. Đã triển khai và lắp đặt thành công hệ đo cộng biên độ các xung trùng phùng trong nghiên cứu phân rã gamma nối tầng trên chùm nơtron của lò phản ứng với hai cấu hình sử dụng khối trùng phùng và sử dụng TAC. Đây là hệ thống thiết bị tốt cho nghiên cứu và đào tạo cán bộ làm vật lý hạt nhân thực nghiệm (4 cán bộ đã bảo vệ luận văn thạc sỹ, 3 nghiên cứu sinh đang làm việc với hệ đo), là cơ sở để triển khai các hệ thống đo đạc sử dụng nhiều đetectơ. Sự thành công của phương pháp cũng là cơ sở để ứng dụng phương pháp trùng phùng sự kiện-sự kiện sang các lĩnh vực khác ngoài số liệu và cấu trúc hạt nhân.

3. Đã xây dựng được chương trình xử lý số liệu Gacasd 1.0 chạy trong môi trường Windows như hiệu chỉnh code số liệu, tìm phổ tổng, các phổ nối tầng bậc hai, hiệu chỉnh hiệu suất, chọn lựa các cặp sự kiện trùng phùng theo năng lượng và thời gian. Xây dựng được các chương trình sắp xếp sơ đồ phân rã, tính mật độ mức thực nghiệm và lý thuyết. Đã thu thập được các số liệu làm cơ sở cho hiệu chỉnh hệ thống trên các nguồn đồng vị và bia đồng vị.

Xem tất cả 118 trang.

Ngày đăng: 09/11/2022
Trang chủ Tài liệu miễn phí