Luận văn Thạc sĩ Lê Văn Hải
1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
LÊ VĂN HẢI
NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 108Pd(n,γ)109Pd GÂY BỞI
NƠTRON NHIỆT
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – 2015
Luận văn Thạc sĩ Lê Văn Hải
2
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
LÊ VĂN HẢI
NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 108Pd(n,γ)109Pd GÂY BỞI
NƠTRON NHIỆT
Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử
Mã số: 60440106
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS.TS. NGUYỄN VĂN ĐỖ
Hà Nội – 2015
Luận văn Thạc sĩ Lê Văn Hải
3
LỜI CÁM ƠN
Trong quá trình học tập và làm việc để hoàn thành đƣợc bản luận văn thạc sĩ
ngành Vật lý hạt nhân tại Trung tâm Vật lý hạt nhân, Viện Vật lý - Viện Hàn lâm Khoa
học Việt Nam, em xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến GS.TS. Nguyễn Văn Đỗ. Nhờ sự
hƣớng dẫn, chỉ bảo tận tình của Thầy mà em đã học hỏi đƣợc nhiều kiến thức về lý
thuyết Vật lý hạt nhân cũng nhƣ Vật lý hạt nhân thực nghiệm.
Em xin gửi lời cám ơn đến TS. Phạm Đức Khuê và các cán bộ của Trung tâm Vật
lý hạt nhân đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em rất nhiều trong suốt quá trình học
tập và nghiên cứu để thực hiện luận văn này.
Em xin chân thành cám ơn đề tài nghiên cứu cơ bản NAFOSTED, mã số 103.04-
2012.21 do GS.TS. Nguyễn Văn Đỗ làm chủ nghiệm đã cho phép sử dụng các số liệu
thực nghiệm để thực hiện luận văn.
Em xin cám ơn thầy cô thuộc bộ môn Vật lý hạt nhân cũng nhƣ khoa Vật lý -
Trƣờng ĐHKHTN - ĐHQG Hà Nội, đã dạỵ bảo em trong quá trình học tập tại trƣờng.
Cuối cùng. em xin đƣợc dành tất cả những thành quả trong học tập của mình dâng
tặng những ngƣời thân yêu trong gia đình, những ngƣời luôn bên cạnh động viên và giúp
đỡ em vƣợt qua mọi khó khăn.
Hà Nội, tháng........năm 2015
TÁC GIẢ LUẬN VĂN
LÊ VĂN HẢI
Luận văn Thạc sĩ Lê Văn Hải
4
DANH MỤC BẢNG BIỂU
STT
TÊN BẢNG
TRANG
Bảng 1.1
Các thông số đối với một số chất làm chậm
16
Bảng 2.1
Đặc trƣng của các mẫu Pd, Au và In
29
Bảng 2.2
Chế độ kích hoạt mẫu
31
Bảng 2.3
Giá trị các hệ số làm khớp đối với Detector HPGe (ORTEC)
35
Bảng 2.4
Giá trị thông lƣợng nơtron đƣợc nhiệt hóa tại các vị trí của mẫu In
trên hình 2.5
43
Bảng 3.1
Các thông số của phản ứng 108Pd(n,γ)109Pd , 197Au(n,γ)198Au, và
115In(n,γ)116mIn
46
Bảng 3.2
Các hệ số hiệu chỉnh chính đƣợc sử dụng để xác định tiết diện bắt
nơtron nhiệt
47
Bảng 3.3
Hệ số tự chắn đối với nơ tron nhiệt và hệ số tự hấp thụ của các tia
gamma sử dụng để đo hoạt độ của các mẫu Pd và Au
47
Bảng 3.4
Các nguồn sai số trong xác định tiết diện nơtron nhiệt
48
Bảng 3.5.
Tiết diện bắt nơtron nhiệt của phản ứng 108Pd(n,γ)109Pd
49
Luận văn Thạc sĩ Lê Văn Hải
5
DANH MỤC HÌNH VẼ
STT
TÊN HÌNH
TRANG
Hình 1.1
Định luật bảo toàn xung lƣợng trong phản ứng a + A → b +B
7
Hình 1.2
Các mức năng lƣợng kích thích của hạt nhân hợp phần
11
Hình 1.3
Sơ đồ tán xạ đàn hồi của nơtron lên hạt nhân trong hệ tọa độ
phòng thí nghiệm (a) và hệ tọa độ tâm quán tính (b)
13
Hình 1.4
Sơ đồ tính δ
15
Hình 1.5
Sơ đồ phân rã hạt nhân của phản ứng bắt nơtron
19
Hình 1.6
Sự phụ thuộc của tiết diện bắt nơtron vào năng lƣợng
23
Hình 2.1
Máy gia tốc electron tuyến tính 100 MeV tại Pohang, Hàn Quốc
26
Hình 2.2
Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của máy gia tốc tuyến tính 100 MeV
26
Hình 2.3
Cấu tạo của bia Ta và hệ làm chậm nơtron
27
Hình 2.4
Phân bố năng lƣợng nơtron đối với bia Ta có và không đƣợc làm
mát bằng nƣớc, và so sánh với phân bố Maxwellian tại nhiệt độ
hạt nhân = 0.45 MeV
28
Hình 2.5
Sơ đồ sắp xếp vị trí mẫu
30
Hình 2.6
Bố trí thí nghiệm kích hoạt mẫu trên bề mặt hệ làm chậm nơtron
bằng nƣớc
30
Hình 2.7
Sơ đồ hệ phổ kế gamma
31
Hình 2.8
Đƣờng cong hiệu suất ghi đỉnh quang điện của Detector bán dẫn
HPGe (ORTEC) sử dụng trong nghiên cứu
36
Hình 2.9
Sự phụ thuộc của hoạt độ phóng xạ vào thời gian kích hoạt (ti), thời
gian phân rã (td) và thời gian đo (tc)
38
Hình 3.1
Phổ gamma đặc trƣng của mẫu Pd đƣợc kích hoạt bởi nơtron nhiệt
với thời gian kích hoạt 160 phút, thời gian phơi 376 phút, thời gian
đo 30 phút
44
Hình 3.2
Phổ gamma đặc trƣng của mẫu Au đƣợc kích hoạt bởi nơtron nhiệt
với thời gian kích hoạt 160 phút, thời gian phơi 330 phút, thời gian
đo 10 phút
45
Hình 3.3
Phổ gamma đặc trƣng của mẫu In đƣợc kích hoạt bởi nơtron nhiệt
với thời gian kích hoạt 160 phút, thời gian phơi 344 phút, thời gian
đo 200 giây
45
Hình 3.4
Sơ đồ phân rã đã đơn giản của 109Pd ( năng lƣợng: keV)
46
Hình 3.5
Tiết diện bắt nơtron nhiệt của phản ứng 108Pd(n,γ)109Pd biểu diễn
theo thang thời gian
50