LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn
Lêi c¶m ¬n
§Ó hoµn thµnh hÕt kho¸ häc cao häc vµ lµm luËn v¨n tèt nghiÖp, t«i xin
bµy tá lßng biÕt ¬n s©u s¾c cña m×nh tíi tÊt c¶ c¸c thÇy c« gi¸o trong Khoa
VËt Lý vµ Phßng Sau §¹i Häc-Tr−êng §¹i Häc Khoa Häc Tù Nhiªn-§¹i Häc
Quèc Gia Hµ Néi, ®Æc biÖt lµ c¸c thÇy ë Bé m«n VËt Lý H¹t Nh©n ®· tËn t×nh
truyÒn ®¹t cho t«i nh÷ng kiÕn thøc v« cïng quý b¸u vµ tËn t×nh gióp ®ì t«i
trong qu¸ tr×nh häc tËp t¹i tr−êng, trong ®ã ThÇy Ph¹m §×nh Khang lµ ng−êi
®· trùc tiÕp h−íng dÉn t«i trong qu¸ tr×nh lµm luËn v¨n tèt nghiÖp.
T«i còng xin bµy tá lßng biÕt ¬n s©u s¾c tíi Ban l·nh ®¹o ViÖn Nghiªn
Cøu H¹t Nh©n §µ L¹t vµ Phßng VËt Lý-§iÖn Tö H¹t Nh©n, n¬i t«i ®· lµm
thùc nghiÖm ®o ®¹c vµ xö lý sè liÖu trong b¶n luËn v¨n.
Qua ®©y t«i còng xin ch©n thµnh c¶m ¬n tíi tÊt c¶ c¸c b¹n trong líp cao
häc VËt Lý kho¸ 2004-2006 vµ c¸c b¹n trong nhãm chuyªn ngµnh VËt Lý H¹t
Nh©n, nh÷ng ng−êi ®· gióp ®ì t«i trong qu¸ tr×nh häc tËp. §ång thêi t«i còng
xin göi lêi c¶m ¬n tíi b¹n bÌ vµ gia ®×nh ®· ®éng viªn t«i trong suèt qu¸ tr×nh
häc tËp.
Hµ Néi ngµy th¸ng 06 n¨m 2006.
NguyÔn Xu©n Kiªn
Líp cao häc vËt lý ngµnh vËt lý h¹t nh©n
1
LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn
môc lôc
Ch−¬ng I Mét sè ®Æc tr−ng trung b×nh cña h¹t nh©n ë tr¹ng th¸i kÝch thÝch vµ
sù ph¸t triÓn cña ph−¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng (SACP)
……………………………………………………………………………….. 5
I.1. TÝnh to¸n c−êng ®é chuyÓn dêi nèi tÇng …………………………………5
I.2. Mét sè ®Æc trung trung b×nh vÒ cÊu tróc h¹t nh©n………………………...6
I.2.1. MËt ®é møc h¹t nh©n……………………………………………………6
I.2.2. §é réng møc vµ hµm lùc ……………………………………………...10
I.3. C¸c ph−¬ng ph¸p ghi ®o gamma kinh ®iÓn vµ vÊn ®Ò ph«ng……………14
I.4. Sù xuÊt hiÖn vµ ph¸t triÓn cña ph−¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng
phïng ………………………………………………………………………..15
Ch−¬ng II HÖ ®o céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng t¹i lß ph¶n øng h¹t nh©n
§µ L¹t ……………………………………………………………………….16
II.1. HÖ thèng dÉn dßng n¬tron ……………………………………………..16
II.2. HÖ thèng ®ãng më kªnh dÉn dßng n¬tron sè 3 …...……………………17
II.3. HÖ thèng n©ng vµ di chuyÓn ®Çu dß cña hÖ ®o SACP ………………….18
II.4. C¸c khèi chuÈn trùc, dÉn dßng vµ che ch¾n bøc x¹ ……………………19
II.5. HÖ ®o c«ng biªn ®é c¸c xung trïng phïng t¹i lß ph¶n øng h¹t nh©n §µ
L¹t …………………………………………………………………………...21
II.5.1. S¬ ®å khèi cña hÖ ®o SACP ………………………………………….21
II.5.2. Nguyªn t¾c lµm viÖc cña hÖ ®o SACP ……………………………….23
Ch−¬ng III. Lý thuyÕt x©y dùng s¬ ®å møc …………………………………29
III.1. Phæ tæng vµ phæ vi ph©n ………………………………………………29
III.1.1. Phæ tæng……………………………………………………………..29
III.1.2. Phæ vi ph©n ………………………………………………………….30
III.2. VÊn ®Ò hiÖu suÊt ghi cña detector …………………………………….31
III.3. ThuËt to¸n x©y dùng s¬ ®å møc ………………………………………34
III.3.1. ThuËt to¸n x©y dùng s¬ ®å møc nhê ph−¬ng ph¸p SACP …………..34
III.3.2. X©y dùng s¬ ®å ph©n r· dùa trªn sè liÖu tõ ph¶n øng (n,2γ) vµ (n,γ)..35
Líp cao häc vËt lý ngµnh vËt lý h¹t nh©n
2
LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn
III.3.3. X¾p xÕp vµo s¬ ®å c¸c møc chuyÓn dêi quan s¸t ®−îc trong ph¶n øng
(n,γ) mµ kh«ng quan s¸t ®−îc trong ph¶n øng (n,2γ)………………………..36
III.3.4. X¸c ®Þnh thø tù chuyÓn dêi trong c¸c chuyÓn dêi nèi tÇng ®¬n lÎ…..37
III.3.5. TÝnh to¸n sù c©n b»ng c−êng ®é chuyÓn dêi ë tr¹ng th¸i kÝch thÝch ®ñ
lín……………………………………………………………………………38
III.3.6. X¾p xÕp c¸c chuyÓn dêi tõ ph¶n øng (n,γ) mµ chóng kh«ng ®−a ®−îc
vµo s¬ ®å møc cña ph¶n øng (n,2γ)………………………………………….38
Ch−¬ng IV KÕt qu¶ thùc nghiÖm ……………………………………………40
IV.1. X©y dùng ®−êng cong hiÖu suÊt ghi …………………………………..40
IV.2. KÕt qña thùc nghiÖm ®èi víi Cl36……………………………………...42
IV.2.1. §−êng chuÈn n¨ng l−îng …………………………………………...42
IV.2.2. Phæ tæng vµ phæ vi ph©n …………………………………………….44
IV.3. KÕt qña thùc nghiÖm ®èi víi Ti49……………………………………...47
IV.3.1. §−êng chuÈn n¨ng l−îng …………………………………………...47
IV.3.2. Phæ tæng vµ phæ vi ph©n …………………………………………….49
KÕt LuËn …………………………………………………………………….53
Tµi liÖu tham kh¶o …………………………………………………………. 54
Phô lôc ………………………………………………………………………57
Líp cao häc vËt lý ngµnh vËt lý h¹t nh©n
3
LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn
Më §Çu
ViÖc nghiªn cøu cÊu tróc cña c¸c h¹t nh©n lµ mét lÜnh vùc rÊt khã kh¨n
vµ phøc t¹p c¶ viÖc ®o ®¹c thùc nghiÖm vµ tÝnh to¸n b»ng lý thuyÕt ®Æc biÖt lµ
khi nghiªn cøu c¸c h¹t nh©n cã n¨ng l−îng kÝch thÝch trong vïng 4 MeV tíi
Bn. Cã nhiÒu c¸ch kh¸c nhau ®Ó nghiªn cøu vÒ cÊu tróc h¹t nh©n ch¼ng h¹n
nh− th«ng qua c¸c ph¶n øng h¹t nh©n hoÆc th«ng qua ph©n r· phãng x¹ cña
chÝnh h¹t nh©n ®−îc nghiªn cøu. Trong khu«n khæ cña b¶n luËn v¨n nµy t«i ®·
tiÕn hµnh thu thËp sè liÖu chuyÓn dêi gamma nèi tÇng cña h¹t nh©n Cl36 ®−îc
t¹o thµnh tõ ph¶n øng Cl35(n,2γ)Cl36 vµ Ti49 ®−îc t¹o thµnh tõ ph¶n øng
Ti48(n,2γ)Ti49 th«ng qua ph¶n øng (n,2γ) nhê ph−¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c
xung trïng phïng (SACP). HÖ ®o céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng (SACP)
t¹i §µ L¹t thu thËp d÷ liÖu d−íi ®Ó l−u tr÷ vµ xö lý b»ng m¸y tÝnh. Ph−¬ng
ph¸p nµy cã −u ®iÓm lµ gi¶m ph«ng rÊt lín vµ tû sè diÖn tÝch ®Ønh trªn ph«ng
cao h¬n h¼n so víi c¸c lo¹i phæ kÕ th«ng th−êng. HÖ phæ kÕ céng biªn ®é c¸c
xung trïng phïng ®· ®−îc l¾p ®Æt vµ ®i vµo ho¹t ®éng t¹i viÖn nghiªn cøu h¹t
nh©n §µ L¹t tõ th¸ng 08/2005 vµ nhãm nghiªn cøu t¹i ®©y vÉn ®ang tiÕp tôc
c¶i tiÕn hÖ ®o ®Ó n©ng cao chÊt l−îng c¸c phÐp ®o. Môc ®Ých cña luËn v¨n lµ
t×m hiÓu vÒ ph−¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng t¹i lß ph¶n øng
h¹t nh©n §µ L¹t, sö dông hÖ ®o nãi trªn ®Ó tiÕn hµnh nghiªn cøu thùc nghiÖm
víi c¸c bia Cl35, Ti48 nh»m thu ®−îc c¸c phæ tæng, phæ vi ph©n øng víi c¸c
®Ønh tæng cã diÖn tÝch lín, x©y dùng s¬ ®å ph©n r· vµ tÝnh to¸n c−êng ®é
chuyÓn dêi nèi tÇng ®èi víi hai h¹t nh©n trªn.
Líp cao häc vËt lý ngµnh vËt lý h¹t nh©n
4
LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn
Ch−¬ng I
Mét sè ®Æc tr−ng trung b×nh cña h¹t nh©n ë
tr¹ng th¸i kÝch thÝch vµ sù ph¸t triÓn cña
ph−¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng.
Trong ch−¬ng nµy sÏ giíi thiÖu mét sè m« h×nh lý thuyÕt kh¸c nhau ®Ó
tÝnh mét sè ®Æc tr−ng trung b×nh cña h¹t nh©n ë tr¹ng th¸i kÝch thÝch nh−
c−êng ®é chuyÓn dêi γ nèi tÇng, mËt ®é møc, ®é réng møc vµ hµm lùc. Ngoµi
ra trong ch−¬ng nµy còng giíi thiÖu mét sè −u nh−îc ®iÓm cña c¸c hÖ phæ kÕ
gamma kh¸c nhau vµ sù ph¸t triÓn cña hÖ phæ kÕ céng biªn ®é c¸c xung trïng
phïng.
I.1. TÝnh to¸n c−êng ®é chuyÓn dêi nèi tÇng.
VÊn ®Ò tÝnh to¸n c−êng ®é chuyÓn dêi nèi tÇng ®· ®−îc ®Ò cËp ®Õn
trong c¸c luËn ¸n cña Sukhovoj A.M., Ph¹m §×nh Khang [a]... Tãm l−îc néi
dung cña vÊn ®Ò ®ã nh− sau:
C−êng ®é chuyÓn dêi nèi tÇng Iγγ liªn quan gi÷a møc ban ®Çu i vµ møc
cuèi f qua tr¹ng th¸i trung gian g theo ®−îc biÓu diÔn b»ng c«ng thøc sau:
()
(
)
(
)
fi
Cgfig
C
EEE
EEi ΓΓ
−
Γ
Γ
=
γγ
γγγ
, (1.1)
víi Γig vµ Γgf lµ ®é réng phãng x¹ riªng phÇn cña c¸c chuyÓn dêi γ cña tr¹ng
th¸i ®Çu vµ cuèi. Γi vµ Γf lµ ®é réng phãng x¹ toµn phÇn cña tr¹ng th¸i ®Çu vµ
tr¹ng th¸i cuèi. Eγ, (EC-Eγ) lµ n¨ng l−îng chuyÓn dêi s¬ cÊp, vµ n¨ng l−îng
chuyÓn dêi thø cÊp.
NÕu coi møc l lµ møc trung gian ®−îc t¹o nªn bëi c¸c chuyÓn dêi s¬ cÊp
cã n¨ng l−îng n»m trong kho¶ng tõ Eγ ®Õn Eγ + ∆E th× c−êng ®é chuyÓn dêi
tæng céng sÏ lµ:
()
(
)
(
)
∑∑
=ΓΓ
−
Γ
Γ
==∆ l
ggi
Cgfig
C
EEE
EEiI
1
,
γγ
γγγγγ
(1.2)
V× trong thùc nghiÖm kh«ng x¸c ®Þnh ®−îc trùc tiÕp ®−îc thø tù chuyÓn
dêi cña c¸c l−îng tö γ, nªn chuyÓn dêi víi n¨ng l−îng (EC-Eγ) cã thÓ lµ
Líp cao häc vËt lý ngµnh vËt lý h¹t nh©n
5