intTypePromotion=3

Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu cấu trúc hạt nhân

Chia sẻ: Minh Van Thuan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:61

0
122
lượt xem
29
download

Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu cấu trúc hạt nhân

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu cấu trúc hạt nhân nhằm tìm hiểu về phương pháp cộng biên độ các xung trùng phùng tại lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt, sử dụng hệ đo nói trên để tiến hành nghiên cứu thực nghiệm với các bia Cl35, Ti48 nhằm thu được các phổ tổng, phổ vi phân ứng với các đỉnh tổng có diện tích lớn, xây dựng sơ đồ phân rã và tính toán cường độ chuyển dời nối tầng với hai hạt nhân trên.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu cấu trúc hạt nhân

  1. 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 1 ngµnh vËt lý h¹t nh©n
  2. 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 2 ngµnh vËt lý h¹t nh©n
  3. 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 3 ngµnh vËt lý h¹t nh©n
  4. 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 4 ngµnh vËt lý h¹t nh©n
  5. 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: Γig (Eγ )Γgf (EC − Eγ ) iγγ (Eγ , EC ) = (1.1) Γi Γ f 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: Γig (Eγ )Γgf (EC − Eγ ) ∆I γγ = ∑ iγγ (Eγ , EC ) = ∑ l (1.2) g =1 Γi Γg 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 5 ngµnh vËt lý h¹t nh©n
  6. LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn chuyÓn dêi s¬ cÊp, cßn chuyÓn dêi cã n¨ng l−îng Eγ lµ chuyÓn dêi thø cÊp. Khi ®ã, c−êng ®é ph©n r· γ nèi tÇng tæng céng lµ mét trong hai chuyÓn dêi cã n¨ng l−îng EC : 1 ⎡ l Γig (Eγ )Γgf (EC − Eγ ) l Γih (EC − Eγ )Γhf (Eγ )⎤ ∆I γγ (Eγ , EC ) = ∑ ⎢∑ +∑ ⎥ (1.3) 2 ⎢ g =1 ⎣ Γi Γg h=1 Γi Γh ⎥ ⎦ NÕu tÝnh ®Õn hÖ thøc: l = ∫ ρ(E g )dE g vµ k = ∫ ρ(E h dE h ) th× ta thu ®−îc: ∆E ∆E ( ) ( ∆E ⎡ Γig E γ Γgf E C − E γ ) ( ) ( ) Γih E C − E γ Γh E γ ⎤ ( ) ∆I γγ E γ , E C = 2 ∑⎢ Γi Γg ρg + Γi Γh ρh ⎥ (1.4) ⎢ ⎣ ⎥ ⎦ víi h lµ chØ sè cña møc trung gian t¹o nªn bëi chuyÓn dêi s¬ cÊp víi n¨ng l−îng (EC - Eγ) vµ lµ mËt ®é møc trung b×nh trong kho¶ng n¨ng l−îng ∆E. trong thùc nghiÖm, gi¸ trÞ ∆Iγγ(Eγ,EC) t−¬ng øng víi diÖn tÝch phæ vi ph©n trong kho¶ng n¨ng l−îng ∆E. Tæng c¸c gi¸ trÞ ∆Iγγ(Eγ,EC) theo c¸c møc trung gian kh¶ dÜ g vµ h ®−îc ký hiÖu lµ Iγγ. VËy Iγγ lµ tæng c−êng ®é cña tÊt c¶ c¸c ph©n r· γ nèi tÇng gi÷a tr¹ng th¸i compound i vµ tr¹ng th¸i cuèi f. Tõ biÓu thøc (1.4), ta dÔ dµng thÊy r»ng c−êng ®é tæng céng cña c¸c ph©n r· γ nèi tÇng ®−îc x¸c ®Þnh b»ng tÝch ®é réng phãng x¹ riªng phÇn víi mËt ®é møc d−íi n¨ng l−îng liªn kÕt cña n¬tron trong h¹t nh©n. Nh− vËy, ®Ó tÝnh gi¸ trÞ c−êng ®é cña ph©n r· nèi tÇng gi÷a tr¹ng th¸i compound vµ mét møc cuèi, cÇn ph¶i tÝnh gi¸ trÞ mËt ®é møc h¹t nh©n ë n¨ng l−îng ®· biÕt víi c¸c sè l−îng tö cô thÓ vµ ®é réng phãng x¹ riªng phÇn cña chuyÓn dêi gi÷a hai møc ®ã. I.2. Mét sè ®Æc trung trung b×nh vÒ cÊu tróc h¹t nh©n. I.2.1. MËt ®é møc h¹t nh©n. VÊn ®Ò mËt ®é møc h¹t nh©n ®· ®−îc Sokolov Iu.P. tr×nh bµy trong.... D−íi ®©y lµ quan ®iÓm chÝnh cña t¸c gi¶ vÒ vÊn ®Ò nµy: ViÖc m« t¶ mËt ®é møc tr¹ng th¸i h¹t nh©n víi c¸c ®Æc tr−ng l−îng tö x¸c ®Þnh lµ mét trong nh÷ng c«ng viÖc chÝnh cña vËt lý h¹t nh©n. HiÖn nay, Líp cao häc vËt lý 6 ngµnh vËt lý h¹t nh©n
  7. LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn viÖc tÝnh to¸n mËt ®é møc tr¹ng th¸i cña h¹t nh©n ®−îc thùc hiÖn b»ng mét sè ph−¬ng ph¸p sau ®©y: * Ph−¬ng ph¸p tæ hîp: Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc dùa trªn viÖc gi¶i bµi to¸n trÞ riªng, chóng ta sÏ thu ®−îc mËt ®é møc cña h¹t nh©n (sè tr¹ng th¸i trong mét kho¶ng n¨ng l−îng) nhê viÖc gi¶i bµi to¸n trÞ riªng nµy. Halmintonian cña h¹t nh©n cã d¹ng: ˆ ˆ ˆ ˆ H = H sp + H pair + H q (1.5) ˆ Víi H sp lµ thÕ h¹t nh©n mét h¹t m« t¶ tr−êng trung b×nh cña hÖ c¸c nucleon. ˆ H pair lµ phÇn t−¬ng t¸c cÆp trong kªnh h¹t-h¹t dÉn ®Õn t−¬ng quan cÆp d¹ng siªu ch¶y. ˆ H q lµ phÇn t−¬ng t¸c thÆng d− trong kªnh h¹t-lç trèng. Ph−¬ng ph¸p nµy cho phÐp tÝnh to¸n mËt ®é møc ë n¨ng l−îng kÝch thÝch bÊt kú trªn c¬ së ®· biÕt Hamiltonian cña h¹t khi nghiªn cøu c¸c tr¹ng th¸i kÝch thÝch thÊp. Tuy nhiªn, viÖc gi¶i ph−¬ng tr×nh nµy trªn thùc tÕ lµ rÊt khã. * Ph−¬ng ph¸p nhiÖt ®éng häc : Ph−¬ng ph¸p nµy dùa trªn viÖc x¸c ®Þnh entropi cña hÖ. NÕu chóng ta gi¶ thiÕt h¹t nh©n lµ mét hÖ c¸c h¹t c« lËp vµ ®−îc ®Æc tr−ng b»ng M+1 tÝch ph©n chuyÓn ®éng (M lµ sè th«ng sè tù do), th× sù liªn hÖ gi÷a mËt ®é tr¹ng th¸i P cña hÖ vµ entropi S cña hÖ ®−îc biÔu diÔn b»ng c«ng thøc sau: ⎡ S (q ) ⎤ P(q ) = exp ⎢ 1/ 2 ⎥ (1.6) ⎢ (2π ) ( M + 1) / 2 ⎣ ∆ ⎥ ⎦ §Ó x¸c ®Þnh P(q), ta cÇn x¸c ®Þnh entropi cña hÖ, nh−ng ®Ó lµm ®iÒu nµy ta cÇn ph¶i biÕt phæ tr¹ng th¸i cña hÖ (gi¶i bµi to¸n trÞ riªng víi Hamiltonian). Do vËy, biÓu thøc (1.6) kh«ng thÓ lµm c¬ së ®Ó tÝnh chÝnh x¸c gi¸ trÞ cña mËt ®é møc. * Ph−¬ng ph¸p b¸n vi m« : Líp cao häc vËt lý 7 ngµnh vËt lý h¹t nh©n
  8. LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn Ph−¬ng ph¸p nµy dùa trªn mét sè gi¶ thiÕt ®Ó lµm ®¬n gi¶n vÊn ®Ò h¬n: VÝ dô coi h¹t nh©n nãi trªn nh− mét hÖ h¹t khÝ tu©n theo ph©n bè Fermi. Trong nh÷ng mÉu lý thuyÕt nµy, ng−êi ta chó ý tíi c¸c hiÖn t−îng kh¸c nhau kh«ng liªn quan tíi tÝnh thèng kª nh− sù t−¬ng t¸c cÆp vµ dao ®éng bÒ mÆt cña h¹t nh©n. Víi nh÷ng gi¶ thiÕt vÒ h¹t nh©n nh− mét hÖ khÝ tu©n theo ph©n bè Fermi, th× mËt ®é møc tr¹ng th¸i kÝch thÝch ®−îc x¸c ®Þnh lµ hµm cña n¨ng l−îng kÝch thÝch E víi hai th«ng sè a vµ σ [2]. Sù phô thuéc cña mËt ®é møc vµo n¨ng l−îng kÝch thÝch vµ spin cã d¹ng: ⎛ (2J + 1)exp⎜ 2 aE − (J + 1 / 2)2 ⎞ ⎟ ⎜ (2σ )2 ⎟ ρ(E, J ) = ⎝ ⎠ (1.7) 3 1/ 4 5 / 4 24 2σ a E cßn mËt ®é møc toµn phÇn phô thuéc vµo n¨ng l−îng theo c«ng thøc: ρ(E ) = ( exp 2 aE ) (1.8) 12 2σa 1 / 4 E 5 / 4 víi a lµ th«ng sè mËt ®é møc, σ2 lµ th«ng sè phô thuéc spin vµ ®−îc tÝnh nh− sau: 6 σ2 = aE m 2 (1.9) π2 C¸c sè liÖu thùc nghiÖm vÒ mËt ®é møc céng h−ëng n¬tron hay chÝnh x¸c h¬n lµ c¸c sè liÖu vÒ kho¶ng c¸ch trung b×nh D gi÷a c¸c céng h−ëng lµ th«ng tin trùc tiÕp kiÓm tra sù ®óng ®¾n cña c«ng thøc (1.7). ViÖc so s¸nh thùc nghiÖm lËp tøc chøng tá r»ng sù phô thuéc nãi trªn cÇn bæ sung thªm nh÷ng hiÖu øng kh«ng liªn quan tíi c¸c gi¶ thiÕt thèng kª: - HiÖu øng cÆp nucleon. - HiÖu øng líp [10]. C¸c sè liÖu thùc nghiÖm vÒ th«ng sè mËt ®é møc kh«ng phô thuéc ®¬n ®iÖu vµo sè khèi A. Mèi t−¬ng quan gi÷a tû sè a/A vµ bæ chÝnh líp (thÓ hiÖn trong mÉu líp) ®· ®−îc ph¸t hiÖn vµ nghiªn cøu trong c«ng tr×nh [4]. Sù t−¬ng Líp cao häc vËt lý 8 ngµnh vËt lý h¹t nh©n
  9. LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn quan ®ã chØ ra vai trß quan träng cña hiÖu øng líp trong viÖc m« t¶ c¸c ®Æc tr−ng thèng kª cña h¹t nh©n. Tõ viÖc so s¸nh víi sè liÖu thùc nghiÖm, ng−êi ta ®· nhËn thÊy r»ng trong mét sè tr−êng hîp mËt ®é møc thÊp ®−îc m« t¶ b»ng c«ng thøc sau: 1 ⎛ E − E0 ⎞ ρ (E ) = exp⎜ ⎟ (1.10) T ⎝ T ⎠ CÇn l−u ý r»ng, ®èi víi c¸c h¹t nh©n víi A < 40 vµ nh÷ng h¹t nh©n cã N hoÆc Z nhá h¬n sè magic 1-2 ®¬n vÞ th× viÖc m« t¶ mËt ®é møc nh− c«ng thøc (1.10) lµ kh«ng thÝch hîp cho vïng n¨ng l−îng liªn kÕt cña n¬tron trong h¹t nh©n. §iÒu nµy lµ do nh÷ng h¹t nh©n nµy cã sè møc kÝch thÝch rÊt Ýt [4], viÖc chuyÓn sù m« t¶ mËt ®é møc tõ vïng n¨ng l−îng thÊp tíi vïng n¨ng l−îng liªn kÕt cña n¬tron ë trong h¹t nh©n lµ kh«ng ®¬n gi¶n. Nh÷ng ®iÓm ®Æc biÖt cña th«ng sè a ®−îc tÝnh ®Õn trong d¹ng chung ®−îc m« t¶ trong gi¶ thiÕt cña ph−¬ng ph¸p bæ chÝnh líp. C¸c sè liÖu vÒ sù t−¬ng quan cña ®¹i l−îng a/A vµ bæ chÝnh líp lµ c¬ së ®Ó hÖ thèng ho¸ sù phô thuéc cña th«ng sè a vµo sè khèi A: ⎛ f (E ) ⎞ a (E , Z , A) = a ( A) ⋅ ⎜1 + E0 (Z , A) ~ ⎟ (1.11) ⎝ E ⎠ trong ®ã f(E) vµ a ( A) liªn quan ®Õn c¸c gi¸ trÞ A vµ E th«ng qua c¸c th«ng sè ~ α vµ β d−íi d¹ng sau: a ( A) = αA + β A2 ~ (1.12) vµ f (E ) = 1 − exp(− γE ) (1.13) C¸c gi¸ trÞ α, β, γ ®−îc lµm khíp víi thùc nghiÖm b»ng ph−¬ng ph¸p khi b×nh ph−¬ng tèi thiÓu, sau khi lµm khíp víi 203 h¹t nh©n th× ta cã: α = 0.154; β = -6.3×10-5; γ = 0.054 MeV-1. ViÖc lµm khíp ®èi víi nh÷ng h¹t nh©n trong nh÷ng vïng nµo ®ã cã thÓ sÏ cã gi¸ trÞ kh¸c nhau. Dilg W. vµ c¸c céng sù ®· ®−a ra c¸c ph−¬ng ph¸p m« t¶ ph©n ®o¹n mËt ®é møc cña h¹t nh©n trong vïng n¨ng l−îng kÝch thÝch tõ 0÷10MeV [11]. C¬ Líp cao häc vËt lý 9 ngµnh vËt lý h¹t nh©n
  10. LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn së cña ph−¬ng ph¸p nµy dùa trªn c¸c hÖ thøc cña mÉu khÝ Fermi víi sù dÞch chuyÓn ng−îc phô thuéc vµo n¨ng l−îng kÝch thÝch E vµ moment gãc J cã d¹ng: (2 J + 1)exp⎡2 a(E − ∆ ) − J (J + 1)⎤ ρ (E , J ) = ⎢ ⎣ 2 ⎥ (2σ ) ⎦ (1.14) 24 2σ a 3 1/ 4 (E − ∆ + t ) 5/ 4 MËt ®é møc toµn phÇn cã d¹ng: ρ (E ) = ( exp 2 a (E − ∆ ) ) (1.15) 12 2σa1 / 4 (E − ∆ + t ) 5/ 4 NhiÖt ®é t ®−îc thu tõ viÖc gi¶i ph−¬ng tr×nh: E − ∆ = at 2 − t (1.16) Th«ng sè phô thuéc spin σ2 ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc: 6 Jt σ2 = (aE )1 / 2 m2 = (1.17) π 2 h2 C¸c biÓu thøc (1.14) vµ (1.15) kh«ng chuyÓn thµnh biÓu thøc cña mÉu khÝ Fermi khi ∆ = 0, chóng chØ cã d¹ng gÇn gièng c¸c biÓu thøc cña mÉu khÝ Fermi vµ kh«ng ph©n kú khi E → 0 ®èi víi ∆ ≤ 0. C¸c ®¹i l−îng a, ∆ vµ J ®−îc x¸c ®Þnh tõ sè liÖu thùc nghiÖm. Gi¸ trÞ a vµ ∆ ®−îc chän ë gi÷a gi¸ trÞ Jtb vµ Jtb/2 víi Jtb = 2/5MR2 , víi R = 1.25A1/3 fm: J tbt σ2 = 2 = 0.0150 A5 / 3t. h §èi víi c¸c h¹t nh©n lÎ-lÎ vµ h¹t nh©n cã sè khèi lÎ th× ∆ < 0, cßn víi h¹t nh©n ch½n-ch½n th× ∆ > 0 mét chót [8]. C¸c gi¸ trÞ lý thuyÕt cã thÓ thu ®−îc b»ng c¸ch sö dông mÉu siªu ch¶y ®Ó tÝnh hiÖu øng ch½n lÎ. NÕu so s¸nh a vµ ∆ thu ®−îc víi J = Jtb vµ J = Jtb/2 cho thÊy: Víi h¹t nh©n cã A > 70, c¸c gi¸ trÞ ∆ kh¸c nhau cì 0.1MeV, cßn c¸c gi¸ trÞ cña a kh¸c nhau cì 8%. Qua viÖc so s¸nh c¸c sè liÖu thùc nghiÖm víi c¸c gi¸ trÞ lý thuyÕt [3,4,7,7] cho thÊy mÉu khÝ Fermi cã tÝnh ®Õn sù kh«ng ®ång nhÊt cña mÉu líp cña phæ mét h¹t nhê ph−¬ng ph¸p bæ chÝnh líp cña Structinski lµ mÉu c¬ b¶n Líp cao häc vËt lý 10 ngµnh vËt lý h¹t nh©n
  11. LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn ®Ó tÝnh mËt ®é møc. Sö dông mÉu khÝ Fermi víi sù dÞch chuyÓn ng−îc ®Ó tÝnh c−êng ®é ph©n r· γ nèi tÇng [3], c¸c th«ng sè ®−îc lùa chän víi moment trung b×nh b»ng mét nöa moment qu¸n tÝnh cña vËt r¾n. I.2.2. §é réng møc vµ hµm lùc. Theo Vaiskop, c−êng ®é ph©n r· nèi tÇng kh«ng chØ phô thuéc vµo mËt ®é møc mµ cßn phô thuéc vµo tû sè gi÷a ®é réng møc riªng phÇn vµ ®é réng møc toµn phÇn. §iÒu ®¸ng chó ý lµ th«ng tin vÒ ®é réng møc riªng phÇn chØ thu ®−îc th«ng qua tÝnh to¸n lý thuyÕt. C¬ së chung cho viÖc tÝnh to¸n lý thuyÕt nµy lµ lý thuyÕt nhiÔu lo¹n v× h»ng sè t−¬ng t¸c gi÷a nucleon vµ tr−êng ®iÖn tõ lµ 1/137. Sù ph©n t¸ch thÕ vÐct¬ cña tr−êng ®iÖn tõ theo ®a cùc víi gÇn ®óng sãng dµi lµ: Pif (∆λ ) = 8π ⋅ (λ + 1) ⎛ E ⎞ 2 λ +1 B(∆λ ) ⎜ ⎟ h λ [(2λ + 1)!!]2 ⎝ hc ⎠ (1.18) víi ∆ lµ ký hiÖu chuyÓn dêi ®iÖn hoÆc tõ (E hoÆc M t−¬ng øng). B(∆λ) lµ x¸c suÊt chuyÓn dêi ®iÖn tõ, tû lÖ víi b×nh ph−¬ng yÕu tè ma trËn chuyÓn dêi M if2 trong ®ã: M if = ∑ f M (∆λ ) i 2 §èi víi tr−êng hîp chuyÓn dêi cã liªn quan tíi sù thay ®æi tr¹ng th¸i 1 nucleon th× yÕu tè ma trËn cã thÓ ®−îc chän nh− sau: e0 e 3R M if = ∫ U f (r )rU i (r )r dr = 40π λ +03 2 (1.19) 4π §¸nh gi¸ nµy dùa trªn gi¶ thiÕt lµ Uf(r) vµ Ui(r) lµ hµm sãng cña mét nucleon b»ng 0 ë ngoµi h¹t nh©n. §iÒu nµy dÉn tíi kÕt luËn lµ x¸c suÊt bay ra cña l−îng tö cã ®a cùc bËc λ tû lÖ víi E2λ+1. Trong thùc tÕ, viÖc tÝnh to¸n yÕu tè ma trËn chuyÓn dêi rÊt phøc t¹p, h¬n n÷a c¸c yÕu tè ma trËn chuyÓn dêi cßn phô thuéc vµo kho¶ng c¸ch n¨ng l−îng gi÷a hai møc. Vaiscèp ®· gi¶ thiÕt r»ng tû sè cña b×nh ph−¬ng yÕu tè Líp cao häc vËt lý 11 ngµnh vËt lý h¹t nh©n
  12. LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn ma trËn chuyÓn dêi trªn kho¶ng c¸ch Di gi÷a c¸c møc ban ®Çu cña chuyÓn dêi lµ h»ng sè vµ b»ng ®¹i l−îng t−¬ng øng tÝnh ë mÉu mét h¹t: 2 M if 2 M mh = Di Dmh (1.20) Tõ nh÷ng gi¶ thiÕt trªn ta cã: Γif (Eλ ) Κ (Eλ ) = (1.21a) E 2λ +1Di Γif (Mλ ) Κ (Mλ ) = (1.21b) E 2 λ +1Di lµ c¸c h»ng sè. C¸c ®¹i l−îng K(Eλ) vµ K(Mλ) ®−îc gäi lµ hµm lùc. Nh− vËy ta cã thÓ tÝnh ®−îc c¸c gi¸ trÞ ®é réng møc riªng phÇn cña chuyÓn dêi (lo¹i vµ bËc ®a cùc) nÕu nh− ta biÕt ®−îc hµm lùc ( tõ thùc nghiÖm). Gi¸ trÞ cña hµm lùc lµ kh¸c nhau trong kho¶ng n¨ng l−îng 1÷15 MeV, ®iÒu nµy chøng tá gi¶ thiÕt trªn chØ lµ gÇn ®óng rÊt th«. Mét c¸ch kh¸c lµ sö dông nguyªn lý c©n b»ng chi tiÕt vµ mét sè gi¶ thiÕt cho phÐp t×m ®−îc ®é réng møc riªng phÇn, cßn tiÕt diÖn hÊp thô l−îng tö γ l−ìng cùc cã d¹ng céng h−ëng khæng lå, céng h−ëng khæng lå ®−îc g©y lªn bëi sù dao ®éng tËp thÓ cña c¸c nucleon bªn trong h¹t nh©n. §é réng møc cña chuyÓn dêi γ l−ìng cùc lµ: Di (E ) Eγ4Γg2σ g 0 Γ = ⋅ 2 [( ] E1 (1.22) i→ f 3(πhc ) 2 2 2 Eγ − E g + E g Γg2 2 ) Axel-Brink ®· ®−a ra gi¶ thiÕt ë trong [2], c«ng thøc (1.22) cã thÓ thay thÕ b»ng c«ng thøc ®¬n gi¶n h¬n: Γ E1 = K ( E1) A8 / 3 E 5 Di (1.23) hay lµ: Γ E1 K (E1) = (1.24) A8 / 3 E 5 Di víi K(E1) lµ hµm lùc chuyÓn dêi l−ìng cùc ®iÖn vµ cã gi¸ trÞ cì: Líp cao häc vËt lý 12 ngµnh vËt lý h¹t nh©n
  13. LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn K ( E1) = 6.1 × 10 −15 MeV −5 ViÖc ph©n tÝch c¸c th«ng sè cña céng h−ëng khæng lå thu ®−îc tõ ®é réng møc riªng phÇn trung b×nh cña c¸c chuyÓn dêi E1 trong ph¶n øng (n,γ) cho gi¸ trÞ: K ( E1) = (3 ÷ 4) × 10−15 MeV −5 §Ó thu ®−îc kÕt qu¶ tèt h¬n c¸c kÕt qu¶ thùc nghiÖm, ng−êi ta ®· ®−a ra gi¶ thiÕt lµ tiÕt diÖn hÊp thô n¨ng l−îng cña l−îng tö γ nhá h¬n n¨ng l−îng liªn kÕt cña n¬tron cã d¹ng kh¸c víi ®−êng cong Lorent. Daretxki vµ Xurotkin ®· gi¶ thiÕt ®é réng cña c¸c céng h−ëng khæng lå phô thuéc vµo n¨ng l−îng chuyÓn dêi. Cßn Bondarenko vµ Urin gi¶ thiÕt ®é réng céng h−ëng khæng lå phô thuéc vµo nhiÖt ®é tr¹ng th¸i cuèi. ViÖc kiÓm tra gi¶ thiÕt trªn qua sù ®o¸n nhËn gi¸ trÞ ®é réng møc toµn phÇn cña céng h−ëng n¬tron cho thÊy chóng lµ c¸c gi¶ thiÕt tèt. Trong c«ng tr×nh cña Catmenxki ®· thu ®−îc sù phï hîp tèt gi÷a lý thuyÕt vµ thùc nghiÖm nÕu ®−a vµo trong c«ng thøc (1.22) hÖ sè: Eγ2 + 4πT 2 (Eγ ) R= (1.25) Eγ Eg phô thuéc vµo n¨ng l−îng chuyÓn dêi Eγ vµ nhiÖt ®é h¹t nh©n T. Cã thÓ rót ra nhËn xÐt lµ c¸c hÖ thøc trªn ®Æc tr−ng cho sù phô thuéc tr¬n cña ®é réng møc riªng phÇn vµo n¨ng l−îng chuyÓn dêi hoÆc n¨ng l−îng kÝch thÝch. Thùc nghiÖm nhËn thÊy c−êng ®é ph©n r· nèi tÇng thay ®æi theo n¨ng l−îng, tuy nhiªn l¹i biÕn thiªn kh«ng ®Òu. VÊn ®Ò ë ®©y lµ xuÊt hiÖn trong c¸c lý thuyÕt Vaiscèp vµ mÉu céng h−ëng khæng lå, ¶nh h−ëng cña cÊu tróc c¸c møc ®Çu vµ møc cuèi liªn quan tíi chuyÓn dêi γ lªn yÕu tè ma trËn chuyÓn dêi Mif ®· kh«ng ®−îc tÝnh ®Õn. VÊn ®Ò nµy b¾t ®Çu ®−îc kh¾c phôc trong mÉu h¹t nh©n siªu ch¶y mµ nã ®−îc ph¸t triÓn trong c«ng tr×nh cña Soloviev vµ c¸c céng sù [9]. Trong lý thuyÕt, yÕu tè ma trËn chuyÓn dêi Mif cã thÓ ®−îc tÝnh trùc tiÕp nÕu cã ®−îc sè liÖu vÒ cÊu tróc c¸c tr¹ng th¸i ®Çu vµ tr¹ng th¸i cuèi cña chuyÓn dêi γ. Sù ®óng ®¾n cña viÖc m« t¶ cÊu tróc tr¹ng Líp cao häc vËt lý 13 ngµnh vËt lý h¹t nh©n
  14. LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn th¸i ®Çu i vµ tr¹ng th¸i cuèi f quyÕt ®Þnh ®é chÝnh x¸c cña kÕt qu¶ tÝnh to¸n. V× thÕ, c¸c kÕt qu¶ lý thuyÕt nµy chØ thu ®−îc ®èi víi nh÷ng chuyÓn dêi tõ tr¹ng th¸i compound xuèng c¸c møc thÊp. Do khèi l−îng tÝnh to¸n lín vµ sù phøc t¹p cña mÉu lý thuyÕt lµ trë ng¹i lín ®èi víi ng−êi lµm thùc nghiÖm cho nªn kh¶ n¨ng øng dông nã vµo thùc tÕ lµ ch−a cao. I.3. C¸c ph−¬ng ph¸p ghi ®o gamma kinh ®iÓn vµ vÊn ®Ò ph«ng. §Ó ghi nhËn bøc x¹ γ, ng−êi ta sö dông c¸c hÖ phæ kÕ γ. HÖ phæ kÕ dïng ®Ó ®o bøc x¹ γ hay cßn gäi lµ phæ kÕ gamma cã nhiÒu lo¹i nh− phæ kÕ gamma ®¬n tinh thÓ, phæ kÕ Compton, phæ kÕ t¹o cÆp, phæ kÕ ®èi trïng triÖt Compton… Phæ kÕ gamma ®¬n tinh thÓ cã −u ®iÓm lµ rÊt ®¬n gi¶n, nh−ng do nÒn ph«ng Compton cao nªn chØ cung cÊp tèt c¸c th«ng tin vÒ c¸c chuyÓn dêi γ cã c−êng ®é lín vµ n¨ng l−îng cña c¸c ®Ønh c¸ch xa nhau. Phæ kÕ Compton cã nhiÒu −u ®iÓm khi nghiªn cøu c¸c qu¸ tr×nh ph©n r· phøc t¹p, tuy nhiªn nã vÉn kh«ng ®¸p øng ®−îc khi nghiªn cøu trong vïng tr¹ng th¸i kÝch thÝch cã mËt ®é møc cao, n¨ng l−îng kÝch thÝch gÇn n¨ng l−îng liªn kÕt cña n¬tron. Khi ghi nhËn b»ng c¸c detector b¸n dÉn th× phæ cã d¹ng phøc t¹p do qu¸ tr×nh t¸n x¹ lµm t¨ng ph«ng hay ¶nh h−ëng cña hiÖu øng t¹o cÆp khi n¨ng l−îng cña tia γ lín h¬n 1,022 MeV. HÖ phæ kÕ t¹o cÆp chØ ghi nhËn nh÷ng tia γ tíi mµ cã x¶y ra hiÖu øng t¹o cÆp nªn nã cã hiÖu suÊt ghi vµ ®é ph©n gi¶i n¨ng l−îng thÊp h¬n phæ kÕ ®¬n tinh thÓ, nh−ng nÒn ph«ng Compton ®−îc gi¶m mét c¸ch ®¸ng kÓ. Tuy nhiªn, hÖ kh«ng thÓ ghi nhËn ®−îc c¸c tia γ cã n¨ng l−îng nhá h¬n 1,022 MeV (kh«ng x¶y ra hiÖu øng t¹o cÆp). HÖ phæ kÕ ®èi trïng triÖt Compton chØ ghi nhËn nh÷ng tia γ tíi detector mµ cã x¶y ra hiÖu øng hÊp thô toµn phÇn. Nh− vËy phæ thu ®−îc chñ yÕu lµ ®Ønh hÊp thô quang ®iÖn, ph«ng do ¶nh h−ëng cña hiÖu øng Compton hay hiÖu øng t¹o cÆp gÇn nh− ®−îc lo¹i bá (møc ®é tuú thuéc vµo hiÖu suÊt ghi cña detector b¶o vÖ ®èi víi c¸c l−îng tö γ t¸n x¹). HiÖu suÊt cña hÖ phô thuéc vµo Líp cao häc vËt lý 14 ngµnh vËt lý h¹t nh©n
  15. LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn x¸c suÊt x¶y ra hiÖu øng hÊp thô toµn phÇn, cßn ®é ph©n gi¶i phô thuéc vµo ®é ph©n gi¶i cña detector chÝnh. HÖ phæ kÕ ®èi trïng triÖt Compton cã nhiÒu −u ®iÓm h¬n so víi c¸c hÖ phæ kÕ kh¸c nh−ng ph«ng Compton còng chØ gi¶m ®−îc kho¶ng 30%. I.4. Sù xuÊt hiÖn vµ ph¸t triÓn cña ph−¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng. Ph−¬ng ph¸p trïng phïng γ-γ ®Ó nghiªn cøu ph©n r· γ nèi tÇng ban ®Çu ®−îc sö dông víi c¸c detector nhÊp nh¸y, sau ®ã c¸c detector nhÊp nh¸y ®−îc thay thÕ bëi c¸c detector b¸n dÉn. C¸c detector b¸n dÉn l¹i cã hiÖu suÊt ghi nhá h¬n nhiÒu so víi detector nhÊp nh¸y nh−ng cã ®é ph©n gi¶i n¨ng l−îng cao h¬n. Ph−¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng sö dông hai detector nhÊp nh¸y chØ nghiªn cøu ®−îc nh÷ng ph©n r· nèi tÇng cña c¸c h¹t nh©n cã s¬ ®å møc ®¬n gi¶n vµ n¨ng l−îng kÝch thÝch thÊp, do detector nhÊp nh¸y cã ®é ph©n gi¶i n¨ng l−îng thÊp. HÖ phæ kÕ céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng cã thÓ ®−îc sö dông trong nhiÒu lÜnh vùc kh¸c nhau. Mét trong nh÷ng øng dông ®Æc tr−ng cña hÖ lµ thu thËp c¸c sè liÖu thùc nghiÖm vÒ n¨ng l−îng vµ c−êng ®é chuyÓn dêi γ nèi tÇng cña c¸c møc kÝch thÝch cao cña h¹t nh©n (d−íi n¨ng l−îng liªn kÕt cña n¬tron víi h¹t nh©n). §©y lµ nh÷ng th«ng tin cã ý nghÜa rÊt quan träng ®èi víi c¶ lÜnh vùc cÊu tróc h¹t nh©n vµ sè liÖu h¹t nh©n. Tõ n¨m 1981 t¹i phßng thÝ nghiÖm liªn hîp nghiªn cøu h¹t nh©n Dupna xuÊt hiÖn c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ ph©n r· γ nèi tÇng khi h¹t nh©n b¾t n¬tron nhiÖt. Theo thêi gian, sù hoµn thiÖn vÒ ph−¬ng ph¸p thùc nghiÖm còng nh− viÖc lùa chän lý thuyÕt tÝnh to¸n ngµy mét tèt h¬n. HiÖn t¹i t¹i mét sè phßng thÝ nghiÖm trªn thÕ giíi còng ®· vµ ®ang sö dông ph−¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng víi c¸c detector b¸n dÉn siªu tinh khiÕt HPGe vµ ®· thu ®−îc mét sè kÕt qu¶ kh¶ quan. HiÖn t¹i ë ViÖn nghiªn cøu h¹t nh©n §µ L¹t còng ®−îc trang bÞ hÖ phæ kÕ céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng víi detector b¸n dÉn siªu tinh khiÕt Ge. HÖ ®o nµy ®· Líp cao häc vËt lý 15 ngµnh vËt lý h¹t nh©n
  16. LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn ®−îc l¾p ®Æt vµ ho¹t ®éng tõ th¸ng 08/2005 vµ nhãm nghiªn cøu ®ang cã mét sè c¶i tiÕn míi vÒ hÖ ®o ®Ó cã thÓ thu ®−îc c¸c kÕt qu¶ tèt h¬n n÷a. Ch−¬ng II HÖ ®o céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng t¹i lß ph¶n øng h¹t nh©n ®µ l¹t Trong ch−¬ng nµy sÏ giíi thiÖu hÖ ®o céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng t¹i lß ph¶n øng h¹t nh©n §µ L¹t: S¬ ®å khèi, cÊu t¹o vµ nguyªn t¾c ho¹t ®éng, c¸ch s¾p xÕp vµ bè trÝ hÖ ®o. II.1. HÖ thèng dÉn dßng n¬tron. HÖ ®o céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng ®−îc l¾p ®Æt t¹i lß ph¶n øng h¹t nh©n §µ L¹t trªn kªnh dÉn dßng n¬tron sè 3. CÊu tróc cña lß ph¶n øng h¹t nh©n §µ L¹t ®−îc tr×nh bµy trong b¶ng d−íi ®©y. Lß ph¶n øng h¹t nh©n nµy cã 4 kªnh dÉn dßng n¬tron. HiÖn t¹i kªnh sè 4 ®−îc sö dông cho môc ®Ých ph©n tÝch kÝch ho¹t n¬tron gamma tøc thêi (PGNAA), kªnh sè 3 ®−îc sö dông cho môc ®Ých nghiªn cøu sè liÖu vµ cÊu tróc h¹t nh©n th«ng qua ph¶n øng (n,2γ). Do kh«ng gian bªn ngoµi cöa kªnh kh¸ chËt hÑp cho nªn viÖc bè trÝ hÖ ®o ph¶i rÊt tèi −u. C¸c thiÕt bÞ che ch¾n vµ di chuyÓn ®Çu dß ®· ®−îc thiÕt kÕ rÊt chÝnh x¸c vµ hîp lý. Líp cao häc vËt lý 16 ngµnh vËt lý h¹t nh©n
  17. LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn B¶ng II.1: C¸c ®Æc tr−ng n¬tron cña lß ph¶n øng h¹t nh©n §µ L¹t. Th«ng l−îng n¬tron ë møc VÞ trÝ L¸ dß Rcd c«ng suÊt 500kW(n/cm2s) BÉy n¬tron Au 3.2 2.1×1013 Kªnh 7-1 Au 2.5 5.1×1012 Kªnh 13-2 Au 2.3 4.2×1012 M©m quay Au 6.0 3.2×1012 Cét nhiÖt Au 54.0 4.5×1010 Au 4.3 2.0×1012 Kªnh sè 1 S 1.5×1010 (E > 3MeV) Au 6.6 9.1×1011 Kªnh sè 2 S 7.5×109 (E > 3MeV) Au 3.6 1.5×1012 Kªnh sè 3 S 2.9×1010 (E > 3MeV) Au 4.3 5.0×1012 Kªnh sè 4 S 5.7×1011 (E > 3 MeV) II.2. HÖ thèng ®ãng më kªnh dÉn dßng sè 3. Chïm n¬tron trªn kªnh sè 3 ®−îc ®ãng më b»ng n−íc mét c¸ch ®¬n gi¶n. Mét thïng n−íc ®−îc ®Æt phÝa ngoµi vµ mét thïng n−íc ®−îc ®Æt phÝa trong cña kªnh, ch¾n ngang ®−êng ®i cña chïm n¬tron. Khi thïng n−íc bªn ngoµi ë vÞ trÝ cao h¬n thïng n−íc ë phÝa bªn trong, th× n−íc trong thïng phÝa bªn ngoµi sÏ ch¶y vµo thïng phÝa bªn trong, cã t¸c dông ng¨n kh«ng cho n¬tron kh«ng ®i ra phÝa bªn ngoµi (kªnh ®ãng). Ng−îc l¹i, khi thïng n−íc bªn trong kªnh kh«ng chøa n−íc vµ thïng n−íc phÝa ngoµi kªnh ®Çy, khi ®ã chïm n¬tron tõ phÝa trong cña lß ph¶n øng cã thÓ ®i ra ngoµi kªnh (kªnh më). Tr−íc Líp cao häc vËt lý 17 ngµnh vËt lý h¹t nh©n
  18. LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn ®©y hÖ thèng dÉn n−íc vµo kªnh ®−îc ®iÒu kiÓn b»ng tay, cßn hiÖn nµy hÖ thèng nµy ®· ®−îc thay thÕ b»ng c¸c b¬m n−íc ch¹y b»ng ®iÖn (s¬ ®å khèi ®−îc m« t¶ trong h×nh d−íi ®©y). èng dÉn n−íc èng b¸o møc n−íc B×nh chøa n−íc Van trong kªnh Thïng chøa n−íc B¬m ngoµi kªnh ®iÖn H×nh II.1: S¬ ®å hÖ thèng ®ãng më kªnh dÉn dßng n¬tron sè 3 t¹i lß ph¶n øng h¹t nh©n §µ L¹t. II.3. HÖ thèng n©ng vµ di chuyÓn ®Çu dß cña hÖ ®o. Do kªnh sè 3 cã mét cöa s¾t ë phÝa ngoµi, chØ ®−îc më khi tiÕn hµnh thÝ nghiÖm vµ ph¶i ®ãng kÝn khi kh«ng thùc hiÖn thÝ nghiÖm hoÆc khi lß ngõng ho¹t ®éng. C¸c ®Çu dß cña hÖ ®o cÇn ®−îc bè trÝ cµng gÇn miÖng kªnh cµng tèt, song vÉn ph¶i ®¶m b¶o yªu cÇu vÒ ph«ng phãng x¹ vµ cã thÓ di chuyÓn dÔ dµng ®Ó ®ãng më cöa s¾t. §Ó ®¸p øng nhu cÇu ®ã, hÖ n©ng vµ di chuyÓn ®Çu dß ph¶i ®−îc thiÕt kÕ b»ng thÐp vµ ®−îc ®Æt trªn c¸c ray dÉn h−íng sao cho cã thÓ dÞch chuyÓn vµo gÇn hoÆc ra xa miÖng kªnh. CÊu tróc cña hÖ ®−îc m« t¶ nh− h×nh d−íi ®©y. PhÝa tr−íc mÆt bµn ®−îc chia lµm hai khu vùc: khu vùc bè trÝ mÉu vµ khu vùc bè trÝ c¸c chuÈn trùc phô. KÕt cÊu cña hÖ nµy cho phÐp hai ®Çu dß cïng víi c¸c khèi che ch¾n bøc x¹ cã thÓ di chuyÓn vµo gÇn hoÆc ra xa cöa Líp cao häc vËt lý 18 ngµnh vËt lý h¹t nh©n
  19. LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn kªnh vµ song song víi chïm n¬tron. Víi thiÕt kÕ nh− vËy, yªu cÇu ®ãng kÝn kªnh khi kh«ng tiÕn hµnh thÝ nghiÖm ®−îc thùc hiÖn mét c¸ch dÔ dµng. H×nh II.2 : HÖ thèng n©ng vµ di chuyÓn ®Çu dß. II.4. C¸c khèi chuÈn trùc, dÉn dßng vµ che ch¾n bøc x¹. C¸c khèi chuÈn trùc vµ dÉn dßng gåm hai lo¹i cã ®−êng kÝnh 1.2cm vµ 2.5 cm t−¬ng øng víi kÝch th−íc ®−êng kÝnh cña chïm n¬tron. C¸c khèi chuÈn trùc vµ dÉn dßng n¬tron ®−îc chÕ t¹o b»ng c¸c vËt liÖu cã tiÕt diÖn hÊp thô n¬tron lín nh− B, parafin, Li, Cd…, ngoµi ra cßn cã c¸c khèi chuÈn trùc b»ng ch× ®Ó gi¶m c¸c t¸c ®éng cña ph«ng γ tõ phÝa lß ®i vµo c¸c detector t¹o ra c¸c trïng phïng γ-γ cña ph«ng hoÆc γ cña mÉu víi γ cña ph«ng lµm t¨ng sai sè cña phÐp ®o vµ lµm phøc t¹p thªm qu¸ tr×nh xö lý. PhÝa ngoµi kªnh ®−îc bè trÝ thªm c¸c khèi chuÈn trùc thø cÊp b»ng parafin, phÝa ngoµi c¸c khèi chuÈn trùc vµ quanh hai detector ®−îc bè trÝ c¸c khèi ch× cã chiÒu dµy tèi thiÓu lµ 5cm ë c¸c mÆt. Líp cao häc vËt lý 19 ngµnh vËt lý h¹t nh©n
  20. LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn Towards water level monitor 152mm 80 mm 203 mm Towards water tank 150 cm 315 cm lead water graphite air borated paraffin borated heavy concrete H×nh II.3: S¬ ®å mÆt c¾t ngang kªnh dÉn dßng sè 3. VÞ trÝ vµ ph©n bè cña chïm n¬tron t¹i vÞ trÝ ®Æt mÉu ®−îc x¸c ®Þnh b»ng kü thuËt chôp ¶nh: gi¸ trÞ th«ng l−îng Φth vµ Φepi, tû sè Cd (RCd) cña chïm t¹i vÞ trÝ mÉu t−¬ng øng víi tr−êng hîp kh«ng cã c¸c phin läc: Φth ≈ 2.964×107n/cm2s Φepi ≈ 3.98×106 n/cm2s RCd ≈ 8.45 C¸c vÞ trÝ vµ gi¸ trÞ suÊt liªn quan ®Õn suÊt liÒu ®−îc cho trong b¶ng d−íi ®©y: B¶ng II.2: SuÊt liÒu gamma vµ n¬tron t¹i mét sè vÞ trÝ trong khu vùc bè trÝ hÖ ®o ( KÕt qña cña Phßng ATBX) Kªnh ®ãng (µSv/h) Kªnh më (µSv/h) VÞ trÝ Gamma N¬tron Gamma N¬tron 1 2.8-3 0.1 4 1.2 2 6.5 0 9 - 10 7.13 3 5.5 0 22 14 4 3.5 0 1.4 - 3 20 5 2.5 0 16 60 6 0.3 0 8-9 10.1 7 0.18 0 1.1 0.5 Líp cao häc vËt lý 20 ngµnh vËt lý h¹t nh©n

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản