放射性+緩發(fā)粒子發(fā)射20na的在束測量

1低能共振級數(shù)測量隨著輻射序列波的建立，距離穩(wěn)定線的中子核或前子核的性質(zhì)已成為人們的研究熱點(diǎn)。由于它具有很大的th-u值，當(dāng)sh變大時，就會分解到不穩(wěn)定的子核顆粒，并發(fā)射離子、質(zhì)子或sh等顆粒。通過緩慢發(fā)顆粒和顆粒或s光束的相關(guān)測量，我們可以獲得子核的激發(fā)級屬性。另一項(xiàng)應(yīng)用是直接反應(yīng)和解離器，以測量核周圍環(huán)境中一些重要核的低能共振輻射級。蘭州放射性次級束流線(RIBLL)的建立,使β+緩發(fā)粒子發(fā)射的測量成為可能.通常母核的壽命較短,只能進(jìn)行在束測量.然而,由于次級束流的強(qiáng)度較小,純度較低,實(shí)際測量時計數(shù)率偏低,本底較強(qiáng).為了克服這些困難,有人采取束流鑒別手段,利用兩套數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng),測得11Li,15B,18C等的緩發(fā)中子衰變.我們利用20Na的β+緩發(fā)α衰變的方法,間接測量20Ne的低能共振能級.它對核天體環(huán)境中α+16O→20Ne反應(yīng)截面的計算有重要意義.2《意義》內(nèi)在束群的設(shè)計實(shí)驗(yàn)是在RIBLL上進(jìn)行的,由蘭州重離子加速器(HIRFL)引出的65MeV/u的36Ar初級束轟擊9Be初級靶,產(chǎn)生20Na次級束流,其能量約為27MeV/u.整個實(shí)驗(yàn)安排大致可分為3個部分.2.1ribll傳輸管道RIBLL是一個雙消色差放射性束流(RIB)裝置.由HIRFL提供的初級束流轟擊初級靶,發(fā)生彈核碎裂反應(yīng).類彈碎片與其他前角產(chǎn)物在較小的動量分散情況下進(jìn)入RIBLL傳輸管道,結(jié)合二極磁鐵和楔形降能片選擇束流.在其第一和第二焦平面(T1和T2)上(見文獻(xiàn)圖1),各放置一塊高分辨高計數(shù)率低探測閾的時間拾取器.光信號由一塊安放在束流線中心的快塑料閃爍體產(chǎn)生,其中心位于一個內(nèi)拋光的金屬橢球面的一個焦點(diǎn)上,而另一個焦點(diǎn)上則放置一個光電倍增管,這樣,向各個方向出射的光經(jīng)橢球表面反射后均被光電管收集.由它提供的次級束粒子在T1和T2間的飛行時間(TOF)分辨可達(dá)140ps,飛行距離約16m.2.2thc-c標(biāo)準(zhǔn)源5.4e如圖1所示,20Na次級束經(jīng)RIBLL傳輸?shù)竭_(dá)T2后面的次級反應(yīng)靶室,穿過40μm厚的鋁膜降能片后入射到由近物所自制的一個四疊層半導(dǎo)體望遠(yuǎn)鏡上,每疊層都是100μm的金硅面壘探測器,在真空中制冷的條件下,對ThC-C′標(biāo)準(zhǔn)α源(8.78MeV)的能量分辨可達(dá)0.6%.16塊不同厚度的降能片安裝在一個可升降可旋轉(zhuǎn)的支架上,借助于能損程序的計算,通過調(diào)整降能片厚度決定次級束在探測器中合適的停阻深度.實(shí)驗(yàn)中20Na束流主要停阻在第三和第四片探測器中.在望遠(yuǎn)鏡后面緊跟一塊碘化銫晶體,用來測量和緩發(fā)粒子符合的電子.2.3束獲取和轉(zhuǎn)換在實(shí)驗(yàn)中,20Na束流純度約為3%,強(qiáng)度約為0.1pps.由于束流強(qiáng)度及純度比較低,而且20Na的β+緩發(fā)粒子衰變的半衰期比較長,約為0.45s,遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于束流周期130ns,也長于獲取系統(tǒng)的獲取周期700μs,因此在實(shí)際測量中必須進(jìn)行束流鑒別與調(diào)制.即當(dāng)確認(rèn)記錄到一個20Na后,必須切斷束流,等待和測量該20Na的β+延發(fā)粒子.否則無法從本底中挑選真正的20Na的β+緩發(fā)衰變事件.將數(shù)據(jù)獲取過程分為在束與停束兩個獲取時段,便可以由同一個數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)完成對次級束流和β+緩發(fā)粒子的記錄.在束鑒別20Na是通過TOF-ΔE方法完成的.在束獲取時段中,由T2處的時間拾取器及第一塊半導(dǎo)體探測器的定時信號符合,給出觸發(fā)信號使系統(tǒng)開始獲取,這樣記錄的便是大量的次級束事件.T1與T2之間TOF信號和由第一塊半導(dǎo)體探測器提供的ΔE信號分別送到各自的上下閾甄別器中,當(dāng)它們同時落在各自設(shè)定的范圍內(nèi)時,表明探測到的粒子是20Na,此時產(chǎn)生一個邏輯信號,扇出一路用作束流調(diào)制信號,使束流即時停止,停止時段設(shè)定為1.5s.當(dāng)該入射粒子被鑒別是20Na而且記錄完成以后,系統(tǒng)便結(jié)束在束獲取而進(jìn)入1.5s的停束獲取時段,此時,20Na發(fā)生的β+緩發(fā)粒子衰變會在第三或第四片半導(dǎo)體中產(chǎn)生一個脈沖,它是衰變的α粒子和16O的能量之和,由于總的衰變能量很小,定時信號由其能量信號的主放雙極性輸出經(jīng)倒相與甄別后引出.但是,由于次級束粒子在第三或第四片半導(dǎo)體中的能量沉積也足以產(chǎn)生定時信號,因此,再將該定時信號同束流調(diào)制信號符合,觸發(fā)獲取系統(tǒng)記錄衰變事件.1.5s過后,不管是否記錄到衰變事件,束流自動恢復(fù),系統(tǒng)也隨著恢復(fù)到在束獲取時段.圖2給出經(jīng)RIBLL傳輸后的次級束的TOF-ΔE關(guān)聯(lián)圖.20Na的β+緩發(fā)粒子衰變的半衰期大約為0.45s量級,為了測量此半衰期,聯(lián)合使用一個200Hz的脈沖發(fā)生器及一個計數(shù)器進(jìn)行時間標(biāo)度.該計數(shù)器是由Phillips公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)CAMAC插件,其數(shù)值可由獲取系統(tǒng)直接獲取.脈沖發(fā)生器的信號經(jīng)過恒比甄別后,直接輸入到計數(shù)器中,計數(shù)器的清零信號直接由20Na束流鑒別信號提供.這樣,如果系統(tǒng)獲取到一個20Na的延發(fā)衰變事件,在不計20Na在輸運(yùn)線上的飛行時間的影響下,計數(shù)器的記數(shù)直接反映20Na產(chǎn)生到其衰變之間的時間.數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)在接收觸發(fā)信號開始模數(shù)變換到數(shù)據(jù)讀取完畢清零插件之間的時間約為700μs,這段時間內(nèi)系統(tǒng)不響應(yīng)外界觸發(fā)信號,但它與20Naβ+緩發(fā)α衰變的半衰期相比小得多,而停束時段有大于3倍的半衰期,因此系統(tǒng)的獲取效率是比較高的.3與現(xiàn)有核數(shù)據(jù)的比較圖3給出測量到的緩發(fā)衰變的粒子動能譜,由于沒有作16O的反沖動能修正,其值為16O和α粒子動能之和,對應(yīng)于20Ne的共振能量.由圖可以清晰地分辨4個主要能級的β+緩發(fā)粒子能譜.表1給出的是它與現(xiàn)有核數(shù)據(jù)的比較.圖4給出由計數(shù)器測量的20Naβ+緩發(fā)粒子衰變的時間曲線,用最小二乘法擬合,同時考慮20Na在束流線上的飛行時間及數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)響應(yīng)所帶來1ms系統(tǒng)誤差和擬合時的偶然誤差,最后得到半衰期為(4