Измерение сечений расщепления ядер 28Si протонами и исследование реакции 28Si(p,p/X)24Mg* при энергии 1 ГэВ на установке МАГ

• Автор: Соколов, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 142 с. : ил.

Глава 1 Обзор литературы

1.1 Метод адрон-гамма совпадений

1.2 Реакции расщепления

1.3 а-кластеры

Глава 2 Спектрометр МАГ

2.1 Трековая часть спектрометра (конструкция, режимы работы, анализ работы)

2.1.1 Спектрометрический магнит

2.1.2 Конструкция пропорциональных камер спектрометра МАГ

2.1.3 Влияние состава газовой смеси на регистрацию сигнала с пропорциональных камер

2.1.4 Кластеры

2.1.5 Проведение треков

2.1.6 Импульсное разрешение и аппаратурная функция
2.2 Эффективность камер и магнитного спектрометра
2.2.1 Факторы, влияющие на эффективность камер
2.2.2 Эффект старения пропорциональных камер
2.2.3 Эффективность магнитного спектрометра 8пк
2.2.4 Коэффициент программного восстановления траекторий заряженных частиц К;г
2.3 Гамма-спектрометр
2.3.1 Конструкция гамма-спектрометра
2.3.2 Эффективность гамма-спектрометра
2.3.3 Энергетическая калибровка гамма-спектрометра
2.4 Электронные системы спектрометра МАГ
2.4.1 Электроника магнитного спектрометра
2.4.2 Электроника у-спектромегра и формирования мастера
2.4.3 Аппаратное и программное обеспечение
Глава 3 Методические аспекты эксперимента по изучению реакций взаимодействия протонов с ядрами кремния при энергии 1 ГэВ
3.1 Магнитный тракт. Настройка пучка
3.2 Проведение эксперимента, характеристика полученных данных
3.3 Характеристики частиц, попадающих на мишень
3.4 Случайные срабатывания и просчёты
Глава 4 Измерение сечений у-переходов и образования ядер
4.1 Вычисление сечений
4.2 Идентификация уровней
4.3 Сравнение полученных сечений с экспериментами и теоретическими расчетами
Глава 5 Анализ совместной информации с пропорциональных камер и гамма-детектора
5.1 Спектр у-квантов при различных отборах
5.2 Распределения протонов по углам вылета 0 и ф и переданной энергии ©
5.3 Угловые распределения протонов по данным с передних камер
5.4 Оценка сечения квазикогерентного взаимодействия по данным с передних камер
Глава 6 Реакция 2881(р,р/Х)24М§*
6.1 Анализ данных в области 3° < 9 < 6.5°
6.2 Основные источники фона
6.3 Определение сечения реакции
6.4 Измерение парциальных сечений
6.5 Обсуждение результатов
Заключение
Литература
ПРИЛОЖЕНИЯ

Диссертация посвящена экспериментальному исследованию реакции расщепления ядер кремния протонами при энергии 1 ГэВ. Работа выполнена методом адрон-гамма совпадений на магнитно-германиевом спектрометре МАГ ИТЭФ, состоящем из магнитного спектрометра на основе пропорциональных камер и Ge(Li)-NaI(Tl) гамма-спектрометра.
Актуальность проблемы
Измерение сечений выхода ядер-продуктов, образующихся в реакциях расщепления атомных ядер при энергии протонов в несколько ГэВ, необходимо как для проверки различных теоретических моделей ядерных реакций, так и для решения прикладных задач, связанных с проблемой переработки отходов ядерных реакторов.
Такие измерения проводились в различных лабораториях мира в течение многих лет, их результаты вошли как в монографии [1], так и в современные базы данных (см., например, [2]). В последнее время интерес к исследованию реакций расщепления возобновлен с новой силой, так как они являются основой в создании мощных источников нейтронов (проекты ESS [3] и другие).
В подавляющем большинстве экспериментов в этом диапазоне энергий используется метод накопления продуктов расщепления ядер в процессе облучения образцов-мишеней в пучках протонов. Для выделения некоторых стабильных изотопов благородных газов, например, гелия и неона, используются масс-спектрометры.
Такими методами в реакциях расщепления не удаётся измерить выходы стабильных ядер, не относящихся к благородным газам, и радиоактивных ядер с малым периодом полураспада, что составляет заметную часть всех реакций расщепления. Задача измерения сечений реакций с образованием таких ядер может быть решена методом регистрации "мгновенного" у-излучения, возникающего при переходах возбуждённых ядер в состояние с меньшей энергией возбуждения или в основное состояние. Особенностью этого метода является то, что измеряются не полные выходы ядер, поскольку зарегистрировать все гамма-переходы практически невозможно, а парциальные сечения переходов, в основном, с первого возбуждённого состояния в основное.
Изучение механизмов расщепления ядер при столкновении с ними других частиц, требует анализ кинематики ядерных реакций с определением конечного состояния ядра

N1, при котором в зарегистрированных событиях находится максимальное число треков заряженных частиц. М - число ячеек, на которое нужно возвратиться к моменту прохождения через камеры частицы, давшей сигнала на считывание информации с ПК:
ЛО=ближайшее целое {(т1-т2-Тз/2)/ Тя}. (2.7)
Сигнал от гамма-детектора приходит позже, чем от пучковых счётчиков. Чтобы обеспечить их совпадение, сигнал от пучковых счётчиков задерживают на время тЗ. Совпадение этих сигналов даёт сигнал "stop 2", вызывающий остановку счётчика адреса в некотором состоянии. Путем выбора досчёта N2 подбирается оптимальное время считывания информации с пропорциональных камер для мастера, включающего сигнал от у-детектора:
N2= ближайшее целое {(т1+тЗ-т2-Гу2)/ Тя}. (2.8)
Основные временные диаграммы формирования сигнала на считывание информации с ПК приведены на рис. 2.24.
Сигнал с проволочки от прохождения заряженной частицы имеет длительность 20 не. В зависимости от расстояния, на котором частица прошла от проволочки, сигналы могут иметь разброс 25 не. Кроме этого, время прихода сигнала может меняться в пределах 10 не в зависимости от того, в каком месте по длине проволочки образовался заряд. Также из-за конечной скорости заряженной частицы сигнал от передней самой камеры приходит на 15 не раньше, чем от самой задней камеры. Разброс задержки срабатывания электроники составляет 15 не. Таким образом, разрешающее время МПК и электроники, обеспечивающее 100% эффективность регистрации, составляет примерно 60 не.
Считывание информации в ЭВМ ведётся через интерфейс в стандарте КАМАК. Система считывания использует принцип приоритетного кодирования, т.е. считываются только те ячейки, в которых записаны сигналы. Кроме того, информация от подряд сработавших проволочек сшивается в "кластер" и передается в ЭВМ одним словом, содержащим адрес начала "кластера" и его длину. Среднее время на считывание информации об очередном "кластере" не превышает 1.5 мке, что позволяет вести считывание со скоростями до 1 Мб/с.
Для управления различными системами спектрометра и контроля их режимов создан комплекс электронных блоков в стандарте КАМАК. С его помощью осуществляется синхронизация с циклом ускорителя, визуальный контроль, управление режимом установки и элементами тракта пучка (магнитами и коллиматорами), контроль и регулировка напряжения питания различных узлов спектрометра.