Фотоядерные реакции на изотопах палладия

• Автор: Стопани, Константин Александрович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Оглавление
1. Введение

1.1. Ядериые реакции под действием фотонов

1.2. Экспериментальные данные о фотоядериых реакциях на изотопах палладия

1.3. Основные экспериментальные методы исследования фотоядериых реакций

1.3.1. Источники гамма-квантов с энергией от единиц до нескольких десятков МэВ

1.3.1.1. Источники тормозного излучения

1.3.1.2. Метод аннигиляции позитронов на лету

1.3.1.3. Моноэнергетические меченые фотоны

1.3.1.4. Обратное комптоновское рассеяние фотонов на электронах

1.3.2. Методы регистрации реакций под действием 7-квантов

1.3.2.1. Метод полного фотопоглощения
1.3.2.2. Метод прямой регистрации продуктов реакций
1.3.2.3. Метод наведенной активности
2. Методика экспериментального измерения выходов фотоядериых реакций
2.1. Ускорители электронов с максимальной энергией пучка 70 и 55 МэВ
2.2. Детектор из сверхчистого германия в пизкофоповой защитной камере
2.3. Программы планирования эксперимента, набора и обработки данных
2.3.1. Программа расчета порогов реакций и цепочек распадов
2.3.2. Система автоматического набора 7-сиектров
2.3.3. Программа автоматического анализа спектров
2.4. Метод определения выходов фотоядериых реакций на основе анализа цепочек распадов
2.4.1. Линейная модель площади пика в серии спектров
2.4.2. Оценки выходов в случае неизвестной ковариационной матрицы
2.4.3. Особенности анализа экспериментальных данных
2.5. Определение параметров образца

3. Экспериментальное определение выходов фотоядерных реакций на Р<1
3.1. Облучение с энергией электронов Т = 29.1 МэВ
3.1.1. Эффективность детектора
3.1.2. Обработка измеренных спектров
3.1.2.1. Выходы реакций с образованием 101Рс1. 101п,Ш1 и 101Ш1
3.1.2.2. Определение выхода реакции 102Рс4 (7.2п)100Р 3.1.2.3. Определение выхода реакции 106Рс1 (7,р)105Ш1
3.1.2.4. Определение выхода реакции 1П8Рс1 (7.р)10'Ш1
3.1.2.5. Определение выхода реакции 110Рс1 (7.п)10ЭРс1
3.2. Облучение с энергией электронов Т = 55.5 МэВ
3.2.1. Эффективность детектора и эффект сложения пиков
3.2.2. Обработка измеренных спектров
3.2.2.1. Выходы реакций с образованием 101РФ 101п|Ш1 и 101Ш1
3.2.2.2. Выходы реакций с образованием 100Рс1. 100тШ1 и 10ПЮ1
3.2.2.3. Выходы реакций с образованием "РФ ч9тПЬ и "Ш1
3.2.2.4. Выходы реакций с образованием 102тНЬ и 102Ш1
3.2.2.5. Выходы реакций с образованием 10'’Ш1 и 10511и
3.2.2.6. Выходы реакций с образованием 109тРс1, 10®85 Рс1 и 109Ш1
3.2.2.7. Выходы реакций без образования цепочек распадов
4. Обсуждение полученных результатов
4.1. Экспериментальные работы по фотоядерным реакциям па изотопах палладия
4.2. Расчет теоретических значений выходов
4.3. Нормированные выходы реакций
4.4. Фотопейтронпые реакции
4.5. Фотонротонные реакции
4.6. Реакции с вылетом нескольких нуклонов. Сравнение с комбинированной моделью ГДР
4.7. Изомерные отношения
5. Заключение
Литература
Глава 1.
Введение
Изучение ядерных реакций, протекающих иод действием фотонов, или фотоядерных реакций, является эффективным методом изучения структуры атомных ядер. Сравнительная методическая простота экспериментов в этой области и доступность источников гамма-квантов обусловили большое количество систематизированных данных о характеристиках этих процессов для большинства известных стабильных ядер. Параметры фотоядерных реакций входят в ядериые экспериментальные базы данных, такие как ЕХРСЖ [1| или МРЬ [2], а также в различные каталоги сечений реакций. Это обстоятельство, наряду с большим значением случая чистого электромагнитного взаимодействия исходного ядра с фотоном, обуславливает значительную важность экспериментальных данных но фото-ядерным реакциям для построения и проверки различных моделей в ядерной физике. Данная работа посвящена экспериментальному измерению характеристик фотоядерных реакций на изотонах палладия.
1.1. Ядерные реакции под действием фотонов
Кратко рассмотрим различные процессы, связанные со взаимодействием 7-квантов «ядерных» энергий с атомными ядрами. На рис.1 схематически показана зависимость сечения ядерного фотопоглощения от энергии фотона. В этой зависимости можно выделить несколько областей. При энергиях фотона ниже значения порога отделения нуклона Вмі т.е. при энергиях ниже 7-10 МэВ, возможно лишь возбуждение отдельных уровней ядра, таких как одночастичные уровни или уровни вращательного спектра, не приводящее к изменению его состава. Внесенное фотоном возбуждение снимается затем за счет 7-перехода в ядре, в результате которого наблюдается явление ядерной резонансной флуоресценции (область I на рисунке). При более высоких энергиях фотона могут происходить реакции, в которых возможно изменение состава ядра (область II). Начиная примерно с

ректированы, но основной целью программы является автоматический поиск пиков с минимальным ручным вмешательством. Анализ выполняется в интерфейсе veb-6pay3epa, и переход к нему возможен непосредственно из просмотра спектров в базе данных после выбора необходимых спектров. Страница анализа с результатами поиска пиков в спектрах облученного РФ измеренных в течение 4 часов начиная с 2 часов после облучения, показана на рис. 10а.
Для каждого выбранного спектра приводится таблица, содержащая параметры найденных пиков: энергия, ширина, площадь, а также параметры определяющие форму пика и характеристики фоновой подложки. Кроме того, для контроля правильности поиска результаты анализа каждого спектра показываются па графике. Под результатами анализа спектров выводится сводная таблица, в которой приводятся площади всех найденных пиков, упорядоченные но номеру спектра. При нажатии на кнопку «Построить кривую распада» информация из таблицы выводится в отдельном окне в виде графика скорости счета в пике в зависимости от времени вместе с результатами аппроксимации этих данных экспоненциальной функцией, как показано на рис. 106.
Программа анализа спектров выполняется на отдельном туеЬ-сервере в виде СИ-сценария с1ЬПб, который формирует интерфейс и запускает написанную на Си-г+ программу РЕ-АКБЕСО, содержащую математическую часть алгоритма обработки данных. Нахождение параметров пиков разбито на три этапа: выделение фона, поиск максимумов характерной формы, выделяющихся над фоном, и аппроксимация найденных максимумов модельной функцией.
Для нахождения приближенного значения фона в каждой точке спектра используется следующий метод. Выбирается ширина окна N. которая заведомо больше ширины пика.
В диапазон точек шириной N в таком случае попадет какая-то часть фона. В данном диапазоне находится точка с минимальным значением числа отсчетов 6тт. Если бы в данном диапазоне отсутствовали пики, а среднее значение фона было бы одинаковым и равным Ь. то вероятность получить данное 6тш определялась бы следующим выражением:
Р(Ь, пт) = МР(Ътт)(р>(Ьтт))"- (1)
где р(Ьтт) — вероятность получить Ьтт в одном канале спектра, равная в соответствии с законом Пуассона е При достаточно больших значениях Ьти1 10 от дискретного распределения Пуассона можно перейти к непрерывному нормальному распределению со средним значением М = £>„„„ и стандартным отклонением а = /Ьтш. Тогда среднее значение Ьтт можно рассчитать по формуле