低能正电子致厚靶特征X射线产额的初步实验研究

通过10～30 keV的正电子轰击纯厚Ti(Z=22)靶,采用超薄灵敏层的Si-PIN探测器收集其产生的X射线,通过HPGe探测器收集正电子在靶中湮没产生的511 keV的γ光子计数来计算正电子束流强度,对正电子碰撞厚Ti靶的K壳层特征X射线产额进行了初步测量,并将所得实验数据与基于DWBA(Distorted-Wav...     

脉冲慢正电子束流的检测

本工作设计了一种通过测量脉冲慢正电子湮没辐射在闪烁探测器的积分效应进行测量和标定脉冲正电子束流强度的方法.通过对探测器的刻度,定量测量了北京慢正电子强束流项目中慢正电子束流的流强和能谱发布,为脉冲正电子束流的直流化设计提供了依据.     

用成像板探测正电子

用成像板对常用正电子源＾３２Ｎａ进行了一系列感光实验。结果显示,激发辐射的光子强度值ｆ（ｐ）与成像板记记载的正电子流强ｆ（ｅ＾＋）成正比关系。在北京慢正电子束设备上进行了单慢正电子的感光实验,结果表明,成像板是慢正电子的一种优良的二维位置灵敏探测器。     

22Na次级束的产生与应用

在日本东京大学核研究中心的放射性离子束分离器上,利用逆运动学反应¹H(²²Ne,²²Na)n产生了²²Na次级束。经分离器电磁系统的分离提纯后,获得了能量为（78.3±1.0） MeV的²²Na次级束。实验靶站处次级束的强度达2.5×10⁵ s^-1,其中²²Na的纯度好于90%。²²Na次级束已应用于与核天体物理Ne丰度异常问题相关的²²Na+α共振散射实验研究。     

脉冲慢束空间聚焦的SIMION模拟

用SIMION 7.0光学离子模拟软件对正电子在慢正电子束装置的静电及静磁场中的加速、输运、空间聚焦情况进行了模拟计算,初步得到了很好的空间聚焦模拟结果。对于加速能量为0.5～30keV的正电子束流聚焦半径控制在5 mm以下,满足了实验的需要。     

北京慢正电子强束流性能研究

采用电子束流以及脉冲慢正电子束流对系统进行了调试,对束流系统的性能参数进行了测定和研究。实验结果表明,系统对于模拟电子的传输效率高于98%,电子束斑直径小于5mm。在目前加速器短脉冲的运行模式下,脉冲慢正电子束流的强度达到了105/s以上,IP成像板束流沉积形貌直径小于15mm,脉冲慢正电子束流微分能谱半高宽(FWHM)约为10eV;;在高于3×10?Pa的超高真空中,慢正电子在直流化管道内7存贮40ms后,束流强度减弱到原来的50%。系统各项性能运行参数达到了设计要求。     

用反符合和热中子屏蔽降低γ谱仪本底

新建的一台反宇宙射线低本底HPGeγ谱仪,在物质屏蔽的基础上采用反符合和热中子屏蔽联合方法,实验研究次级宇宙射线μ子和中子产生的本底。结果表明,反符合屏蔽(塑料闪烁探测器)能大幅度降低μ子产生的本底,还能有效抑制快中子与锗晶体和屏蔽材料非弹性散射引起的本底,100-2000keV能区反符合积分本底抑制系数可达8倍。热中子屏蔽(镉吸收片)的加入可明显降低锗晶体和屏蔽材料热中子俘获产生的本底,使511keV正电子湮灭峰本底的抑制系数由5.8倍提高到20.7倍,100-2000keV反符合积分本底抑制系提高到13.2倍。     

低能离子探测器的设计及测试

自行设计制作并测试了用于电子-离子碰撞电离截面测量实验的低能离子探测器。该探测器由Al_2O_3转换板、加速电极、单通道电子倍增器三部分组成。离子沿70°方向轰击转换板,产生数目与离子能量成正比的二次电子,电子由单通道倍增器测量。采用合适的电子学线路和甄别阈,可以有效地把离子计数与本底分开。对10keV Ar~+在入射束流小于10~4s~(-1)时,探测效率接近100％。本探测器可用于低能重离子的计数测量。     

正电子湮灭一维角关联实验装置

本文描述了为测量固体中的电子动量分布及费米面而设计的装置,这一装置也可用于正电子素化学及其它正电子方面的研究。采用垂直长缝结构。样品至主缝中心的距离为3米,系统典型的几何角分辨率为0.33mrad。正电子源用~(22)Na,强度约30mCi。对能量0.511MeV的湮灭光子用NaI(T1)闪烁探头,其长度为300mm。核测量采用快-慢符合方案。实验操作采用简易自动控制方式。     

低能高电荷态氮离子与Cu表面相互作用致K-X射线发射的研究

利用中国科学院近代物理研究所的电子回旋共振离子源引出的高电荷态氮离子(N^q+,q=3,5,6),在4.5～120 keV动能范围内系统测量了N^q+(q=3,5,6)与Cu表面碰撞产生的K-X射线能谱;基于原子壳层电离理论计算了K-X射线产额值及其电离截面值。结果表明:N^q+(q=3,5)离子进入靶表面后与Cu原子发生紧密碰撞,在直接库伦电离的作用下发射K-X射线,并且随着入射离子动能的增加,K-X射线产额和K壳层电离截面均单调增大;对于N⁶⁺离子,K-X射线产额与其入射动能没有明显的依赖关系,且在Cu表面形成的"空心原子"级联退激产生的K-X射线产额约占其总K-X射线产额的97%。另外,N⁵⁺离子入射时的K-X射线产额明显高于N³⁺离子入射时的产额。本工作对离子与表面相互作用中形成的"空心原子"的退激过程具有重要的参考价值,并为理解"空心原子"的退激过程和彗星X射线机理的研究提供了基础数据。     

~(88)Kr γ射线发射几率的测量

利用轻质海绵为填充材料,采用小体元分割法制备混合标准源,完成了高纯锗γ探测器对放射性气体源效率的校准。采用活性碳低温吸附法从235 U的裂变产物中快速提取放化纯88 Kr,并制成气体密封源,采用上述校准的高纯锗γ探测器对其进行了实验测量。利用放射性暂时平衡原理,通过子核88 Rb的活度计算得到了88 Kr的活度,进而计算出88 Kr各γ射线的发射几率,其结果的不确定度与评价值相比明显降低。     

240Am半衰期的测量

²⁴⁰Am的半衰期对准确测量²⁴¹Am(n,2n)²⁴⁰Am反应截面具有重要作用,当前评价的数据50.8(3) h是对²⁴⁰Am的987.8 keV γ射线用Ge(Li)探测器跟踪测量6 d的结果,测量时间不到3个半衰期,使得测量结果的不确定度偏大。本文利用Geant4模拟软件建立了阱型HPGe探测器的测量模型,模拟计算了不同Pb吸收厚度下²⁴⁰Am高能γ射线的探测效率,确定使用阱型HPGe探测器配合吸收X射线和低能γ射线的Pb吸收体可有效提高²⁴⁰Am高能γ射线的探测效率。根据Geant4模拟计算的结果,Pb吸收体厚度为1 mm时,对²⁴⁰Am的888.8 keV和987.8 keV两条特征γ射线的探测效率分别为14.1%和13.3%。在中国原子能科学研究院的HI-13串列加速器上通过²⁴²Pu(p,3n)反应生产了²⁴⁰Am,制备了约700 Bq的²⁴⁰Am测量源,用上述方法跟踪测量²⁴⁰Am的888.8 keV和987.8 keV两条特征γ射线的强度,时间超过18 d,用最小二乘法拟合得到其半衰期为50.79(5) h,结果与评价结果一致,但减小了不确定度。     

keV能区中子注量率测量初级标准装置研制

由于大多数中子探测器在keV能区处于共振能区,截面数据无法精确已知,无法作为中子注量率测量初级标准装置。⁶Li在keV能区的截面精确已知,本文以此设计了一种包含⁶LiF转换体的硅半导体探测器系统（LiF-SSD探测器）,建立了keV能区中子参考辐射场中子注量率测量初级标准装置。利用SRIM和TRIM程序估算了LiF-SSD探测器的计数率;基于Geant4开发了探测器响应计算程序,给出了中子能量为27.4 keV的探测器脉冲幅度计算谱;利用⁴⁵Sc(p,n)-⁴⁵Ti反应,测量了27.4 keV中子能量点的探测器脉冲幅度谱,测量结果与理论计算谱符合较好。     

基于EJ299-33A探测器的核材料时间关联测量系统的时间分辨

n-γ的时间关联测量可提取核材料的质量、增殖因数,其中时间分辨是表征关联精度的1个重要指标。本文基于数字化数据获取与处理方法,对具有n-γ甄别能力的塑料闪烁体EJ299-33A探测器组成的核材料时间关联测量系统的时间分辨进行研究,采用⁶⁰Co与²²Na γ源进行了对比测量,分析了源对本征时间分辨的影响,进一步通过离线的条件加载反演,给出时间分辨的等效电子能量阈值依赖关系。通过对²⁵²Cf自发裂变时间关联谱的测量和解耦,讨论了时间分辨对不同符合事件的影响。结果表明：系统时间分辨随阈值增加而减少,在阈值为230 keVee时采用⁶⁰Co测量的结果约为560 ps,可满足核材料快时间符合测量的精度要求,而在相同条件下,由于正电子湮没位置的不确定性和延迟符合的影响,²²Na源测量的时间分辨展宽至816 ps;裂变事件时间关联测量中n-n符合受时间分辨的相对影响小于γ-γ符合。     

The cross section for the K(n,p)Ar reaction between 14.2 and 17.2 MeV

Activation techniques have been used to measure the cross section for the ⁴¹K(n,p)⁴¹Ar reaction between 14.2 and 17.2 MeV. Neutrons were produced by the ³H(d,n)⁴He reaction, and the mixed-power method was used to measure the neutron flux through the ²⁷Al(n,)²⁴Na reaction. The activated samples were counted for the 1294 keV, 1.827 h γ-activity of ⁴¹Ar and the 1369 keV, 15.03 h γ-activity of ²⁴Na using a 16% Ge(Li) detector and a 4096-channel analyzer. The cross sections for the ⁴¹K(n,p)⁴¹Ar reaction using the mixed-power method were found to be 53 ± 3 mbarn at 14.2 ± 0.2 MeV, 47 ± 3 mbarn at 15.2 ± 0.2 MeV, 41 ± 3 mbarn at 16.2 ± 0.2 MeV and 36 ± 4 mbarn at 17.2 ± 0.2 MeV. The associated-particle method was also used for measuring the neutron flux in order to check the mixed-powder result at 14.2 MeV. The average cross section for three associated-particle runs at 14.2 MeV was found to be 50 ± 3 mbarn which, within experimental error, agrees with the mixed-powder value.     

Measurements of the (n, np+d) activation cross sections with 13.4–14.9 MeV neutrons using a fusion neutronics source/JAERI

The activation cross sections for 20 (n, np+d) reactions were measured in the energy range between 13.4 and 14.9 MeV by the activation method. The mass-separated isotopes of ⁸⁷Sr, ^95,100Mo, ¹⁰⁴Ru, ¹⁰⁶Pd, ^113,116Cd, ^118,119,120Sn, ^123,128,130Te, ^184,186W, and ^189,190Os were irradiated. The 16 cross sections, excepting those for ¹¹⁸Sn, ¹²⁸Te and ^184,186W, were obtained for the first time. The d–T neutron source of the fusion neutronics source (FNS) at the Japan Atomic Energy Research Institute (JAERI) was used for irradiation. All cross section values were determined relative to that of the ²⁷Al (n, ) ²⁴Na reaction (ENDF/B-VI). To measure weakly induced activities, an efficiency calibration technique with a well-type HPGe detector was applied. The present results were compared with the comprehensive evaluated data in the JENDL-3.3, the JENDL-Activation File, the ENDF/B-VI and the FENDL/A-2.0. Most of the data in the JENDL-3.3 and the JENDL-Activation File were in good agreement with the present result. However, relative to our values, 13 of the 20 evaluated data in FENDL/A-2.0 were overestimated more than 2 times or underestimated by less than one tenth.     

Positron emission yields for encapsulated Na sources

We have measured the total γ-activity and the emitted positron yields from two commercial ²²Na sources ( 5 mCi and 70 mCi). For the weaker source, we find good agreement between the number of positrons expected (based on γ-yield measurements) and those observed, after estimating the effect of positron absorption in the Ti window of the source capsule. The yield of positrons from the stronger source is a factor of two lower than expected. Reasons for the discrepancy are discussed.     

Timing properties of LuAP:Ce studied with large-area avalanchephotodiodes

Prompted by recent interest in positron emission tomography scanners equipped with LuAP:Ce (LuAlO₃:Ce) scintillators read by avalanche photodiodes, we have measured timing properties of this scintillating material with large-area avalanche photodiodes (LAAPDs) from Advanced Photonix, Inc. (API). We have obtained a time resolution of 1.16±0.06 ns for 511 keV peak from a ²²Na source with energy threshold set at 400 keV and 680±35 ps for ⁶⁰ Co source with energy threshold set at I MeV. The dependence of time resolution on LAAPD gain was measured showing improved timing at gains over 200, but at the cost of higher excess noise. Comparing the time resolution of LuAP:Ce and LSO:Ce measured with LAAPD and photomultipliers, we discuss the dependence of timing properties on the tight output and decay time of these scintillators     

γ全吸收型探测装置探测效率的实验与模拟

为精确测量keV能区中子俘获反应截面,中国原子能科学研究院核数据重点实验室基于中国散裂中子源反角白光中子源建成了国内首套γ全吸收型BaF₂探测装置。为获得重要的实验参数装置对γ射线的探测效率曲线,对单个BaF₂探测器模块能谱的测量数据与模拟结果进行比较。结果表明,测量¹³⁷Cs和⁶⁰Co源得到的实验结果与MCNP和GEANT4的模拟结果吻合较好,验证了模拟计算得到的探测效率曲线的可靠性,可用于中子俘获反应截面的在线测量。