6He(p,γ)7Li反应的实验设计与束流准备

在HI-13串列加速器次级束流线上,使用7Li初级束,通过²H(⁷Li,⁶He)³He反应产生了能量为26、32和38MeV的放射性6He次级束,纯化并准直后,6He次级束流纯度可达99%,强度最大为900s^-1。使用该次级束可实现对²H(⁶He,⁷Li)n反应的角分布测量,并结合理论计算,间接导出⁶He(p,γ)⁷Li的天体物理S因子和反应率。     

天体物理重要反应13N(p,γ)14O的实验研究

¹³N(p,γ)¹⁴O是高温CNO循环中的关键反应,对恒星能量产生机制及其演化的研究具有重要意义。利用北京HI-13串列加速器次级束流线产生的13N放射性束测量了质心系能量为8.9MeV的¹³N(d,n)¹⁴O反应的角分布,导出了¹⁴O基态渐进归一化系数（ANC）为(29.4±5.3)fm^-1。此外,使用镜像核的电荷对称性,通过分析¹³C(d,p)¹⁴C反应的角分布,导出了与实验一致的¹⁴O基态质子ANC。使用最新开发出的R矩阵程序,导出¹³N(p,γ)¹⁴O反应在高温CNO循环中的天体物理S因子和反应率。将此数据代入核天体物理反应的网络程序进行计算,结果表明,新星中CNO循环产生的能量比原有的结果多5%,这可能会对新星的演化有一定的影响。     

10C次级束的产生

在中国原子能科学研究院HI-13串列加速器次级束流线上通过¹H(¹⁰B，¹⁰C)n反应产生了能量为(55.9±0.9)MeV的¹⁰C放射性次级束。经过磁刚度和速度选择，准直后的¹⁰C束流纯度达到90%以上，强度约为6s^-1•pnA^-1。     

HI-13串列加速器能量重新刻度

为消除HI 13串列加速器由于升级改造可能引起的分析磁铁常数K的变化所带来的影响，利用共振核反应¹²C(p,α₀)⁹B对常数K进行了重新刻度。重新刻度的K为(43.5282±0.0007)eV•Hz^-2，较原始刻度值降低了0.652%，能量分辨为ΔE/E=（1.56±0.25）×10^-4，基本无变化。     

~8B(p,γ)~9C反应的天体物理S因子

7Be(p,γ)8B(p,γ)9C(α,p)12N反应链是通向高温CNO循环的重要路径之一,8B(p,γ)9C是该反应链中的关键反应。8B(p,γ)9C反应对于大质量贫金属星体的衍化有重要意义,该类星体中丰质子反应链的反应速率超过3α过程。在天体物理感兴趣的温度,直接俘获在8B(p,γ)9C反应中占主要贡献     

Ep≤200 MeV能区p+58Ni反应的计算与分析

以现有质子诱发⁵⁸Ni的各种核反应截面、能谱、双微分截面、弹性散射角分布等实验数据为基础，利用自行研制的大型核模型计算程序MEND计算质子能量在200MeV能区内⁵⁸Ni(p,x)反应的截面、能谱、角分布和n、p、α、d、t、³He6种出射轻粒子的双微分截面。MEND程序的理论框架基于球形光学模型、核子的核内级联发射模型、以激子模型为基础的预平衡发射理论、蒸发模型和带宽度涨落修正的Hauser Feshbach统计理论。光学模型中的势参数由APMN程序通过符合p+⁵⁸Ni反应的去弹截面和弹性散射角分布获得。出射粒子的双微分截面则利用MEND程序输出的能谱再通过Kalbach系统学公式计算。将计算结果与实验数据及ENDF/B6评价库进行了比较，计算结果与实验数据基本一致，与ENDF/B6相比，增加了³He的计算，且将能区上推至200MeV。      

Ed=20keV2H(d,γ)4He反应截面测量

对E_d=20keV的氘束入射到D-Ti靶上由²H（d,γ）⁴He反应产生的γ射线及由²H（d,p）³H反应产生的质子进行测量，得到分支比Γγ/Γp为(1.06±0.42)×10^-7及²H（d,γ）⁴He反应截面σ的上限值为(2.9±1.2)×10^-39m²。     

0.144~1.2MeV单能中子参考辐射场的建立

本工作利用2×1.7MV串列加速器建立了0.144、0.250、0.565和1.2MeV单能中子参考辐射场。所需能量的中子通过⁷Li(p,n)⁷Be和³H(p,n)³He反应产生。利用TARGET程序计算了中子注量谱，利用自行设计的反复充气式反冲质子正比计数器绝对测量了上述能量点的中子注量，合成标准不确定度≤2.0%。2001年参加了由国际电离辐射咨询委员会第三分部组织的单能快中子注量测量国际比对，取得了较为满意的结果。     

13N次级束的产生

在北京串列加速器次级束流线上通过²H(¹²C,¹³N)n反应产生了可用于核天体物理研究的¹³N次级束。经磁刚度选择以及速度选择，准直后的次级束纯度达91%，能量为(70.2±0.7)MeV，强度约为10s^-1•pnA^－1，可用来进行逆几何转移反应的实验测量。     

硼-11质子辐射俘获反应的实验研究

在大爆炸原初核合成(Big Bang Nucleosynthesis,BBN)反应网络中,11B(p,γ)12C反应是合成12C核素的最主要反应之一,对该反应进行精确测量有重要意义。由于库仑势垒的作用,天体物理感兴趣的低能区11B(p,γ)12C反应截面极低,直接测量比较困难,一般可以采用谱因子方法进行间接测量。实验使用HI-13串列加速器Q3D磁谱仪和二维位置灵敏半导体探测器(Two-dimensional Position Sensitive Silicon Detector,2D-PSSD),测量了12C(11B,12C)11B弹性转移反应的角分布,并利用扭曲波波恩近似(Distorted wave Born approximation,DWBA)理论对实验角分布进行分析,得到了12C的质子谱因子,进而根据辐射俘获理论得到了11B(p,γ)12C直接辐射俘获反应的天体物理S(E)因子及反应率。     

11C(d,n)12N反应角分布的测量和虚衰变12N →11C+p渐近归一化系数的确定

利用HI 13串列加速器次级束流线产生的11C束测量了质心系能量为9.8 MeV的11C(d,n)12N反应的角分布。通过改变DWUCK4程序中径向积分的下限,验证了该反应的周边性。比较了实验结果与扭曲波玻恩近似(DWBA)计算,得出虚衰变12 N→11 C p的渐近归一化系数(ANC)平方为(2.86±0.91) fm-1。结果表明:直接俘获对11C(p,γ)12N反应有重要贡献。     

106Ag正宇称带结构研究

利用能量为60MeV的¹¹B束流,通过¹⁰⁰Mo(¹¹B,5n)¹⁰⁶Ag熔合蒸发反应布居¹⁰⁶Ag的高自旋态,用15台带BGO反康的HPGe探测器进行在束γ谱学测量。通过γ-γ符合矩阵开窗分析和DCO比值分析,建立新的¹⁰⁶Ag能级纲图。根据正宇称带（1）不存在旋称劈裂,且具有较大的B(M1)/B(E2),初步指定其为建立在πg_9/2_ν［h²_11/2(g_7/2/d_5/2)］组态上的磁转动带。     

硼中子俘获治疗癌症的基础性实验研究

分别利用²⁴¹Am放射源和HI-13串列加速器产生的α粒子和⁷Li离子来模拟硼中子俘获治疗中的核反应产物，对DNA水溶液进行辐照，然后利用原子力显微镜(AFM)对DNA碎片进行观测，最后通过大量的统计分析获取DNA碎片长度、DNA形态的实验数据。实验结果表明：DNA碎片的平均长度随剂量的增大逐渐减小；线性和开环的DNA分子所占的比例随着剂量的增大逐渐增多；⁷Li离子比α粒子具有更强的相对生物学效应。      

亚细胞微观硼浓度测量方法研究

硼中子俘获治疗(BNCT)中亚细胞微观¹⁰B的分布对确定细胞凋亡概率和细胞核内的沉积剂量有重要意义。本工作研究采用CR-39固体径迹探测器测量亚细胞结构中¹⁰B浓度的方法,通过激光标记、光电镜扫描及图像重建方式获得了生物切片中各细胞器的径迹密度,在ICP-AES宏观测量基础上计算出相应细胞器的浓度。实验结果表明,固体径迹探测器与激光标记和电镜扫描结合可实现亚细胞结构中微观¹⁰B分布浓度的测量。     

39 ^8B（p，γ）^9C反应的天体物理S因子

^7Be（p，γ）^8B（p，γ）^9C（α，p）^12N反应链是通向高温CNO循环的重要路径之一，^8B（p，γ）^9C是该反应链中的关键反应。^8B（p，γ）^9C反应对于大质量贫金属星体的衍化有重要意义，该类星体中丰质子反应链的反应速率超过3α过程。在天体物理感兴趣的温度，直接俘获在。^8（p，γ）^9C反应中占主要贡献。     

40 次级束共振散射反应的厚靶实验方法

天体环境下的爆发性氢燃烧过程涉及大量不稳定核。作为天体物理模型的关键输入量，其反应率对于反应网络计算关系重大。在天体温度相对应的能量区间，氢燃烧主要以质子辐射俘获的方式，即A（p，γ）B反应进行。反应率主要由布居末态核基态的直接俘获和阈附近能级的共振俘获过程决定。直接测量（p，γ）反应通常需要高流强、低能量（0．5～1．0MeV／u）的放射性核束和无窗氢气体靶，在现有技术条件下难度较大。     

加速器屏蔽体中氚的提取和比活度测量

使用红外炉发展了一种从活化混凝土中提取氚的方法。通过研究氚的提取效率与加热温度、加热时间的关系,获得了氚的提取优化条件为在800℃下加热30min,Ar气流量设置为200mL/min。氚由两个冷凝管收集,然后装到1个小玻璃瓶中,与液体闪烁体混合,使用液体闪烁计数器计数。使用这种方法提取氚只需55min。相对于使用电子炉提取氚的方法,氚的提取效率可达到100%。收集了两个加速器屏蔽体中的混凝土样品,测量了样品中的γ射线核素和氚的放射性比活度。结果显示,氚的比活度与¹⁵²Eu和⁶⁰Co的比活度有很强的相关性。可得出结论：氚主要产生于热中子俘获反应⁶Li(n,α)³H。因而,可使用⁶⁰Co的放射性比活度简单估计活化的混凝土样品中氚的放射性比活度。     

41 ^11C（p，g）^12N的核天体反应率以及^3He至CNO的转换

核合成链^3He（a，γ）^7Be（a，γ）^11C（p，γ）^12N到CNO循环可能是另外一条途径替代^3He经由3^4He→^12C到CNO。这一点在某些特定的天体环境中显得很重要，例如贫金属的大质量星。其作用的大小，决定于它所包含的核反应的反应率，其中重要的是^11C的质子俘获反应与其β衰变的竞争。^11C（p，γ）^12N的直接俘获的核天体S因子在我们以前的工作中用实验进行了测量。     

中能中子与60Ni反应的理论计算和分析

在中子与⁶⁰Ni反应的总截面、去弹性散射截面和弹性散射角分布的实验数据基础上,获得了入射中子能量0.456~150MeV范围内的一组普适的中子与⁶⁰Ni反应的光学模型势参数。利用光学模型、宽度涨落修正的Hauser-Feshbach理论、预平衡反应的激子模型和核内级联模型的中能核反应计算程序UNF和MEND,计算了中子与⁶⁰Ni反应的所有截面、角分布和能谱,并将理论计算结果与实验数据和评价数据进行了分析比较。     

基于塑料闪烁探测器的飞行时间系统

北京HI-13串列加速器的次级放射性核束装置上,为有效鉴别、监督次级束并确定其能量,建立了一套基于塑料闪烁探测器的飞行时间系统。结合次级束共振散射反应1H(¹⁷F,p)¹⁷F的厚靶实验,对该套飞行时间系统予以描述,并对其性能进行讨论。