Ứng dụng máy gia tốc 1

Một số ứng dụng của máy gia tốc
I. Mở đầu
II. Ứng dụng máy gia tốc trong nghiên cứu cơ bản
III. Ứng dụng máy gia tốc trong y tế
IV. Ứng dụng máy gia tốc trong công nghiệp
 Máy gia tốc hạt là một trong những thiết bị đa dụng nhất được các nhà vật
lý thiết kế, từ sự khởi đầu của nó là ống phóng tia catot được Thomson sử
dụng đã phát hiện ra điện tử tới các thiết bị collider khổng lồ ngày nay,
chúng gắn liền với những sự kiện quan trọng trong sự phát triển của vật lý
hạt nhân và vật lý hạt.
 Sự đa dạng về chủng loại hạt gia tốc, về năng lượng và cường độ kể cả
đối với chùm hạt thứ cấp như bức xạ đồng bộ (synchrotron), bức xạ hãm,
nơtron, meson đã mở rộng các lĩnh vực nghiên cứu, đặc biệt là những
nghiên cứu cơ bản nhằm khám phá cấu trúc thế giới vật chất.
 Ngày nay máy gia tốc hạt được sử dụng một cách rộng rãi trong nghiên
cứu khoa học cũng như ứng dụng thực tế.
 Chúng được sử dụng với hầu hết các lĩnh vực của vật lý từ hạt cơ bản tới
chất rắn. Máy gia tốc còn là thiết bị thiết yếu trong các lĩnh vực khác như
nghiên cứu các cấu trúc trong hóa học và sinh học, trong phân tích nguyên
tố vết với độ nhạy cao.
 Sự tiến bộ của vật lý hạt nhân và vật lý hạt xuất phát từ các nghiên cứu với
máy gia tốc. Chúng cũng đang đóng một vai trò quan trọng trong vật lý
thiên văn và vũ trụ học.
MỞ ĐẦU
 Các máy gia tốc có phạm vi ứng dụng rộng lớn trong công nghiệp như quá
trình cấy ion trong chất bán dẫn hay làm biến đổi tính chất bề mặt của nhiều
loại vật liệu. Một ứng dụng có hứa hẹn đặc biệt là công nghệ vi sắc ký
(microlithography) với bức xạ synchrotron cho các mạch vi điện tử với mật
độ rất lớn.
 Các bức xạ từ máy gia tốc còn được ứng dụng rộng rãi trong các quá trình
xử lý bảo quản thực phẩm, khử trùng chất thải độc hoặc các vật dụng làm

từ polyme. Phương pháp kích hoạt sử dụng nguồn nơtron từ máy gia tốc
được ứng dụng nhiều trong địa vật lý và đang được phát triển để phát hiện
các chất gây nổ.
 Khả năng ứng dụng của máy gia tốc trong y tế ngày càng mạnh mẽ, sử
dung trong chế tạo đồng vị phóng xạ, chẩn đoán hình ảnh, điều trị, xạ trị
với electron, photon, proton, nơtron và thậm chí cả ion nặng…
 Các máy gia tốc cũng đóng vai trò lớn trong kỹ thuật năng lượng. Các
nghiên cứu về quá trình nhiệt hạch gây bởi các ion nặng đang được theo
đuổi ở một số nước. Các máy gia tốc là một thành phần thiết yếu để cung
cấp nhiệt bổ sung cần thiết cho quá trình tạo plasma trong các lò nhiệt
hạch. Các máy gia tốc còn ứng dụng trong xử lý các chất thải phóng xạ có
thời gian sống dài (transmutation)…
I.1. Vật lý hạt nhân:
− Các máy gia tốc là công cụ thiết yếu để các nhà vật lý có thể khám phá hạt
nhân và xác định cấu trúc và các đặc trưng của chúng. Tùy thuộc vào các
đặc tính cần quan tâm mà người ta có thể sử dụng electron, proton, chùm
ion nặng cũng như các bức xạ thứ cấp khác. Sự gia tăng năng lượng và
cường độ ngày càng mở ra nhiều cơ hội mới.
− Trước đây các nghiên cứu vật lý hạt nhân tập trung chủ yếu về cấu trúc hạt
nhân riêng lẻ, các trạng thái kích thích của chúng, các vấn đề năng phổ hạt
nhân Nghiên cứu các phản ứng hạt nhân gây bởi các chùm hạt gia tốc có
thể nhận được các thông tin về thời gian sống, spin và tính chẵn lẻ. Qua
việc đo tiết diện có thể xác định mômen tứ cực của hạt nhân…
− Các lĩnh vực hiện nay trên máy gia tốc được quan tâm nhiều như nghiên
cứu các hạt nhân siêu biến dạng với mômen xung lượng rất lớn hoặc các
hạt nhân lạ nằm xa vùng hạt nhân bền…Các nghiên cứu về tán xạ của điện
tử năng lượng cao trên các hạt nhân và các nucleon biết được phân bố
điện tích, phân bố momen từ bên trong hạt nhân và trong cả các nucleon,
các trạng thái kích thích của hạt nhân…
I. ỨNG DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU CƠ BẢN

− Các máy gia tốc tạo ra các các chùm ion nặng (nặng hơn He) như Li, B,
C, Ni, O, Ar, Ne…với năng lượng ngày càng cao vượt qua hàng rào
Culông tạo ra khả năng nghiên cứu động học của sự va chạm hạt nhân -
hạt nhân và sự phân mảnh của các hạt nhân. Các phản ứng với chùm ion
nặng cung cấp các thông tin quan trọng về tương tác của các nhóm
nucleon, đưa ra một loạt các khái niệm hạt nhân như thế hạt nhân, quá
trình nhiệt hạch, momen góc , các giá trị về mật độ mức, thời gian tương
tác hạt nhân…, khả năng nghiên cứu động học và tính chất của các hệ
hạt nhân sống ngắn…
− Nghiên cứu chất hạt nhân trong những điều kiện đặc biệt, các hiện tượng
liên quan tới sự phức hợp của các nucleon, đặc biệt là sự chuyển pha từ
các hạt nhân sang các quark và gluon bằng việc gia tốc các ion chì ở
CERN. Tính chất điện từ của các hạt nhân được nghiên cứu với các chùm
electron năng lượng cao (~10 GeV) với độ phân giải tới 0.1 fm.
− Các máy gia tốc electron cường độ lớn cho phép nghiên cứu cấu trúc
quark của các nucleon và mối liên hệ với các hardon. Sự phát triển công
nghệ beam cooling cho các collider pp-, các storage ring ion nặng đang
mở ra nhiều cơ hội trong vật lý hạt nhân
Hình 1: Kích thước của nguyên tử, hạt nhân và các nucleon
I. 2. Vật lý hạt cơ bản:
− Sự phát triển của vật lý hạt cũng như vật lý năng lượng cao gắn liền với
các thành tựu trong việc xây dựng các máy gia tốc với năng lượng ngày
một nâng cao.
− Các máy gia tốc năng lượng cao không chỉ được sử dụng để nghiên cứu
các hạt nhân nguyên tử hoặc các mảnh của chúng mà còn tạo ra nhiều
loại hạt cơ bản mới cũng như tìm ra các nguyên tố hóa học mới.
− Phát hiện các hạt cơ bản như antiproton ở máy gia tốc bevatron
(Berkeley, USA) trong những năm 50, hai hạt nơtrino ở AGS
(Brookhaven, USA) trong những năm 60, J/ ở AGS những năm 70 và
gần đây các hạt W, Z với Spp_S collider ở CERN… và nhiều loại chùm

hạt cơ bản khác như như pion, kaon, muon, tau…
− Các số liệu thu được từ các nghiên cứu thực nghiệm trên các máy gia tốc
năng lượng cao đóng góp vào sự phát triển của các lý thuyết hạt cơ bản,
như các mẫu quark, mẫu chuẩn (standard model), kiểm nghiệm tính đúng
đắn của các mẫu lý thuyết này.
− Các máy gia tốc đóng vai trò quan trọng trong việc hiểu biết tốt hơn và sâu
hơn về cấu trúc và tính chất của vật chất, các nhóm hạt quark, lepton và
các lực tương tác
3. Vật lý thiên văn và vũ trụ học:
− Các máy gia tốc đang ngày càng trở thành thiết bị bổ trợ cho các kính
thiên văn trong việc nghiên cứu vũ trụ.
− Vũ trụ của chúng ta rất có thể được hình thành từ một vụ nổ lớn (Big
Bang). Với các máy gia tốc và collider năng lượng rất lớn cho phép các
nhà vật lý tiến hành các nghiên cứu thực nghiệm các quá trình gần với
thời điểm của vụ nổ hình thành vũ trụ.
− Các kết quả nhận được từ các thí nghiệm trên các máy gia tốc cho phép
giải thích các quan sát vũ trụ như tỷ số hidro/helium, xác định số các họ
nơtrino, sự vi phạm đối xứng điện tích, chẵn lẻ (CP)
− Từ các thí nghiệm với chùm ion nặng trên các máy gia tốc, thông qua
việc xác định tốc độ và tiết diện của các phản ứng hạt nhân, góp phần
làm sáng tỏ sự hiểu biết về sự tổng hợp các nguyên tố và cơ chế hình
thành năng lượng trong trong các ngôi sao, những sự hiểu biết về hiện
tượng cháy sao, về cơ chế hoạt động của mặt trời…
4. Vật lý nguyên tử:
Các đặc tính của các hệ đa hạt phức tạp bao gồm các nguyên tử và các ion
hiện tại vẫn còn chưa được khám phá một cách đầy đủ. Rất nhiều các
nghiên cứu đã được thực hiện, từ những năm 1970 đã có tới 850 máy gia
tốc ion được sử dụng. Tập trung trong một số lĩnh vực nghiên cứu sau:
- Cơ chế va chạm nguyên tử và quá trình ion hóa.
- Nghiên cứu các trạng thái nguyên tử kích thích cao tạo thành trong quá

trình va chạm.
- Vật lý các ion hóa và các nguyên tử được bóc tước (bare).
- Tiết diện trao đổi điện tích đối với các ion năng lượng lớn.
- Tia X tạo bởi các va chạm ion tương đối tính.
- Các trạng thái giả phân tử tạo bởi các va chạm ion - nguyên tử gần đối
xứng.
- Các quá trình ion hóa tác động của điện tử và các va chạm ion điện tử.
- Sự phát xạ electron từ tác động của ion trên các bia chất rắn mỏng.
- Sự truyền cộng hưởng và kích thích trong các va chạm ion - nguyên tử
- Sự mất mát năng lượng của ion trong chất rắn.
- Phân bố quãng chạy và năng suất hãm electron trong chất rắn….
5. Vật lý chất rắn và khoa học vật liệu:
− Trong một thời gian dài công cụ chủ yếu trong nghiên cứu cấu trúc
và tính chất của vật chất ở trạng thái rắn là tia X được tạo bởi các
nguồn truyền thống và các nơtron từ lò phản ứng.
− Trong những năm gần đây nhờ có máy gia tốc hạt nhiều lĩnh vực
nghiên cứu đã được mở rộng, đặc biệt là với bức xạ đồng bộ
(synchrotron). Kỹ thuật EXAFS (Extended X ray Absorption Fine
Structure) cho những thông tin về môi trường nguyên tử sử dụng cho
các nghiên cứu về sự sắp xếp nguyên tử trong các hệ chất rắn như
chất xúc tác, tinh thể, thủy tinh, polyme, các lớp bề mặt, phim mỏng
− Do không có điện tích và khả năng đâm xuyên lớn, nơtron được sử
dụng nhiều để nghiên cứu chất rắn. Tán xạ nơtron cho những hiểu
biết về sự liên kết và sự cố kết của các kim loại, chất bán dẫn và chất
cách điện. Nhiễu xạ nơtron được sử dụng nghiên cứu sự sắp xếp
cấu trúc của các hạt nguyên tử trong vật chất và mối quan hệ với các
tính chất vật lý và hóa học.
− Các proton năng lượng lớn (500 MeV-1GeV) tạo ra những nguồn
nơtron với cường độ lớn và năng lượng cao qua các phản ứng
spallation. Các nghiên cứu với nguồn nơtron spallation bổ trợ cho

các nghiên cứu với bức xạ synchrotron trong các lĩnh vực như chụp
ảnh tinh thể, đặc biệt với các chất dạng bột, lỏng
− Chùm ion được sử dụng nhiều trong việc xác định thành phần của
các mẫu, bao gồm các kỹ thuật :
+ Tán xạ ngược Rutherford ( RBS),
+ Phát xạ tia X gây bởi proton (PIXE),
+ Phân tích kích hoạt hạt tích điện (CPAA) hoặc phân tích phản ứng
hạt nhân (NRA),
+ Khối phổ kế ion thứ cấp (SIMS),
+ Khối phổ kế gia tốc (AMS)
- RBS sử dụng nghiên cứu các nguyên tố nặng trong chất nền nhẹ, lớp
mỏng như nghiên cứu chất bán dẫn, NRA ưu thế trong nghiên cứu các
nguyên tố nhẹ trên chất nền nặng.
- CPAA áp dụng trong các lĩnh vực hàm lượng siêu thấp, các nghiên cứu về
ăn mòn. Có thể ứng dụng với hầu hết các nguyên tố với độ nhạy tới ppb
(10
-9
). Có thể xác định ảnh hưởng của các tạp như C, N, O trong kim loại,
kiểm tra quá trình chế tạo và ghi nhận độ nhiễm bẩn mức thấp. Các chùm
ion được sử dụng trong giải năng lượng rộng (1-45 MeV) cho phép phân
tích trong khoảng từ micro tới mm. CPAA còn được sử dụng để nghiên cứu
ảnh hưởng của độ pH trong tốc độ ăn mòn trong lò phản ứng…
- Việc sử dụng chùm ion kích thước nhỏ trong kỹ thuật PIXE từ công cụ
phân tích chuyển thành thiết bị chụp ảnh, xây dựng bản đồ các nguyên tố
và phân bố của chúng trong mẫu nghiên cứu.
- Với độ nhạy cao, các khối phổ kế gia tốc (AMS) có nhiều ứng dụng trong
công nghiệp chất bán dẫn, trong phân tích tuổi cổ vật
6. Hóa học và sinh học:
− Các máy gia tốc điện tử với năng lượng thấp khoảng vài MeV được sử
dụng nhiều trong các nghiên cứu hóa học bức xạ như các phản ứng hóa

học gia tăng bức xạ .
− Các bức xạ đồng bộ (synchrotron) cho phép thu nhận những thông tin
quan trọng về trạng thái hóa học như sự oxi hóa của các phân tử, liên
kết hóa học trong chất rắn, chất khí và các lớp hấp thụ, cấu trúc của các
phân tử phức tạp và động học của các phản ứng hóa học
− Các nghiên cứu về sinh học bức xạ sử dụng máy gia tốc với mục đích
hiểu biết về sự phá hủy do bức xạ và các vấn đề liên quan tới xạ trị ung
thư.
− Bức xạ synchrotron đã cách mạng hóa nhiều lĩnh vực của sinh học do
khả năng đơn sắc và chuẩn trực cao được sử dụng trong các nghiên
cứu về protein và làm sáng tỏ các cấu trúc lớn như virus Chúng còn
có khả năng nghiên cứu động học của các quá trình sinh học .
7. Ứng dụng bức xạ đồng bộ trong nghiên cứu vật chất:
- Bức xạ đồng bộ được phát ra bởi điện tử tương đối tính chuyển động trong
một một hình nón hẹp với nửa góc :


1
2

e
e
T
cm
2
1
1





c
v


Trục hình nón hướng theo tiếp tuyến của chùm điện tử, bức xạ đồng bộ có phổ
liên tục và có tần số cực đại là : 
0
= 4,610
-6
HT
e
4
trong đó:
- Đối với trường hợp H=10
4
G và T
e
=100 MeV, bức xạ đồng bộ phát ra trong
hình nón với góc  =17' và có 
0
= 4,610
14
Hz tương ứng với vùng đỏ của phổ
nhìn thấy.
- Với T
e
= 20 GeV bức xạ đồng bộ chủ yếu là tia X cứng với góc rất hẹp  =5''.
Như vậy ở năng lượng cao của điện tử, bức xạ đồng bộ được xem là chuẩn
trực tự nhiên.

- Bức xạ đồng bộ có phổ liên tục, có thể đơn sắc hóa bằng một hệ gồm các
thấu kính và nhiễu xạ kế làm từ các tinh thể thạch anh hoặc đơn tinh thể Si cho
vùng tia X. Các thiết bị đơn sắc tinh thể có thể sử dụng để tách biệt những
đường rất hẹp của một tần số nào đó với độ chính xác cỡ E/E ~10
-6
từ phổ
liên tục.
;
− Với cường độ cao, giải phổ rộng, khả năng đơn sắc hóa cao, cũng như bản
chất xung và chuẩn trực tự nhiên của bức xạ đồng bộ làm cho nó trở thành
công cụ rất hữu hiệu trong nghiên cứu cấu trúc vật chất :
+ Nghiên cứu hấp thụ bức xạ điện từ của các chất khí bao gồm các hiệu
ứng tinh tế như sự kích thích đồng thời của hai điện tử trong một nguyên tử
và các hiệu ứng giao thoa trong các quá trình đó. Nghiên cứu các phổ hấp
thụ nguyên tử và các mảnh phân chia của chúng để nhận các thông tin hóa
học của nguyên tử như năng lượng liên kết, thời gian sống của các trạng
thái kích thích, tốc độ phản ứng
+ Nghiên cứu huỳnh quang để xác định thời gian sống và các dạng phân rã
đối với trạng thái kích thích.
+ Nghiên cứu quang phổ chất rắn trên cơ sở nghiên cứu cấu trúc điện tử
của chúng. Các thông tin nhận được từ việc ghi nhận các photon phản xạ
hoặc truyền qua cũng như các điện tử được phát ra do hiệu ứng phát
quang.
− Trong kỹ thuật gia tốc sự phát xạ huỳnh quang của dòng điện tử được ghi
nhận để phân tích tiết diện của dòng .
− Trong kỹ thuật vi điện tử, phương pháp sắc ký được sử dụng để chế tạo
các vi mạch với kích thước siêu nhỏ và mật độ rất lớn. Các tia X cứng từ
các storage ring có thể cho độ phân giải tới 0,01m.
Hướng gia tốc
Quỹ đạo electron

v/c<<1
v/c  1
E
mc
2

Hình 2: Hướng của chùm bức xạ sincrotron khi :
(a) electron chuyển động với tốc độ thấp và
(b) electron chuyển động với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng
(a) (b)
8. Ứng dụng bức xạ hãm trong nghiên cứu phản ứng
quang hạt nhân
- Sự ra đời của các máy gia tốc electron đã mở đường cho các nghiên cứu về
phản ứng quang hạt nhân.
- Các electron sau khi được gia tốc bắn vào các bia hạt nhân nặng tạo ra chùm
bức xạ hãm thông lượng lớn, có phổ liên tục từ 0 tới năng lượng cực đại đúng
bằng động năng của chùm electron.
- Cơ chế tương tác của photon với hạt nhân phụ thuộc vào năng lượng chùm hạt
tới:
+ E

< 30 MeV: có cộng hưởng trong các phản ứng của photon và hạt nhân được
gọi là cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ, sự hấp thụ photon dẫn đến hình thành
trạng thái hạt nhân hợp phần, các hạt nhân này có thể phân rã theo nhiều cách
như phát xạ nơtron, proton hoặc các loại hạt khác.
+ 30 MeV<E

< 140 MeV: tương tác được mô tả theo cơ chế giả đơtron (quasi-
deutron) được đề xuất bởi Levinger. Theo cơ chế này, photon tới được hấp thụ
bởi một cặp nơtron-proton trong hạt nhân, cặp nơtron - proton được tạo thành

trong các hạt nhân bia giống như một giả đơtron .
+ E

>140 MeV: đóng góp chủ yếu trong sự hấp thụ photon là do sự tạo thành các
pion. Tán xạ của các pion và các nucleon dật lùi cũng như sự hấp thụ các pion
bên trong hạt nhân bia tạo thành một thác lũ các nucleon bên trong hạt nhân.
- Nghiên cứu tiết diện tích phân cộng hưởng bằng thực nghiệm kết hợp với tính
toán lý thuyết theo các mẫu phản ứng khác nhau cho chúng ta những thông tin
quan trọng về cơ chế phản ứng hạt nhân cũng như cơ chế hình thành các sản
phẩm phản ứng.
- Nghiên cứu tiết diện cộng hưởng khổng lồ là nghiên cứu sự phụ thuộc của tiết
diện phản ứng vào năng lượng kích thích. Những nghiên cứu chi tiết về cộng
hưởng khổng lồ kết hợp với các tính toán lý thuyết cho phép hiểu sâu sắc hơn về
các loại dao động trong hạt nhân và làm sáng tỏ về cấu trúc hạt nhân và cơ chế
phản ứng.
- Nghiên cứu tỷ số số đồng phân: Một trong những thông số quan trọng liên
quan tới phản ứng hạt nhân và hạt nhân đồng phân là tỷ số tiết diện tạo thành
trạng thái đồng phân (σ
m
) và tiết diện tạo thành trạng thái cơ bản (σ
g
). Tỷ số đồng
phân cho biết các thông tin quan trọng về cơ chế phản ứng, về sự phân bố năng
lượng, mômen góc và sự phụ thuộc vào spin của mật độ mức hạt nhân,
- Nghiên cứu quang phân hạch hạt nhân: Phân hạch hạt nhân là loại phản ứng
thể hiện sự biến đổi toàn diện và sâu sắc nhất cuả hạt nhân. Quang phân hạch chủ
yếu là quá trình hấp thụ chọn lọc. Do năng lượng liên kết của lượng tử gamma với
hạt nhân bằng không lên có thể nghiên cứu phân hạch ở năng lượng kích thích rất
thấp gần với ngưỡng phản ứng. Qua đó có thể thấy được cấu trúc tinh tế trong
phân bố khối lượng của các mảnh phân hạch. Nghiên cứu quang phân hạch cho ta

những thông tin quan trọng về cơ chế phản ứng và cấu trúc hạt nhân.
Hình 3: Phổ bức xạ hãm phát ra từ bia W với chùm electron 15 MeV
và 65 MeV được tính bằng chương trình EGS4.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
1E-5
1E-4
1E-3
0.01
0.1
1
E
e-
=15 MeV
E
e-
=65 MeV


photon/electron
N¨ng lîng (MeV)
Hình 4: Phân bố góc của bức xạ hãm năng lượng cực đại 15 MeV
và 65 MeV từ bia W mỏng
-120 -90 -60 -30 0 30 60 90 120
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2

1.4
®o; E
e-
= 15 MeV
®o; E
e
= 65 MeV
khíp


C¬ng ®é t¬ng ®èi cña bøc x¹ h·m
Gãc ph¸t x¹ (®é)

rms
=(13,641,23) ®é

rms
= (2,340,21) ®é
0
I)e/1(I
rms


Hình 5: Tiết diện tương tác của photon với Cu
Hình 6: Tiết diện các phản ứng quang hạt nhân đối với
209
Bi
)1()1(
0
cdi

ttt
eee
FIN
S






Mối liên hệ giữa hoạt độ phóng xạ đo được và tiết diện phản ứng hạt nhân:
)eλ(
)e()ee)(eF(σεIN
S
p
cdi
λT
λtλtλt
λτ
γo
p






1
111


- Nguồn phát bức xạ liên tục:
- Nguồn phát bức xạ ở chế độ xung:
Trong đó: S: diện tích đỉnh phổ gamma; : tiết diện phản ứng ; : thông
lượng chùm hạt tới ; : hằng số phân rã, N
0
: số hạt nhân bia, t
i
: thời gian
chiếu; t
d
: thời gian nghỉ; t
c
: thời gian đo; I

: cường độ tia gamma; ε: hiệu
suât ghi của đetectơ, F : hệ số hiệu chỉnh. : độ rộng xung, T
p:
chu kỳ
xung.
PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TIẾT DIỆN TÍCH PHÂN CỘNG HƯỞNG
Trong đó: E
0
- năng lượng cực đại của bức xạ hãm, E
th
- năng lượng ngưỡng
của phản ứng hạt nhân.
Tiết diện tích phân của phản ứng (,n) của các hạt nhân nghiên cứu thường
được được xác định bằng phương pháp tương đối.
Để xác định tiết diện tích phân của phản ứng photonơtron (,n) , biểu thức
sau đây được sử dụng :

Trong trường hợp phản ứng quang hạt nhân kích thích bởi chùm bức xạ
hãm, tiết diện  là một tích phân được xác định như sau :


0
th
E
E
int
dE)E(σσ
Trong đó i và m là ký hiệu tương ứng cho hạt nhân nghiên cứu và hạt nhân
monitor.
m
ttt
oimiim
ttt
omimmi
i
iiiiii
mmmmmm
eeeNSI
eeeNSI









)1()1(
)1()1(
321
321





Nghiờn cu t s s ng phõn
Tỷ số tiết diện của phản ứng hạt nhân tạo thành trạng thái isome (
m
) và
trạng thái cơ bản (
g
) cho biết các thông tin quan trọng về cơ chế phản
ứng, phân bố năng lợng, mômen góc, sự phụ thuộc vào spin của mật độ
mức hạt nhân,
Tỷ số tiết diện isome đợc xác định dựa vào tiết diện phản ứng tạo thành
hạt nhân ở trạng thái isome và trạng thái cơ bản.
Trong thực tế có thể xác định tỷ số isome thông qua tỷ số suất lợng
phản ứng của đồng vị có trạng thái spin cao so với trạng thái spin thấp
Y
cao
/Y
thap.
Báo cáo trình bày kết quả nghiên cứu thực nghiệm xác định tỷ số tiết diện
isome của phản ứng quang hạt nhân
103
Rh(,4n)

99m,g
Rh gây bởi chùm bức
xạ hãm năng lợng cực đại 65 MeV trên máy gia tốc electron tuyến tính
Pohang.