(Luận án tiến sĩ) Nghiên Cứu Các Đặc Trưng Của Một Số Phản Ứng Hạt Nhân Với Bức Xạ Hãm Năng Lượng Cực Đại Sau Cộng Hưởng Lưỡng Cực Khổng Lồ Và Proton Năng Lượng Tới 45 Mev

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.1 MB, 144 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

Bà GIÁO DĂC VÀ ĐÀO T¾OVIàN HÀN LÂM KHOA HâC VÀ CÔNG NGHà VIàT NAM

HỌC VIàN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHà

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

Bà GIÁO DĂC VÀ ĐÀO T¾O VIàN HÀN LÂM KHOA HâC VÀ CÔNG NGHà VIàT NAM

HỌC VIàN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHà

NGUN THỊ XN

PROTON NNG LỵNG TõI 45 MeV

Chuyờn ngnh: Vt lý nguyờn t và h¿t nhân

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

LäI CAM ĐOAN

Tôi xin cam oan ây là cơng trình nghiên cću cąa tơi d°ãi sự h°ãng dÁn khoa hãc cąa PGS.TS. Ph¿m Đćc Khuê và GS.TS. Nguyßn Văn Đß.

Các sá liáu, kÃt quÁ °āc nêu trong luÃn án là trung thực và ã °āc sự ßng ý cąa các ßng tác giÁ trong các cơng trình khoa hãc ã cơng bá.

Ln án khơng có sự sao chép, sử dăng b¿t hāp pháp kÃt quÁ, sá liáu tĉ b¿t kỳ tài liáu hoặc cơng trình khoa hãc cąa các tác giÁ khác.

Tơi xin hồn tồn cháu trách nhiám vß các nái dung trình bày trong ln án này.

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

LäI CÀM ¡N

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới hai thầy hướng dẫn GS.TS. Nguyễn Văn Đỗ và PGS.TS. Phạm Đức Khuê đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm chun mơn q báu, khích lệ, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thiện bản luận án.

Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy, các cán bộ đã và đang công tác tại Trung tâm Vật lý hạt nhân – Viện Vật lý đã động viên, hỗ trợ và tạo môi trường học tập, nghiên cứu thân thiện, thuận lợi cho tác giả trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận án.

Tác giả xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo, cán bộ công tác tại Học viện Khoa học và Công nghệ luôn giúp đỡ và hỗ trợ mọi thủ tục cần thiết cho tác giả trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận án.

Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trường Đại học Hàng Hải Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi để tác giả tham gia học tập, nghiên cứu và hồn thành chương trình.

Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới gia đình, đồng nghiệp, người thân đã ln động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tác giả trong học tập, nghiên cứu và công tác.

Bản luận án khơng tránh khỏi cịn nhiều khiếm khuyết, thiếu sót, tác giả mong muốn nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô, đồng nghiệp và những người quan tâm, để tác giả tiếp tục hoàn thiện bản luận án.

Hà Nội, ngày 18 tháng 7 năm 2023 Nghiên cứu sinh

Nguyễn Thị Xuân

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

MĀC LĀC

DANH MĂC CÁC TĈ VIÂT TÄT ... v

DANH MĂC KÝ HIàU CÁC Đ¾I L¯ĀNG VÂT LÝ TRONG LUÂN ÁN ... vii

DANH MĂC CÁC HÌNH VÀ... viii

DANH MĂC CÁC BÀNG BIàU ... xii

1.3.2. Năng l°āng ng°ÿng và su¿t l°āng cąa phÁn ćng quang h¿t nhân ... 15

1.3.3. Mát sá lo¿i phÁn ćng quang h¿t nhân ... 16

1.4. PhÁn ćng h¿t nhõn gõy bỗi cỏc ht mang iỏn ... 18

1.4.1. Vai trò cąa hàng rào thÃ Coulomb và thÃ xuyên tâm ... 18

1.4.2. Phn ng ht nhõn gõy bỗi proton ... 19

1.5. Tình hình nghiên cću trên thÃ giãi và trong n°ãc ... 20

1.5.1. Nghiên cću trên thÃ giãi ... 20

1.3.2. Nghiên cću trong n°ãc. ... 23

CH¯¡NG 2. PH¯¡NG PHÁP NGHIÊN CĆU ... 26

2.1. Nghiên cću thực nghiám sử dăng ph°¢ng pháp kích ho¿t ... 26

2.1.1. Ph°¢ng pháp kích ho¿t ... 26

2.1.2. Kích ho¿t mÁu vãi chùm bćc x¿ hãm ... 28

2.1.3. Kích ho¿t mÁu vãi chùm proton ... 31

2.1.4. Đo và phân tích phá gamma. ... 34

2.1.5. Mát sá hiáu chßnh ái vãi các phép o ho¿t á phóng x¿ ... 38

2.2. So sánh kÃt quÁ thực nghiám vãi lý thuyÃt sử dăng mã TALYS ... 42

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

3.1. Su¿t l°āng cąa các phÁn ćng h¿t nhân natSr(´, xnyp) ... 46

3.2. Tỷ sá su¿t l°āng cąa các cặp h¿t nhân ßng phân. ... 58

3.2.1. Tỷ sá su¿t l°āng cąa cặp h¿t nhân ßng phân 137m,gCe ... 58

3.3.2. Tỷ sá su¿t l°āng cąa cặp h¿t nhân ßng phân 179m,gW ... 64

3.3. TiÃt dián tích phân cąa mát sá phÁn ćng quang h¿t nhân ... 70

3.3.1. TiÃt dián tích phân cąa các phÁn ćng 110Pd(´,n)109mPd 110Pd(´,n)109gPd và 110Pd(´,X)108mRh ... 70

3.3.2. TiÃt dián tích phân cąa các phÁn ćng quang n¢tron 197Au(´,xn). ... 79

CH¯¡NG 4. ... 85

KÂT QUÀ NGHIÊN CĆU PHÀN ĆNG H¾T NHÂN VâI CHÙM PROTON ... 85

4.1. Hàm kích thích cąa các phÁn ćng h¿t nhân natZr(p,X)95Zr,95mNb,95gNb ... 86

4.1.1. Hàm kích thích cąa phÁn ćng natZr(p,X)95Zr ... 91

4.1.2. Hàm kích thích cąa phÁn ćng natZr(p, X)95mNb. ... 93

4.1.3. Hàm kích thích cąa phÁn ćng natZr(p, X)95gNb. ... 95

4.2. Su¿t l°āng bia dày cąa 95Zr, 95mNb và 95gNb ... 96

4.3. Hàm kích thích cąa phÁn ćng h¿t nhân natPd(p,X)100gRh ... 98

KÂT LUÂN VÀ KIÂN NGHà... 105

CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HâC LIÊN QUAN ĐÂN NàI DUNG LUÂN ÁN . 108 TÀI LIàU THAM KHÀO ... 109 PHĂ LĂC ... A.1

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

DANH MĀC CÁC TĆ VI¾T TÂT Chÿ vi¿t

BAL Brink-Axel Lorentzian Lorentzian Brink-Axel BSFGM Back-shifted Fermi gas

model

MÁu khí Fermi dách chuyán ng°āc

CTFGM Constant temperature-Fermi gas model

MÁu khí Fermi nhiát á khơng ái

EC Electron capture Phân rã bÅt electron

GDR Giant Dipole Resonance Cỏng hỗng lng cc khỏng lò GFHM Gogny force from

Hilaire’s combinatorial tables

MÁu lực Gogny tĉ các bÁng cąa Hilaire

GH Goriely’s hybrid model Hàm lực theo mơ hình hybrid cąa Goriely

GSFM Generalised superfluid model

MÁu siêu lßng táng quát

GTHFB Goriely T-dependent HFB HFB phă thuác Goriely T

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

IT Isomeric transition Dách chuyán ßng phân KIRAMS Korea Institute of

Radiological and Medical

LDM Level density model MÁu mÃt á mćc MCNPX Monte Carlo N Particle

Transport

PhÁn mßm mơ phßng vÃn chuyán h¿t

PAL Pohang Accelerator Laboratory

Trung tâm Gia tác Pohang

POSTECH Pohang University of Science and Technology

Đ¿i hãc Khoa hãc và Công nghá Pohang

QDM Quasi- Deutron Model C¢ chÃ giÁ ¢tron SFGM (Skyrme force) from

PhÁn mßm tính qng ch¿y và sự suy giÁm năng l°āng cąa ion trong vÃt ch¿t. TALYS TALYS code Mã TALYS tính tiÃt dián phÁn ćng

TRMF T-dependent RMF Hàm lực gamma RMF phă thuác T

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

DANH MC Kí HIU CC ắI LỵNG VT Lí TRONG LUN N á Hiỏu sut ghi ònh gamma ¸t Hiáu su¿t ghi toàn phÁn

Eγmax Năng l°āng cực ¿i cąa chùm bćc x¿ hãm

§(E) Thơng l°āng bćc x¿ hãm t¿i giá trá năng l°āng E Ã(E) TiÃt dián phÁn ćng t¿i giá trá năng l°āng E

IR Tỷ sá su¿t l°āng

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

DANH MĀC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1. SÂ ò o tit diỏn vi phõn phn ng ht nhõn theo gúc khỏi. ... 9

Hỡnh 1.2. SÂ ò phõn rã cąa các cặp h¿t nhân ßng phân (a) 109m,gPd và (b) 115m,gCd t¿o thành tĉ các phÁn ćng quang h¿t nhân (¢n vá năng l°āng (keV)) ... 11

Hình 1.3. TiÃt dián phÁn ćng quang h¿t nhân t¿i các vwng năng l°āng photon khác nhau ... 13

Hình 1.4. ThÃ năng t°¢ng tác ... 19

Hình 2.1. Ho¿t á phóng x¿ tích phân o °āc trong thåi gian tm. ... 27

Hỡnh 2.2. SÂ ò nguyờn lý cu to ca mỏy gia tác electron tuyÃn tính 100 MeV t¿i PAL, Hàn Quác. ... 29

Hình 2.3. Hình Ánh máy gia tác electron tun tính 100 MeV t¿i PAL, Hàn Qc. 29

Hình 2.4. Phá bćc x¿ hãm phát ra tĉ bia W khi bn phỏ bỗi chwm electron nng lng 50-, 55-, 60-, 65-, 70 MeV mơ phßng bằng MCNP. ... 30

Hỡnh 2.5. SÂ ò bỏ trớ thớ nghiỏm chiu mu vãi chùm bćc x¿ hãm trên máy gia tác electron linac 100 MeV ... 31

Hình 2.6. Hình Ánh máy gia tác cyclotron MC-50 t¿i Vián KIRAMS, Hàn Quác. .. 32

Hỡnh 2.7. SÂ ò bỏ trí thí nghiám chiÃu mÁu vãi chùm proton trên máy gia tác Cyclotron MC-50 ... 32

Hình 2.8. Hiáu su¿t ghi cąa êtêct¢ bán dÁn HPGe t¿i Trung tâm Gia tỏc Pohang, Hn Quỏc ỗ cỏc khong cỏch d t nguòn n ờtờctÂ. ... 36

Hỡnh 2.9. Minh hóa kÃt quÁ phân tích phá gamma trong Gamma Vision ... 37

Hình 2.10. Giao dián phân tích phá gamma cąa phÁn mßm Fitzpeaks. ... 38

Hình 3.1. Phá gamma cąa mÁu natSr(NO3)2 c chiu bỗi chựm bc x hóm 60 MeV vãi thåi gian chiÃu 3 giå, thåi gian chå 21 giå và thåi gian o 1,5 giå. Các khung nhß (1), (2), (3), (4), (5) là các phÁn phá °āc phóng to [32] ... 47

Hình 3.2. Phá bćc x¿ hãm °āc mô phßng sử dăng MCNPX 2.6 khi bÅn chùm electron có năng l°āng cực ¿i 55, 60 và 65 MeV lên bia W (100 x100 x 0,1 mm) và tiÃt dián tính sử dăng TALYS cąa phÁn ćng natSr(´,xnyp) t¿o thành các ßng vá 82Sr, 83(m+g)Sr, 85mSr, 85gSr, 87mSr, 81(g+0.976m)Rb, 82mRb, 83Rb, 84(m+g)Rb, 86(m+g)Rb. ... 52

Hình 3.3. TiÃt dián tính tốn sử dăng TALYS 1.95 cho các kênh phÁn ćng có thá xÁy ra trên mÁu Sr(NO3)2: (a) 88Sr(γ,x)84m,gRb, 87Sr(γ,x)84m,gRb, 86Sr(γ,x)84m,gRb, và natSr(γ,x)84(m+g)Rb; (b) 88Sr(γ,x)84m,gRb, 88Sr(´,p3n)84m,gRb, 88Sr(γ,d2n)84m,gRb, và 88Sr(γ,tn)84m,gRb; (c)

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

87Sr(γ,x)84m,gRb, 87Sr(γ,p2n)84m,gRb, 88Sr(γ,dn)84m,gRb, và 88Sr(γ,t)84m,gRb; (d) 86Sr(γ,x)84m,gRb, 86Sr(γ,pn)84m,gRb, và 86Sr(γ,d)84m,gRb. ... 53

Hình 3.4. Su¿t l°āng thực nghiám và tính tốn lý thut sử dăng TALYS 1.95 kÃt hāp vãi mÁu mÃt á mćc CTFGM t¿o thành các ßng vá sÁn ph¿m trong các phÁn ćng natSr(´,xnyp) vãi chùm bćc x¿ hãm năng l°āng cực ¿i 55, 60, 65 MeV [32]. ... 54

Hình 3.5.Su¿t l°āng thực nghiám và tính tốn lý thut sử dăng TALYS 1.95 kÃt hāp vãi 6 mÁu mÃt á mćc cąa các phÁn ćng: (a) natSr(γ,xn)82Sr, (b) natSr(γ,xn)83(m+g)Sr, (c) natSr(γ,xn)85mSr, (d) natSr(γ,xn)85gSr, và (e) natSr(γ,xn)87mSr ... 56

Hình 3.6. Su¿t l°āng thực nghiám và tính tốn lý thut sử dăng TALYS 1.95 kÃt hāp vãi 6 mÁu mÃt á mćc cąa các phÁn ćng: (a) natSr(γ,xnyp)81(g+0.976m)Rb, (b) natSr(γ,xnyp)82mRb, (c) natSr(γ,xnyp)83Rb, (d) natSr(γ,xnyp)84(m+g)Rb, và (e) natSr(γ,xnyp)86(m+g)Rb. ... 57

Hình 3.7. Phá tia gamma ặc tr°ng khi mÁu 141Pr °āc chiu bỗi chựm bc x hóm nng lng cc ¿i 60 MeV, thåi gian chiÃu 1 giå, thåi gian chå 2,3 giå và thåi gian o 2 giå. Các khung nhß phía trên là các phÁn phá °āc phóng to. ... 58

Hình 3.8. Tỷ sá giữa ho¿t á phóng x¿ cąa 139Pr/137mCe tính tốn dựa trên các tia gamma 255,11 keV và 254,29 keV phă thuác thåi gian chå sau khi kÃt thúc chiÃu x bỗi chựm bc x hóm cú nng lng cc ¿i 50, 60 và 70 MeV. ... 59

Hình 3.9. Phá gamma ặc tr°ng tĉ mÁu 141Pr bá chiÃu x¿ vãi chùm bćc x¿ hãm có năng l°āng cực ¿i 60 MeV vãi thåi gian chiÃu x¿ 1 giå, thåi gian chå 53 giå và thåi gian o 13 giå. ... 61

Hình 3.10. GiÁn ß chß ra các kênh khÁ dĩ dÁn Ãn sự hình thành các tr¿ng thái ßng

phân 137mCe và 137gCe. ... 61

Hình 3.11. Tỷ sá su¿t l°āng cąa cặp ßng phân 137m,gCe t¿o thành tĉ phÁn ćng 141Pr(´,X)137m,gCe thực nghiám và theo tính tốn sử dăng TALYS 1.8 kÃt hāp 6 mÁu mÃt á mćc vãi chùm bćc x¿ hãm năng l°āng cực ¿i 50, 60 và 70 MeV. ... 64

Hình 3.12. Các o¿n phá gamma cąa mÁu natW °āc chiÃu vãi chùm bćc x¿ hãm năng l°āng cực ¿i 60 MeV và phép o °āc bÅt Áu (a) 4 phút, (b) 40 phút sau khi kÃt thúc chiÃu x¿. ... 65

Hình 3.13. SÂ ò phõn ró ca cp òng phõn 179m,gW, cỏc mćc năng l°āng tính theo (keV) [34]. ... 67

Hình 3.14. Phá gamma cąa mÁu Pd(a) và Al(b) °āc chiÃu vãi chùm bćc x¿ hãm năng l°āng cực ¿i 70 MeV. ... 72

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

Hình 3.15. Đ°ång cong phân rã bißu dißn ho¿t á ác lÃp cąa các ßng vá 109Rh, 109mPd, 109gPd và °ång cong phân rã ho¿t á tích lũy cąa 109gPd tĉ ho¿t á ác lÃp cąa 109gPd và hai phân rã cąa 109Rh, 109mPd ... 73

Hình 3.16. TiÃt dián tớch phõn ca phn ng 27Al(,2pn)24Na o bỗi nhúm tỏc giÁ Mayer °āc khãp theo hàm bÃc hai. ... 74

Hình 3.17. Phá bćc x¿ hãm tĉ bia W °āc mụ phòng bng chÂng trỡnh MCNPX v

hm kớch thớch cąa các phÁn ćng 110Pd(´,n)109m,gPd và 110Pd(´, X)108mRh gây bỗi chựm bc x hóm cú nng lng cc i 70 MeV ... 76

Hình 3.18. TiÃt dián tích phân thực nghiám và tính tốn lý thut sử dăng TALYS 1.9 kÃt hāp vãi 6 mÁu mÃt á mćc h¿t nhân và 8 hàm lực gamma khác 100 mm x 0,1 mm) khi bÅn chwm electron có năng l°āng 55, 60, 65 MeV và tiÃt dián cąa các phÁn ćng 197Au(´,xn)197-xAu (x = 1-7) lý thuyÃt sử dăng TALYS 1.9. ... 79

Hình 3.21. Phá tia gamma cąa các sÁn ph¿m phÁn ćng 197Au(´,xn)197-xAu vãi thåi gian chiÃu x¿ 3 giå, thåi gian chå 50 phút và thåi gian o 30 phút. Các khung nhß (1), (2), (3), (4), (5), (6) phía trên là các phÁn phá ánh sá t°¢ng ćng °āc phóng to ... 80

Hình 3.22. Tỷ sá giữa tiÃt dián tích phân thực nghiám và tính tốn lý thut theo TALYS 1.9 cąa các phÁn ćng 197Au(´,xn)197-xAu vãi x = 1 Ãn 7. ... 83

Hình 4.1. Phá gamma ca mu Zr c chiu bỗi chwm proton nng lng 17,3 MeV. ... 88

Hỡnh 4.2. SÂ ò minh hãa q trình phân rã cąa các ßng vá phóng x¿ °āc t¿o thành tĉ các phÁn ćng h¿t nhân natZr(p,X) ... 89

Hình 4.3. TiÃt dián tích lũy o °āc và tính tốn lý thut sử dăng TALYS 1.9 kÃt hāp mÁu mÃt á mćc h¿t nhân CTFGM ái vãi các phÁn ćng natZr(p,X)95Zr. ... 92

Hình 4.4. TiÃt dián tích lũy o °āc và tính toán lý thuyÃt sử dăng TALYS 1.9 kÃt hāp mÁu mÃt á mćc h¿t nhân CTFGM ái vãi các phÁn ćng natZr(p,X)95mNb ... 94

Hình 4.5. TiÃt dián tích lũy o °āc và tính tốn sử dăng TALYS 1.9 kÃt hāp mÁu mÃt á mćc h¿t nhân CTFGM vãi các phÁn ćng natZr(p,X)95gNb. ... 96

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

Hình 4.6. Su¿t l°āng t¿o thành các ßng vá 95Zr, 95mNb và 95gNb tĉ các phÁn ćng natZr(p,X) trờn bia dy ... 98

Hỡnh 4.7. SÂ ò minh hãa các ßng vá phóng x¿ °āc t¿o thành tĉ các phÁn ćng h¿t nhân (1) natPd(p,X)100mAg, (2) natPd(p,X)100gAg, (3) natPd(p,X)100Pd, (4) natPd(p,X)100mRh, v (5) natPd(p,X)100gRh phõn ró ỏ trỗ thnh 100gRh. . 100

Hình 4.8. Hàm kích thích tích luỹ cąa các phÁn ćng h¿t nhân natPd(p,X)100m,gRh trong vwng năng l°āng tĉ 10 Ãn 50 MeV. ... 103

Hình 4.9. Hàm kích thích cąa các phÁn ćng natPd(p,X)100Pd trong vwng năng l°āng tĉ 10 MeV Ãn 50 MeV. ... 104

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

DANH MĀC CÁC BÀNG BIàU

Bảng 3.1. Các phÁn ćng h¿t nhân và thông sá phân rã chính cąa các h¿t nhân sÁn

ph¿m t¿o thành tĉ mÁu natSr(NO3)2 [32]. ... 48

Bảng 3.2. Su¿t l°āng cąa các h¿t nhân sÁn ph¿m trong các phÁn ćng natSr(´,xnyp) vãi bćc x¿ hãm có năng l°āng cực ¿i 55-, 60-, and 65- MeV... 51

Bảng 3.3. PhÁn ćng h¿t nhân t¿o thành 137m,gCe và các ặc tr°ng phân rã chính . 59 Bảng 3.4. Tỷ sá su¿t l°āng ßng phân cąa cặp ßng phân 137m,gCe °āc t¿o ra trong phÁn ćng quang h¿t nhân 141Pr(´,p3n)137m,gCe. ... 63

Bảng 3.5. Các phÁn ćng h¿t nhân t¿o thành 179m,gW và các ặc tr°ng phân rã ... 66

Bảng 3.6. Tỷ sá su¿t l°āng ßng phân cąa cặp ßng phân 179m,gW [34]. ... 68

Bảng 3.7. PhÁn ćng h¿t nhân °āc nghiên cću và các ặc tr°ng phân rã. ... 71

Bảng 3.8. TiÃt dián thực nghiám và tính tốn cąa các phÁn ćng 110Pd(´,n)109mPd, 110Pd(´,n)109gPd và 110Pd(´,X)108mRh. ... 77

Bảng 3.9. Các phÁn ćng 197Au(´, xn)197-xAu và các ặc tr°ng phân rã chính. ... 81

Bảng 3.10. TiÃt dián tớch phõn ca cỏc phn ng 197Au(,xn)197-xAu gõy bỗi chựm bćc x¿ hãm có năng l°āng cực ¿i 60 MeV. ... 84

Bảng 4.1. Các h¿t nhân sÁn ph¿m và thơng sá phân rã chính. ... 87

Bảng 4.2. TiÃt dián o °āc cąa các phÁn ćng h¿t nhân natZr(p,X) [71]. ... 91

Bảng 4.3. Su¿t l°āng t¿o thành các ßng vá 95Zr, 95mNb và 95gNb tĉ các phÁn ćng natZr(p,X) trong bia dày. ... 97

Bảng 4.4. Các h¿t nhân sÁn ph¿m và các thông sá phân rã chính ... 99

Bảng 4.5. TiÃt dián t¿o thành 100gRh và 100Pd trong các phÁn ćng natPd(p,X). .... 102

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

MÞ ĐÀU

PhÁn ćng h¿t nhân làm biÃn ái sâu sÅc h¿t nhân nguyên tử và phát ra các nuclon, các lo¿i bćc x¿ khác nhau mang theo những thông tin quan trãng liên quan Ãn phÁn ćng. Đo, phân tích các nucleon, các bćc x¿ ó có thá giúp hiáu biÃt vß các ặc tr°ng cąa phÁn ćng h¿t nhân và c¢ chÃ phÁn ćng. Ngồi ra, hÁu hÃt các sÁn ph¿m phÁn ćng là những ßng vá phóng x¿, mát sá ßng vá phóng x¿ ó có thá °āc sử dăng trong các lĩnh vực ćng dăng khác nhau, ặc biát là trong y hãc phóng x¿. Vì vÃy, nghiên cću phÁn ćng h¿t nhân và cung c¿p sá liáu phÁn ćng h¿t nhân óng vai trò quan trãng trong nghiên cću vÃt lý h¿t nhân c¢ bÁn và ćng dăng.

Cho tãi nay, nghiên cću phÁn ćng h¿t nhân ã có lách sử trên 100 năm. Năm 1896 H. Becquerel phát hián ra hián t°āng phân rã phóng x¿ và năm 1919 E. Rutherford là ng°åi Áu tiên thực hián thành công phÁn ćng h¿t nhân 14N(ñ,p)17O bằng cách bÅn chùm h¿t alpha (³) vào h¿t nhân bia 14N. PhÁn ćng h¿t nhân này ã °āc thực hián vãi chùm h¿t alpha sinh ra tĉ q trình phân rã cąa ngn ßng vá phóng x¿ tự nhiên. Viác sử dăng chùm h¿t ³ tĉ ngn ßng vá phóng x¿ có những h¿n chÃ nh¿t ánh do thơng l°āng nhß, năng l°āng th¿p và không thay ái °āc nên không thá t¿o ra phÁn ćng vãi những h¿t nhân bia có hàng rào Coulomb cao. Sau này, nhå có máy gia tác các chùm h¿t mang ián tích, các chùm ion và các lo¿i bćc x¿ thć c¿p nh° n¢tron, photon hãm (bćc x¿ bremsstrahlung) có năng l°āng và thơng l°āng cao ã °āc t¿o ra. Các phÁn ćng h¿t nhân vãi c¢ chÃ phÁn ćng phćc t¿p h¢n có thá xÁy ra nên ph¿m vi nghiên cću c mỗ rỏng. Cú thỏ núi mỏy gia tỏc ó t¿o ra b°ãc ngoặt quan trãng cho sự phát trián cąa vÃt lý h¿t nhân nói chung và nghiên cću phÁn ćng h¿t nhân nói riêng.

Năm 1932, J. Cockcroft và E. Walton ã sử dăng chwm proton °āc t¿o ra trên máy gia tác Cyclotron á bÅn vào 7Li và t¿o ra hai h¿t alpha. KÃt quÁ này °āc coi là mát kỳ tích mà phÁn ćng h¿t nhân mang l¿i dù sự phõn chia ht nhõn nguyờn t ỗ õy cha phÁi là phÁn ćng phân h¿ch nh° O. Hahn thực hián năm 1938. Cũng trong năm 1932, J. Chadwich ã bÅn chùm h¿t ³ vào bia 9Be á t¿o ra n¢tron thơng qua phÁn ćng h¿t nhân 9Be(³,n)12C. Viác tìm ra n¢tron là thành q to lãn trong lĩnh vực nghiên cću vÃt lý h¿t nhân nói chung và phÁn ćng h¿t nhân h¿t nhân nói riêng. Vãi viác phát hián ra n¢tron, J. Chadwich ã c trao gii thỗng Nobel nm 1935.

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

N¢tron khơng mang ián tích nên khơng cháu lực ¿y Coulomb và dß dàng tiÃp cÃn các h¿t nhân nguyên tử á gây ra phÁn ćng. Tuy nhiên, các h¿t mang ián tích muán gây ra phÁn ćng cÁn có năng l°āng ą lãn á v°āt qua ng°ÿng Coulomb cąa h¿t nhân bia. Ngày nay, các máy gia tác hián ¿i có khÁ năng gia tác chùm h¿t tãi năng l°āng tĉ vài chăc MeV tãi vài trăm MeV, thÃm chí tãi hàng chăc GeV. Vì vÃy, chúng ta có thá thực hián nhißu lo¿i phÁn ćng h¿t nhân vãi hÁu hÃt các h¿t nhân bia cąa các nguyên tá trong bÁng tn hồn. Trong nhißu tr°ång hāp, ngay trên cùng mát h¿t nhân bia cũng có thá xÁy ra các phÁn ćng h¿t nhân khác nhau và vãi các c¢ chÃ khác nhau.

SÁn ph¿m quan trãng mà nghiên cću phÁn ćng h¿t nhân thực nghiám mang l¿i là các sá liáu h¿t nhân. Những sá liáu này góp phÁn vào viác phát trián nghiên cću và °āc ćng dăng trong nhißu lĩnh vực khác nhau, tr°ãc hÃt là trong lĩnh vực khoa hãc và cơng nghá h¿t nhân. Vãi tÁm quan trãng ó, mát sá Quác gia và các tá chćc Quác tÃ ã xây dựng các th° vián sá liáu h¿t nhân nh°: IAEA-NDS thuác Ąy ban năng l°āng nguyên tử Quác tÃ (IAEA), ENDF (Mỹ), JEF (Châu Âu) và JENDL (NhÃt BÁn) á phăc vă cho nhu cÁu nghiên cću và ćng dăng. Vì vÃy, viác óng góp vào th° vián sá liáu h¿t nhân những sá liáu mãi, có á chính xác cao cũng là mát trong những măc ích °āc ặt ra trong nghiên cću này.

Những kÃt quÁ nghiên cću vß phÁn ćng h¿t nhân ã thu °āc cho tãi nay là r¿t quan trãng. Tuy nhiên, do sự phćc t¿p cąa các c¢ chÃ phÁn ćng, ặc biát là các phÁn ng xy ra trong vwng nng lng sau cỏng hỗng l°ÿng cực kháng lß (GDR), năng l°āng cao và sự hiáu biÃt vß các mÁu h¿t nhân ch°a Áy ą nên cịn nhißu v¿n ß cÁn tiÃp tăc °āc quan tâm nghiên cću. BÁn luÃn án <Nghiên cću các ặc tr°ng cąa mát sá phÁn ćng h¿t nhân vãi bćc x¿ hãm năng l°āng cực ¿i sau cỏng hỗng lng cc khỏng lò v proton nng l°āng tãi 45 MeV= trình bày mát sá kÃt quÁ nghiờn cu vò phn ng ht nhõn gõy bỗi chùm bćc x¿ hãm có năng l°āng cực ¿i trong dÁi tĉ 50 tãi 70 MeV và các phÁn ng ht nhõn gõy bỗi chwm proton cú nng lng tĉ ng°ÿng phÁn ćng tãi khoÁng 45 MeV. Trong vwng năng l°āng này kÃt quÁ nghiên cću còn tÂng ỏi ớt. Cỏc phn ng sinh nhiòu nuclon (phn ćng a h¿t, sá nuclon g 2), c¢ chÃ phćc t¿p bÅt Áu xu¿t hián trong ó vai trị ca cÂ ch trc tip v tiòn cõn bng ngày càng tăng bên c¿nh c¢ chÃ hāp phÁn. Trong mát sá tr°ång hāp, nhißu kênh phÁn

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

ćng có thá t¿o ra cùng mát ßng vá phóng x¿. Thực tÃ trên ặt ra nhißu thách thćc nh°ng cũng r¿t h¿p dÁn trong nghiên cću.

Trong ph¿m vi luÃn án này, nghiên cću sÁ °āc thực hián trên 06 h¿t nhân bia sau ây: Sr (Z=38), Zr (Z=40), Pd (Z=46), Pr (Z=59), W (Z=74) và Au (Z=79).

 Măc tiêu cąa luÃn án:

÷ Xác ánh mát sá ặc trng ca phn ng ht nhõn gõy bỗi bc x¿ hãm có năng l°āng cực ¿i tĉ 50 n 70 MeV v bỗi proton cú nng lng t ng°ÿng phÁn ćng tãi khoÁng 45 MeV. Các ặc tr°ng °āc xác ánh bao gßm tiÃt dián phÁn ćng, tiÃt dián tích phân, su¿t l°āng phÁn ćng và tỷ sá su¿t l°āng cąa các cặp ßng phân.

÷ So sánh kÃt quÁ thực nghiám thu °āc vãi các kÃt quÁ thực nghiám khác (nÃu có) và vãi kÃt q tính tốn sử dăng mã TALYS á ánh giá mćc á tin cÃy cąa các kt qu thc nghiỏm. T ú phõn tớch nh hỗng cąa năng l°āng kích thích và hiáu ćng kênh ái vãi các tham sá ặc tr°ng cąa các phÁn ćng nghiên cću trong vwng năng l°āng sau cáng hỗng lng cc khỏng lò.

ữ úng gúp những dữ liáu h¿t nhân có á chính xác cao vào kho dữ liáu h¿t nhân quác tÃ, trong ó có những dữ liáu mãi phăc vă cho măc ích nghiên cću và ćng dăng.

 Ph°¢ng pháp nghiên cću: Sử dăng ph°¢ng pháp kích ho¿t kÃt hāp vãi o phá gamma trß. Các kÃt q thực nghiám °āc so sánh vãi tính tốn lý thuyÃt. ÷ Các phÁn ćng quang h¿t nhân °āc t¿o ra bằng cách kích ho¿t các mÁu nghiên

cću vãi bćc x¿ hãm trong dÁi 50-70 MeV trên máy gia tác electron tun tính có năng l°āng thiÃt kÃ cực ¿i là 100 MeV. Các phÁn ćng ht nhõn gõy bỗi chựm proton c thc hiỏn trờn mỏy gia tỏc Cyclotron 50 MeV. Trờn cÂ sỗ o và phân tích phá gamma sÁ nhÃn dián °āc các sÁn ph¿m cąa phÁn ćng và xác ánh °āc ho¿t á cąa các ßng vá phóng x¿ có thá xác ánh các tham sá cąa phÁn ćng cÁn nghiên cću. Nhằm nâng cao á chính xác cąa kÃt quÁ nghiên cću thực nghiám, luÃn án áp dăng quy trình chiÃu mÁu, ph¢i và o phá gamma hāp lý. Đßng thåi thực hián các hiáu chính cÁn thiÃt trong phân tích sá liáu nhằm lo¿i bß hoặc h¿n chÃ óng góp cąa các ngn gây sai sá.

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

÷ So sánh kÃt q thực nghiám vãi tính tốn lý thut sử dăng mã TALYS. TiÃt dián phÁn ćng °āc tớnh bng mó nguòn mỗ TALYS, s dng cỏc phiờn bÁn mãi nh¿t có thá. Phá bćc x¿ hãm sinh ra do bÅn chùm electron vào bia W °āc mụ phòng bng chÂng trỡnh MCNPX. òng thồi nng l°āng cąa chùm proton t¿i mßi vá trí trong chßng mÁu °āc tính bằng SRIM-2003.

 Đái t°āng và ph¿m vi nghiên cću:

Đái t°āng nghiên cću là các phn ng quang ht nhõn gõy bỗi cỏc chựm bc x¿ hãm năng l°āng cực ¿i trong dÁi 50-70 MeV và vãi proton trong dÁi năng l°āng tĉ ng°ÿng phÁn ćng tãi khoÁng 45 MeV. Nghiên cću nhằm xác ánh mát sá ặc tr°ng cąa phÁn ćng că thá nh° sau:

÷ Nghiên cću xác ánh su¿t l°āng cąa các phÁn ćng quang h¿t nhân natSr(´,xnyp)82Sr, 83(m+g)Sr, 85mSr, 85gSr, 87mSr, 81(g+0.976m)Rb, 82mRb, 83gRb, 84(m+g)Rb vãi chùm bćc x¿ hãm năng l°āng cực ¿i 55, 60 và 65 MeV.

÷ Nghiên cću xác ánh tỷ sá su¿t l°āng cąa các cặp h¿t nhân ßng phân: (1) 137m,gCe t¿o thành tĉ phÁn ćng quang h¿t nhân 141Pr(´,X)137m,gCe vãi bćc x¿ hãm có năng l°āng cực ¿i 50, 60, 70 MeV và (2) 179m,gW t¿o thành tĉ phÁn ćng quang n¢tron natW(´,xn) 179m,gW vãi chùm bćc x¿ hãm có năng l°āng cực ¿i 50, 55, 60 và 65 MeV.

÷ Nghiên cću xác ánh tiÃt dián tích phân cąa các phÁn ćng quang h¿t nhân 110Pd(´,n)109m,gPd, 110Pd(´,X)108mRh vãi bćc x¿ hãm năng l°āng cực ¿i 70 MeV và (2) 197Au(´,xn) 197-xAu vãi bćc x¿ hãm năng l°āng cực ¿i 60 MeV.

÷ Nghiên cću hàm kích thích cąa phÁn ćng h¿t nhân (1) natPd(p,X)100m,gRh trong dÁi năng l°āng tĉ 21,09 tãi 42,61 MeV; (2) hàm kích thích và su¿t l°āng cąa các phÁn ćng h¿t nhân natZr(p,X)95Zr, 95mNb, 95gNb trong dÁi năng l°āng tĉ 10,6 tãi 43,6 MeV.

 Bá căc cąa luÃn án: Ngoi phn mỗ u, kt lun v ti liỏu tham khÁo, nái dung cąa luÃn án °āc trình bày trong 4 ch°¢ng:

Ch°¢ng 1: Nghiên cću táng quan. Ch°¢ng 2: Ph°¢ng pháp nghiên cću.

Ch°¢ng 3: KÃt quÁ nghiên cću vãi phÁn ćng quang h¿t nhân.

Ch°¢ng 4: KÃt quÁ nghiên cću vãi phÁn ćng h¿t nhân gõy bỗi chựm proton.

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

CHĂNG 1. NGHIÊN CĄU TâNG QUAN 1.1. Mát sß đ¿c tr°ng c¢ bÁn căa phÁn ąng h¿t nhân

PhÁn ćng h¿t nhõn l quỏ trỡnh bin ỏi ht nhõn gõy bỗi sự va ch¿m giữa hai h¿t nhân, giữa nucleon vãi h¿t nhân hoặc sự biÃn ái h¿t nhân gây bỗi cỏc bc x/ht cÂ bn khỏc. Thụng thồng phÁn ćng h¿t nhân xÁy ra do sự bÅn phá cỏc ht nhõn bỗi cỏc chựm ht nh nÂtron, proton, h¿t alpha, photon, các ion nặng. Do sự va ch¿m m¿nh giữa h¿t tãi và h¿t nhân bia mà sau phÁn ćng xu¿t hián hai hay nhißu h¿t bay

H¿t tãi gây ra phÁn ćng h¿t nhân có thá là h¿t n¢tron, photon, các h¿t mang ián nhẹ và các ion nặng. H¿t nhân B °āc t¿o thành th°ång là h¿t nhân nặng và °āc giữ l¿i trong bia, không °āc quan sát trực tiÃp. H¿t nhân con b th°ång nhẹ h¢n và chúng ta có thá o °āc h°ãng phát ra, phân bá góc, năng l°āng cąa nó.

Q trình phÁn ćng h¿t nhân có thá xÁy ra theo nhißu kênh phÁn ćng c¿nh tranh khác nhau phă thuác vào năng l°āng cąa h¿t tãi:

(1.2) trong ó: B,b; C, c là các kênh phÁn ćng; A*, a; A, a là các kênh tán x¿.

PhÁn ćng h¿t nhân °āc chia thành nhißu lo¿i khác nhau: tán x¿ àn hßi, tán x¿ khơng àn hßi, bÅt phát x¿, phÁn ćng biÃn ái h¿t nhân, phân h¿ch h¿t nhân (fission), nhiát h¿ch (fussion), phÁn ćng vÿ văn (spallation),... PhÁn ćng biÃn ái h¿t nhân gßm có phÁn ćng t°ãc h¿t (stripping reaction), phÁn ćng o¿t h¿t (pickup reaction), phÁn ćng trao ái ián tích (charge exchange) và phÁn ćng knock-out. PhÁn

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

ćng t°ãc h¿t là hián t°āng h¿t tãi bá m¿t i mát nucleon do h¿p thă cąa h¿t nhân bia, phÁn h¿t còn l¿i tiÃp tăc chuyán áng qua bia; phÁn ćng o¿t h¿t thì hián t°āng xÁy ra ng°āc l¿i, h¿t tãi o¿t mát nucleon cąa h¿t nhân bia.

1.1.1. Năng lượng trong phản ứng hạt nhân

Xét phÁn ćng h¿t nhân A(a,b)B. Áp dăng ánh lt bÁo tồn năng l°āng, ta có [3]: (ma + MA).c2 + Ea + EA = (mb + MB).c2 + Eb+ EB, (1.3) trong ó Ea, EA, Eb, EB : là áng năng cąa h¿t tham gia và t¿o thành trong phÁn ćng.

Đặt E01= (ma + MA).c2; E02= (mb + MB).c2 gãi là năng l°āng nghß,

E1 = Ea+EA là áng năng tr°ãc phÁn ćng; E2 = Eb+ EB là áng năng sau phÁn ćng. Thông th°ång xem h¿t nhân bia A ćng yên, E1 = Ea. Năng l°āng cąa phÁn ćng là Q °āc xác ánh bằng: Q = E01 - E02 = E2 - E1, (1.4)

Giá trá cąa năng l°āng phÁn ćng Q có thá d°¢ng, âm hoặc bằng 0.

- NÃu năng l°āng phÁn ćng có giá trỏ dÂng gói l phn ng tòa nng lng. PhÁn ćng tßa năng l°āng có thá xÁy ra vãi ht tói ỗ bt k nng lng no (nu a là h¿t tích ián thì h¿t tãi a phÁi có năng l°āng ą á v°āt qua rào thÃ Coulomb cąa h¿t nhân).

NÃu năng l°āng cąa phÁn ćng có giá trá âm thì phÁn ćng °āc gãi là phÁn ćng thu năng l°āng. PhÁn ćng thu năng l°āng chß xÁy ra khi năng l°āng h¿t tãi ą cao: Vì tĉ Q = E2 - E1 suy ra E1 = E2 + |Q|.

Năng l°āng ng°ÿng cąa phÁn ćng °āc ánh nghĩa là giá trá áng năng nhß nh¿t cąa h¿t tãi á phÁn ćng thu năng l°āng xÁy ra và °āc xác ánh theo công thćc Vãi ma, MA là khái l°āng cąa các h¿t tham gia phÁn ćng.

NÃu Q = 0, ćng vãi tr°ång hāp tán x¿ àn hßi, E2 = E1, E01 = E02.

1.1.2. Cơ chế phản ứng hạt nhân

Q trình phÁn ćng h¿t nhân xÁy ra trong mißn tác dăng cąa lực h¿t nhân, phă thuác r¿t nhißu vào các ặc tr°ng cąa các h¿t tham gia phÁn ćng. PhÁn ćng h¿t nhân °āc giÁi thích theo các c¢ chÃ khác nhau trong những vwng năng l°āng khác nhau.

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

Giai o¿n 1: Ht tói bỏ bt bỗi ht nhõn bia to thnh ht nhõn hp phn ỗ trng thỏi kớch thớch (C*), h¿t tãi a nhanh chóng trun tồn bá năng l°āng cąa mình cho các nucleon cąa h¿t nhân bia. Do sự phân bá l¿i năng l°āng, khơng có nucleon nào cąa h¿t nhân bia có ą năng l°āng á thÅng °āc lực hút h¿t nhân, bay ra ngoài [3].

Giai o¿n 2: Do thăng giáng tháng kê, mát nucleon hoặc nhóm nucleon có thá nhÃn °āc nng lng (Eb) lón hÂn nng lng liờn kt (áb) cąa chúng trong h¿t nhân hāp phÁn á thoát ra khßi h¿t nhân hāp phÁn.

Mát h¿t nhân hāp phÁn có thá phân rã theo nhißu kênh khác nhau. Do thåi gian thiÃt lÃp tr¿ng thái cân bằng khá lãn (cÿ 10-14 s) g¿p khoÁng 108 lÁn thåi gian ặc tr°ng cąa h¿t nhân (cÿ 10-22s) nên hai giai o¿n trên hoàn toàn ác lÃp nhau, xác su¿t phân rã cąa h¿t nhân hāp phÁn chß phă thc vào năng l°āng, áng l°āng và tính chẵn l¿ cąa h¿t nhân mà không phă thuác vào cách t¿o nên nó [3].

÷ Cơ chế tiền cân bằng:

Trong mát sá tr°ång hāp, khi h¿t tãi t°¢ng tác vãi h¿t nhân bia cũng có sự phân bá l¿i năng l°āng cąa các nucleon trong h¿t nhân nh°ng tr°ãc khi h¿t nhân ¿t tr¿ng thái hāp phÁn mát hoặc mát vài nucleon trong h¿t nhân ã có năng l°āng lãn h¢n năng l°āng liên kÃt cąa chúng vãi h¿t nhân nên chúng thoát ra khßi h¿t nhân. PhÁn ćng có sự phát x¿ h¿t tr°ãc cân bằng gãi là phÁn ćng tißn cân bằng.

Theo thang thåi gian thì phÁn ćng tißn cân bằng xÁy ra giữa thåi gian r¿t nhanh cąa phÁn ćng trực tiÃp và thåi gian chÃm cąa phÁn ćng hāp phÁn [4].

÷ Cơ chế trực tiếp:

Mát c¢ chÃ phÁn ćng gÁn nh° ái lÃp vãi c¢ chÃ phÁn ćng h¿t nhân hāp phÁn là c¢ chÃ phÁn ćng trực tiÃp. Trong ú ht tói tÂng tỏc ch yu ỗ bò mt h¿t nhân bia. Khi năng l°āng cąa h¿t tãi tăng lên, b°ãc sóng Broglie cąa nó giÁm, h¿t có thá tham gia vào c¢ chÃ phÁn ćng trực tiÃp. Vì các phÁn ćng này khơng qua giai o¿n h¿t

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

nhân hāp phÁn nên có thá coi h¿t ra cũng nh° h¿t vào không bá h¿p thă trong h¿t nhân, nên phÁn ćng xÁy ra ỗ bò mt ht nhõn, do ú ngồi ta cũn gói l phn ng bò mt [5]. CÂ chÃ trực tiÃp xÁy ra r¿t nhanh, thåi gian t°¢ng tác giữa h¿t tãi và h¿t nhân bia r¿t ngn (chò cũn khong 10-22 giõy) tÂng Âng khong thồi gian truyßn qua tr°ång h¿t nhân. Các h¿t phát ra có phân bá góc khơng ẳng h°ãng và °u tiên h°ãng vß phía tr°ãc. Các lo¿i phÁn ćng trực tiÃp phá biÃn bao gßm: phÁn ćng trao ái, phÁn ćng chiÃm h¿t, phÁn ćng t°ãc h¿t hay phÁn ćng tách ra. Các phÁn ćng h¿t nhân trực tiÃp Áu tiên °āc nghiên cću nh° (n’,n), (p,p’), (n,p), (p,d) và (d,n), (d,p) và sau ó vãi năng l°āng lãn h¢n (p,2p), (p,np), (p,T), (p,³),...

PhÁn ćng trực tiÃp và phÁn ćng thông qua h¿t nhân hāp phÁn không lo¿i trĉ nhau, cÁ hai quá trình này ßu có thá óng góp vào q trình phÁn ćng h¿t nhân và dÁn tãi các tr¿ng thái riêng ci cùng. Có thá hình dung rằng, h¿t nhân hāp phÁn °āc hình thành sau mát chi các va ch¿m dÁn Ãn sự sÅp xÃp l¿i c¿u trúc phćc t¿p bên trong h¿t nhân nh°ng mát va ch¿m s°āt nhẹ, ngo¿i biên có thá gây ra mát phÁn ćng trực tiÃp. Khi h¿t tãi có năng l°āng th¿p c¢ chÃ h¿t nhân hāp phÁn chiÃm °u thÃ và giÁm xuáng khi năng l°āng cąa h¿t tãi tăng. Trong khi ó q trình phÁn ćng trực tiÃp vÁn tiÃp tăc tăng khi tăng năng lng v bt u trỗ thnh quỏ trỡnh ch yu ç mćc năng l°āng trên 10 MeV [5].

TiÃt dián phÁn ćng (Ã) phÁn ánh xác su¿t phÁn ćng xÁy ra. TiÃt dián phÁn ćng có giá trá phă thuác vào các ặc tr°ng cąa h¿t tãi (lo¿i h¿t, năng l°āng,&) và tính ch¿t cąa h¿t nhân bia (ián tích, sá khái, tr¿ng thái, spin, chẵn l¿&) [6].

Xét chùm h¿t tãi a Ãp vào mÁu chća các h¿t nhân A gây ra phÁn ćng h¿t nhân A(a,b)B. GiÁ sử chùm h¿t tãi có phân bá ßu cÁ vß khơng gian, thåi gian và có thơng l°āng § (sá l°āng h¿t tãi trên mát ¢n vá dián tích, trong mát ¢n vá thåi gian), trên bia có chća N h¿t nhân lo¿i A (nm trong vựng bỏ chiu bỗi chựm ht tói), sá h¿t b phát ra trong mát ¢n vá thåi gian là Nb. TiÃt dián phÁn ćng °āc ký hiáu là Ã và °āc

TiÃt dián phÁn ćng h¿t nhân có thć ngun là ¢n vá dián tích, th°ång °āc tính bằng barn (b); milibarn (mb) hay microbarn (µb), 1 barn = 10-24 cm2.

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

Trong tr°ång hāp táng quát các h¿t bay ra có phân bá góc theo hàm r(¹,φ). NÃu ặt mát êtêct¢ á ghi nhÃn các h¿t nhân b °āc phát ra trong góc khái dΩ theo h°ãng (¹,φ) hāp vãi chùm h¿t tãi ban Áu thì ta xác ánh °āc tiÃt dián vi phân theo góc khái. TiÃt dián vi phân theo góc khái là xác su¿t phÁn ćng xÁy ra trong mát ¢n vá thåi gian, trên mát h¿t nhân và trong yÃu tá góc ặc dΩ theo h°ãng hāp vãi h°ãng cąa chùm tia tói mỏt gúc tÂng ng (ạ, ) khi dũng ht tãi có thơng l°āng bằng 1 h¿t/s.cm2. TiÃt dián vi phân theo góc khái °āc ký hiáu là ý�㔎ý�㗺 v c tớnh bng Ân

Hỡnh 1.1. SÂ ò o tiÃt dián vi phân phÁn ćng h¿t nhân theo góc khái.

L¿y tích phân tiÃt dián vi phân theo tồn bá góc khái ta thu °āc tiÃt dián tồn phÁn cąa phÁn ćng t¿o ra h¿t nhân b t¿i mát giá trá năng l°āng xác ánh: Khi chùm h¿t tãi có năng l°āng liên tăc, tiÃt dián phÁn ćng Ã(E) phă thuác vào năng l°āng cąa h¿t tãi. Hàm mô tÁ sự phă thuác cąa tiÃt dián phÁn ćng vào năng l°āng cąa h¿t tãi gãi là hàm kích thích. TiÃt dián tích phân (Ãint) °āc xác ánh theo biáu thćc sau [6,58,65]: int max NÃu phÁn ćng h¿t nhân xÁy ra vãi mát kênh vào nh°ng nhißu kênh ra khác nhau thì tiÃt dián tồn ph¿n (Ãt) cąa phÁn ćng bằng táng tiÃt dián cąa các kênh (Ãi). ti

ó ý

õ

ó . (1.11)

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

1.1.4. Suất lượng phản ứng hạt nhân

Su¿t l°āng cąa phÁn ćng là sá phÁn ćng xÁy ra trên bia trong mát ¢n vá thåi gian. NÃu chùm h¿t tãi có năng l°āng khơng ái, thơng l°āng khơng ái, su¿t l°āng phÁn ćng °āc xác ánh theo công thćc [3,6]:

Y ýø ó. . .N ư, (1.12) trong óY là su¿t l°āng phÁn ćng, ¸ là há sá hình hãc, N là sá h¿t nhân trên bia, Ã là tiÃt dián cąa phÁn ćng h¿t nhân, § là thông l°āng cąa chùm h¿t tãi.

Đái vãi chùm bćc x¿/h¿t tãi có phá năng l°āng liên tăc, su¿t l°āng phÁn ćng °āc tính theo cơng thćc sau [6, 30-41]:

�㕌 = �㔂ý ∫�㔸�㕚�㕎�㕥σ(E)Φ(E)

0 ýý , (1.13) Trong ó §(E) là thơng l°āng chùm h¿t tãi có năng l°āng E, Ã(E) là tiÃt dián phÁn ćng gõy bỗi chựm ht tói cú nng lng E v Emax là năng l°āng cực ¿i. Su¿t l°āng phÁn ćng có thá xác ánh qua ho¿t á phóng x¿ o °āc cąa h¿t nhân °āc t¿o thành trong phÁn ćng.

1.2. H¿t nhân đáng phân và tỷ sß su¿t l°ÿng đáng phân

Khi h¿t nhân khơng bá kích thích các mćc năng l°āng th¿p cąa h¿t nhân c lp y bỗi cỏc nucleon. Cỏc nucleon riờng l¿ vãi tr¿ng thái có mơmen góc và năng l°āng xác ánh liên kÃt vãi nhau nên các nucleon không chuyán áng tự do. Bằng cách cung c¿p năng l°āng cho mát cặp nucleon có thá t¿o ra dao áng hoặc quay tÃp thá cąa cặp nucleon này, phá vÿ liên kÃt cặp nucleon t¿o thành hai nucleon hóa trá và chuyán chúng lên các tr¿ng thái có năng l°āng cao h¢n hình thành tr¿ng thái kích thích h¿t nhân. Thực nghiám có thá sử dăng phá kÃ á quan sát các tr¿ng thái kích thích và o ¿c các ¿i l°āng ặc tr°ng cąa chúng. Các tr¿ng thái h¿t nhân °āc ặc trng bỗi cỏc yu tỏ: nng lng kớch thớch, thồi gian sáng, spin, tính chẵn l¿, mơmen l°ÿng cực tĉ, mômen tć cực ián, khÁ năng phân rã... Các tr¿ng thái kích thích có thá hình thành trong các phÁn ćng h¿t nhân và trong các phân rã phóng x¿ cąa các ßng vá phóng x¿ [6].

Do thåi gian tßn t¿i trên các tr¿ng thái kích th°ång khá nhß, h¿t nhân th°ång khử kích thích bằng cách phân rã beta, bÅt electron (EC), dách chuyán ßng phân (IT), phát ra mát hay nhißu tia gamma,...chuyán xuáng tr¿ng tr¿ng thái có năng l°āng th¿p h¢n (Hình 1.2).

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

Hình 1.2. SÂ ò phõn ró ca cỏc cp ht nhõn òng phân (a) 109m,gPd và (b) 115m,gCd t¿o thành tĉ các phÁn ćng quang h¿t nhân (¢n vá năng l°āng (keV))

H¿t nhân ßng phân là h¿t nhân phóng x¿ tòn ti ỗ trng thỏi kớch thớch cú thồi gian sáng khá dài và có các ặc iám phóng x khỏc vói ht nhõn tòn ti ỗ trng thỏi cÂ bn. iòu kiỏn ỏ tòn ti mỏt ht nhân ßng phân là sự có mặt cąa mát mćc năng l°āng gÁn mćc c¢ bÁn nh°ng có momen góc khác nhau áng ká (|Δl| ≥ 4). Chuyán dách gamma giữa các mćc trên phÁi bá c¿m r¿t m¿nh nên thåi gian sáng t°¢ng ćng vãi tr¿ng thái kích thích ó có thá lên tãi vài giå, vài ngày hoặc thÃm chí lên tãi vài năm. Các mćc này gãi là các tr¿ng thái giÁ bßn cąa h¿t nhân ßng phân [3,6].

Sự phân rã cąa các sÁn ph¿m phóng x¿ dÁn Ãn sự hình thành cỏc trng thỏi òng phõn v trng thỏi cÂ bÁn khơng bßn cąa h¿t nhân sÁn ph¿m. Nghiên cću tỷ sá ßng phân là xác ánh xác su¿t tÂng ỏi hỡnh thnh trng thỏi cÂ bn khụng bòn và

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

tr¿ng thái ßng phân cąa h¿t nhân cuái cùng trong phÁn ćng h¿t nhân. Tĉ các sá liáu vß tỷ sá ßng phân (IR) giúp ta xác ánh °āc ặc iám phă thuác spin cąa mÃt á mćc năng l°āng, các thông tin quan trãng vß c¿u trúc mćc h¿t nhân, khÁ năng trun mơmen xung l°āng trong phÁn ćng, sự chãn lãc trong lý thuyÃt dách chuyán cũng nh° c¢ chÃ phÁn ćng. Mặt khác các sá liáu vß tỷ sá ßng phân cũng là những dữ liáu cÁn thiÃt trong phân tích kích ho¿t, mát trong những ph°¢ng pháp °āc áp dăng ráng rãi trong nghiên cću vÃt lý h¿t nhân cũng nh° trong nhißu lĩnh vực khác cąa åi sáng.

Tỷ sá ßng phân cąa h¿t nhân °āc xác ánh bằng công thćc sau [3]:

trong ó óm và óg t°¢ng ćng là tiÃt dián phÁn ćng t¿o thành tr¿ng thái ßng phân và trng thỏi cÂ bn. Vỡ trng thỏi òng phõn v tr¿ng thái c¢ bÁn có giá trá spin r¿t khác nhau nên ng°åi ta th°ång biáu dißn tỷ sá ßng phân là tỷ sá tiÃt dián cąa sÁn ph¿m phÁn ćng có giá trá spin cao trên spin th¿p:

Trong tr°ång hāp kích ho¿t bằng chùm photon hãm có phá năng l°āng liên tăc, tỷ sá ßng phân có thá biáu dißn thơng qua tỷ sá su¿t l°āng t¿o thành tr¿ng thái có spin cao và su¿t l°āng t¿o thành tr¿ng thái spin th¿p [3,6, 30-41].

IR ýYspincaoYspinthap , (1.16) Tỷ sá su¿t l°āng ßng phân phă thuác vào spin cąa h¿t nhân bia, năng l°āng và lo¿i h¿t tãi và mát sá hiáu ćng h¿t nhân khác [6].

1.3. PhÁn ąng quang h¿t nhân

1.3.1. Cơ chế phản ứng quang hạt nhân

PhÁn ćng quang h¿t nhân là t°¢ng tác giữa photon vãi h¿t nhân t¿o thành ht nhõn ỗ trng thỏi hp phn. Sau tÂng tác, h¿t nhân có thá phát x¿ n¢tron, proton hoặc các lo¿i h¿t khác. BÁn ch¿t cąa t°¢ng tác trong phÁn ćng quang h¿t nhân là t°¢ng tác ián tĉ. PhÁn ćng quang h¿t nhân là phÁn ćng thu năng l°āng. Đißu kián

á xÁy ra phÁn ćng quang h¿t nhân là năng l°āng cąa photon tãi (Eγ) phÁi lãn h¢n

năng l°āng ng°ÿng (Eth) cąa phÁn ćng. Trong thực nghiám, phÁn ćng quang h¿t

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

nhõn gõy bỗi chựm bc x hóm c to ra khi cho chùm electron ã °āc gia tác bÅn vào bia nặng.

PhÁn ćng quang h¿t nhân phă thuác m¿nh vào năng l°āng cąa chùm photon tãi và sá khái cąa h¿t nhân bia (A). Twy theo năng l°āng gamma tãi, có thá xÁy ra các phÁn ćng khác nhau tĉ các phÁn ćng ¢n gin (ữ,n), (ữ,p); phn ng quang nÂtron (ữ,xn); phn ng sinh nhiòu ht (ữ,xnyp); phn ng to pion (ữ,xn), phÁn ćng quang phân h¿ch (÷,f); phÁn ćng quang phân mÁnh (÷,fr),...

TiÃt dián tồn phÁn cąa phÁn ćng quang h¿t nhân bao gßm:

óT÷A=ó(÷,n)+ó(÷,p) + ó(÷,xn) +ó(÷,ðxn)+ó(÷,xnyp)+ ó(÷,f)+ ó(÷,fr). (1.17) Cú thỏ chia cỏc phn ng quang ht nhõn ỗ các vwng năng l°āng thơng qua ba q trình chớnh bao gòm: cỏng hỗng lng cc khỏng lò (giant dipole resonance, GDR), c¢ chÃ giÁ ¢tron (quasi-deutron, QDM), và quá trình t¿o pion (Hình1.3).

Hình 1.3. TiÃt dián phÁn ćng quang h¿t nhân t¿i các vwng năng l°āng photon khác nhau

Khi photon tãi có năng lng nhò hÂn 30 MeV, cú cỏng hỗng trong cỏc phÁn ćng giữa các photon và h¿t nhân. Đ°ång cong tiÃt dián phă thuác năng xu¿t hián ßnh cỏng hỗng cú ỏ rỏng rt lón nờn ta gói l cỏng hỗng khỏng lò. Trong vựng cỏng hỗng khỏng lò, photon tói tÂng tỏc vói momen lng cc cąa h¿t nhân bia và h¿t nhân thốt khßi tr¿ng thái kích thích bằng cách phát ra các h¿t hoặc tia gamma thơng qua c¢ chÃ cąa h¿t nhân hāp phÁn.

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

Đá giÁi thớch hiỏn tng cỏng hỗng lng cc khỏng lò, Goldhaber và Teller [6,10] °a ra giÁ thiÃt coi n¢tron và proton cąa h¿t nhân nh° hai ch¿t lßng riêng biát. Khi h¿t nhân h¿p thă các photon sÁ nhÃn thêm năng l°āng và xÁy ra dao áng cąa hai lo¿i ch¿t lßng này. Steinwedel-Jensen ã giÁi thích cỏng hỗng lng cc khỏng lò l s thay thÃ xen kÁ lÁn l°āt cąa các proton và n¢tron trong ißu kián mÃt á các nucleon trong h¿t nhân khơng thay ái. Sau ó Wikinson giÁi thích cáng hỗng khỏng lò l mỏt s chòng chp cỏc óng góp cąa t¿t cÁ các nucleon riêng l¿. Khi h¿t nhân h¿p thă photon, mßi nucleon trong h¿t nhõn nhn c mỏt phn nng lng. Cỏng hỗng khỏng lò l tỏng ca tt c cỏc cỏng hỗng nhß ó.

Sự phă thc năng l°āng cąa tiÃt dián hp th cỏng hỗng khỏng lò ỏi vói ht nhân nặng và trung bình th°ång °āc biáu dißn gÁn ỳng bng ồng cỏng hỗng cú

trong ú E0: nng lng cỏng hỗng; ữ: ỏ rỏng cỏng hỗng; ú0: giỏ trá tiÃt dián cực ¿i cąa phÁn ćng quang h¿t nhân, Ã(E) là tiÃt dián cąa phÁn ćng quang h¿t nhân. So sánh tiÃt dián h¿p thă quang h¿t nhân toàn phÁn quan sát °āc vãi các kÃt quÁ tiên oán lý thut chß ra rằng, sự h¿p thă l°ÿng cực óng vai trũ chớnh trong vựng cỏng hỗng khỏng lò. Các kÃt quÁ thực nghiám trong vwng năng l°āng th¿p cho th¿y sự phw hāp tát vãi các tiên ốn lí thut cąa mÁu h¿t nhân hāp phÁn. Tuy nhiên vãi các photon năng l°āng cao, các kÃt quÁ tĉ thực nghiám cho th¿y có sự b¿t ái xćng trong phân bá góc và mÁu h¿t nhân hāp phÁn khơng giÁi thích °āc sự b¿t ái xćng này.

Trong vwng năng l°āng sau cỏng hỗng khỏng lò Ãn ng°ÿng t¿o pion (khoÁng tĉ 30 n140 MeV), bóc súng ca photon tói nhò hÂn so vãi bán kính h¿t nhân và gÁn vãi khoÁng cách giữa các nucleon bên trong h¿t nhân, photon khơng t°¢ng tác vãi tồn bá h¿t nhân mà t°¢ng tác trực tiÃp vãi các nucleon riêng biát hoặc nhóm các nucleon và phát ra các h¿t mà không cÁn trÁi qua giai o¿n h¿t nhân hāp phÁn. C¢ chÃ trực tiÃp cąa phÁn ćng quang h¿t nhân °āc giÁi thích nhå mÁu giÁ ¢tron do Levinger ß xu¿t.

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

Khi photon cú nng lng cao hÂn, sau vựng cỏng hỗng khỏng lò, vai trũ ca tÂng tỏc trc tip trỗ nờn ỏng kỏ. TÂng tỏc ca photon tói vói các căm nucleon chiÃm °u thÃ h¢n t°¢ng tác giữa photon tãi vãi tĉng nucleon riêng l¿. Trong các t°¢ng tác cąa photon vãi căm hai nucleon cặp n¢tron-proton (giÁ ¢tron), cặp proton-proton và cặp n¢tron-n¢tron thì t°¢ng tác giữa photon vãi cặp n¢tron-proton-proton chiÃm °u thÃ. Mặc dù kÃt quÁ thực nghiám và tiên oán lý thuyÃt vÁn tßn t¿i mát sá iám khác biát nh°ng các phép o phân bá góc và phá năng l°āng cąa các photonucleon năng l°āng cao ã khẳng ánh tính úng Ån cąa mơ hình giÁ ¢tron.

Khi photon có năng l°āng trên ng°ÿng t¿o pion (lón hÂn 140 MeV), òng khỏi c to ra bên trong h¿t nhân bia do t°¢ng tác giữa photon và các nucleon riêng l¿ bên trong h¿t nhân. Sau ó, q trình phân rã cąa ßng khái  thành mát pion và mát nucleon c¿nh tranh vãi q trình h¿p thă photon cąa các giÁ ¢tron. Đái vãi các h¿t nhân trung bình và h¿t nhân nặng, phÁn ćng photospallation là kênh phÁn ćng chim u th hÂn ỗ vwng nng lng cao. Serber ã ß xu¿t mơ hình thác lũ bên trong h¿t nhân á giÁi thích c¢ chÃ cąa phÁn ćng photospallation. Theo Serber, tán x¿ cąa các pion và các nucleon giÃt lwi cũng nh° sự h¿p thă các pion bên trong h¿t nhân bia t¿o thành mát thác lũ các nucleon bên trong h¿t nhân sÁ dÁn tãi sự phát x¿ các n¢tron cũng nh° proton và các pion. Các h¿t này cũng có thá phát trián thành quá trình thác lũ nái tÁng.

Trong phÁn ćng quang h¿t nhân, năng l°āng cąa phÁn ćng °āc xác ánh theo công thćc [3,6]:

�㕄 = ý012 ý02 = ý2 2 E1 = (ỵ) 2 (ỵ), (1.19) trong ó ¸´(O*) và ¸b(O*) lÁn l°āt là năng l°āng liên kÃt cąa l°āng tử gamma và h¿t nhân b vãi h¿t nhân hāp phÁn. Do năng l°āng liên kÃt cąa bćc x¿ gamma vãi h¿t nhân hāp phÁn bằng 0 nên theo công thćc (1.19) năng l°āng cąa phÁn ćng quang h¿t nhân mang giá trá âm. Vì vÃy, phÁn ćng quang h¿t nhân là phÁn ćng thu năng l°āng. Đißu kián cÁn thiÃt á mát phÁn ćng quang h¿t nhân xÁy ra là năng l°āng cąa bćc x¿ gamma tãi phÁi lãn h¢n hoặc bằng năng l°āng ng°ÿng cąa phÁn ćng.

Đái vãi photon hãm, năng l°āng ng°ÿng cho phÁn ćng h¿t nhân lo¿i (÷,n) °āc tính theo cơng thćc sau:

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

Đái vãi phÁn ćng sinh nhißu h¿t lo¿i (÷,xnyp), năng l°āng ng°ÿng °āc tính theo cơng thćc sau [6,10]:

trong các công thćc (1.20) và (1.21) : x, y là sá n¢tron và proton phát ra; mn, mp là khái l°āng cąa n¢tron và proton; M là khái l°āng cąa h¿t nhân bia, m là khái l°āng cąa h¿t tãi.

Khi năng l°āng photon hóm nhò hÂn nng lng ngng thỡ phn ng khụng xÁy ra. Chß những photon có năng l°āng tĉ giá trá năng l°āng ng°ÿng tham gia phÁn ćng nên su¿t l°āng phÁn ćng quang h¿t nhân °āc xác ánh theo biáu thćc sau [3,10]:

�㕌 = �㔂ý ∫�㔸�㕚�㕎�㕥σ(E)Φ(E)

�㔸�㕡h ýý, (1.22) trong ó Eth là năng l°āng ng°ÿng cąa phÁn ćng, Emax là năng l°āng cực ¿i cąa photon, N là sá h¿t nhân bia trong vùng nhìn th¿y cąa chùm photon tãi.

÷ Phản ứng quang nơtron:

Khi h¿t nhân h¿p thă photon có năng l°āng lãn h¢n năng l°āng liên kÃt cąa mát nucleon hoặc cąa mát h¿t nặng h¢n, ngồi khÁ năng phát x¿ bćc x¿ gamma, h¿t nhân còn có thá phát ra n¢tron hay các h¿t mang ián. Trong vựng cỏng hỗng lng cc khỏng lò, úng góp phÁn ćng phát ra n¢tron chiÃm °u thÃ h¢n so vãi các phÁn ćng t¿o ra các h¿t tích ián. Đái vãi các h¿t nhân trung bình và h¿t nhân nặng, do vai trò cąa rào thÃ Coulomb giãi h¿n khÁ năng phát x¿ proton và các h¿t tích ián, vì vÃy tiÃt dián h¿p thă photon toàn phÁn chą yÃu là do tiÃt dián cąa các phÁn ćng phát n¢tron tồn phÁn [6,8,10].

Trong các phÁn ćng phát x¿ n¢tron thì phÁn ćng (´,n) có vai trị quan trãng nh¿t. Ng°ÿng cąa phÁn ćng này bằng vãi năng l°āng liên kÃt cąa n¢tron vãi h¿t nhân và giÁm tĉ 15 MeV ái vãi các h¿t nhân nhẹ xuáng còn 8 MeV ái vãi các h¿t nhân nặng. Đôi khi các phÁn ćng (´,2n), (´,3n) và thÃm chí phÁn ćng phát ra nhiòu nÂtron hÂn phi c a vo ỏ phân tích nÃu khơng tìm °āc ßng vá phóng x¿ thích hāp

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

cho phÁn ćng (´,n). Tit diỏn ca cỏc phn ng phỏt ra nhiòu nÂtron thp hÂn rt nhiòu so vói phn ng phỏt mát n¢tron. Năng l°āng ng°ÿng cąa các phÁn ćng (´,2n) bằng hai lÁn năng l°āng ng°ÿng cąa phÁn ćng (´,n) và vãi photon tãi có năng l°āng khoÁng 30 MeV, tiÃt dián phÁn ćng (´,2n) bằng 1/10 tiÃt dián cąa phÁn ćng (´,n).

÷ Phản ứng tạo các hạt mang điện:

Sự phát x¿ h¿t tích iỏn t ht nhõn kớch thớch bỏ giói hn bỗi lực h¿t nhân và rào thÃ Coulomb. Trong phÁn ćng quang h¿t nhân, bằng năng l°āng ng°ÿng cąa phÁn ćng bằng năng l°āng liên kÃt cąa h¿t phát ra vãi h¿t nhân kích thích. Trong mát vài tr°ång hāp, khi năng l°āng cąa photon v°āt qua giá trá năng l°āng ng°ÿng cąa phÁn ćng nh°ng xác su¿t phát ra h¿t tích ián vÁn r¿t nhß do vai trò cąa rào thÃ Coulomb. Tuy nhiên, nhå hiáu ćng °ång ngÁm trong c¢ hãc l°āng tử nên xác su¿t phát h¿t tích ián vÁn khác khơng. Khi năng l°āng kích thích trên ng°ÿng nh°ng th¿p h¢n rào thÃ Coulomb, tiÃt dián cąa phÁn ćng quang h¿t nhân t¿o ra h¿t tích ián tăng r¿t chÃm nh°ng khi năng l°āng kích thích v°āt qua giá trá rào thÃ Coulomb, tiÃt dián cąa phÁn ćng t¿o h¿t tích ián l¿i tăng nhanh [3,6]. Do á cao rào thÃ tăng theo sá khái cąa h¿t nhân nên tiÃt dián cąa các phÁn ćng này phă thc r¿t nhißu vào ián tích h¿t nhân hay sá khái cąa h¿t nhân. H¿t nhân càng nặng thì tit diỏn ca phn ng cng nhò.

ữ Phản ứng quang hạt nhân sinh nhiều hạt:

Khi chựm photon tói cú nng lng t 40 MeV trỗ lên, ái vãi h¿t nhân trung bình và h¿t nhõn nng, phn ng sinh nhiòu ht (ữ,xnyp) l mỏt kênh phÁn ćng chiÃm °u thÃ, trong ó x là sá n¢tron, y là sá proton phát ra sau phÁn ćng (x ó 1, y ó1).

Đá giÁi thớch cÂ ch ca cỏc phn ng (ữ,xnyp), chỳng ta có thá sử dăng mơ hình thác lũ bên trong h¿t nhân do Serber ß xu¿t. Theo mơ hình ca Serber, phn ng quang ht nhõn ỗ vựng năng l°āng cao xÁy ra theo hai giai o¿n. Trong giai o¿n Áu, h¿t tãi va ch¿m vãi các nucleon riêng l¿ trong h¿t nhân bia, sự tán x¿ cąa các nucleon giÃt lùi, sự tái h¿p thă các pion t¿o nên mát thác lũ các nucleon, pion bên trong h¿t nhân. Trong giai o¿n này, h¿t nhân có thá phát x¿ các nucleon riêng l¿ hoặc các nhóm nucleon hay các pion. Giai o¿n tiÃp theo, cỏc ht nhõn va to thnh ỗ trng thái kích thích có năng l°āng cao, q trình khử kích thích có thá xÁy ra thơng qua hai kênh c¿nh tranh là phân h¿ch và quá trình bay h¢i các h¿t. Nhìn chung, trong q trình khử kích thích cąa các h¿t nhân d°, sự phát x¿ các h¿t theo c¢ chÃ bay h¢i

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

có xác xu¿t lãn nh¿t. Q trình bay h¢i sÁ tiÃp tăc cho Ãn khi năng l°āng kích thích ca ht nhõn d nhò hÂn ngng phỏt x và chß có thá giÁi phóng d°ãi d¿ng các bćc x¿ gamma [6,10].

Đánh giá su¿t l°āng cąa những phÁn ćng này tĉ sá liáu kích ho¿t nói chung là khá phćc t¿p. Phân bá su¿t l°āng phÁn ćng quang h¿t nhân sinh nhißu h¿t °āc phân tớch trờn cÂ sỗ ca cụng thc bỏn thc nghiỏm cąa Rudstam [11].

1.4. PhÁn ąng h¿t nhân gây bßi các h¿t mang đián

Khi mát h¿t mang ián t°¢ng tỏc vói ht nhõn s chỏu nh hỗng ca ro thÃ xuyên tâm và rào thÃ Coulomb. Mßi d¿ng thÃ năng có vai trị khác nhau phă thc lo¿i h¿t tãi, ián tích, khái l°āng cąa h¿t nhân bia và tr¿ng thái cąa các h¿t tham gia phÁn ćng.

1.4.1. Vai trò của hàng rào thế Coulomb và thế xun tâm

Khi h¿t tích ián t°¢ng tác h¿t nhân, thÃ năng Coulomb phă thuác vào khoÁng Vãi Z là sá hiáu h¿t nhân bia và z là sá hiáu cąa h¿t tãi mang ián, r là khoÁng cách giữa h¿t nhân bia và h¿t tãi. T¿i biên cąa h¿t nhân r = R (bán kính ht nhõn) ro th Coulomb c xỏc ỏnh bỗi cơng thćc:

NÃu h¿t tãi có áng năng T < BC, theo quan iám cąa c¢ hãc cá ián, h¿t tãi sÁ không thá v°āt qua rào thÃ á i vào h¿t nhân. Tuy nhiên, hián t°āng h¿t tãi có áng năng T < BC vÁn có xác su¿t i qua hàng rào thÃ có thá °āc giÁi thích bằng hiáu ćng °ång ngÁm trong c¢ hãc l°āng tử. Xác su¿t á h¿t i qua hàng rào thÃ còn °āc gãi là á th¿m th¿u [3,6].

Theo c¢ hãc l°āng tử, thÃ xuyên tâm (Vxt) phă thuác vào tr¿ng thái cąa h¿t và c xỏc ỏnh bỗi cụng thc, vói l l sỏ l°āng tử quỹ ¿o:

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

Giá trá nhß nh¿t cąa rào thÃ xuyên tâm (Bxt)min ćng vãi l =1. T¿i vá trí biên h¿t nhân, thÃ năng tồn phÁn trong t°¢ng tác cąa h¿t tích ián vãi h¿t nhân:

V(R)ý Bxt BC

Gãi l0 là giá trá sá l°āng tử quỹ ¿o mà t¿i ó rào thÃ Coulomb bằng rào thÃ

Twy thuác vào giá trá cąa l và Z mà thÃ Coulomb và thÃ xun tâm có vai trị

khác nhau. Vãi những h¿t nhân nhẹ (Z<8) rào thÃ xuyên tâm nhß nh¿t cũng có giá trá lãn h¢n rào thÃ Coulomb nên vai trò cąa rào thÃ Coulomb ái vãi những h¿t nhân bia nằm trong vwng này là không áng ká. Đái vãi những h¿t nhân bia nằm giữa bÁng tn hồn rào thÃ Coulomb óng vai trị chą u nên t°¢ng tác giữa các h¿t tích ián

vãi h¿t nhân nặng có xác su¿t nh° nhau vãi các giá trá l nhß.

Giá trá l0khơng phă thuác vào năng l°āng cąa h¿t tãi. Do ó, khác vãi n¢tron, các h¿t tích ián có áng năng T < BC có xác su¿t t°¢ng tác bằng nhau ćng vãi các

giá trá l = 0 và l = 1,2... l0.

Vãi tr°ång hāp T > BC, h¿t tích ián t°¢ng tác vãi h¿t nhân t°¢ng tự nh°

t°¢ng tác cąa neutron. Vãi l ≠ 0, t°¢ng tác sÁ xÁy ra nÃu:

ý T T BC ỵBxt. (1.28)

1.4.2. Phản ứng hạt nhân gây bởi proton

Phản ứng (p,³): phÁn ćng này là phÁn ćng tßa nhiát. Đáng năng cąa phÁn ćng

Q = áp-á. Vói tt c cỏc ht nhõn bòn ³ trong bÁng tuÁn hoàn, năng l°āng liên kÃt cąa proton vãi h¿t nhân ¸p ≈ const và vào cÿ khoÁng 8 MeV. Còn năng l°āng liên kÃt ca thay ỏi t giỏ trỏ nhò nht á = 0 vãi Z = 60 Ãn giá trá cao nh¿t ¸³ = 8 MeV vãi Z = 8, vãi Z > 60 thì năng l°āng liên kÃt cąa ³ mang giá trá âm. Do ó:

Qý

ừ

p

ừ

ủ ỵ0. (1.29)

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

Vãi các h¿t nhân nặng rào thÃ Coulomb t°¢ng ái lãn (bằng 28 MeV vãi Z = 80) nên h¿t ³ bay ra khßi h¿t nhân bá c¿m m¿nh. H¿t alpha bay ra làm h¿t nhân dách chuyán xuáng các mćc th¿p h¢n và có mÃt á tr¿ng thái th°a h¢n. Do trãng sá tháng kê cąa mát trng thỏi c ỏnh ngha bỗi mt ỏ mc ht nhân, nên dÁn Ãn xác su¿t phÁn ćng (p,³) th¿p. Đißu kián này khơng áp dăng cho h¿t nhân nhẹ, vì khi ó hàng rào thÃ Coulomb nhß.

Phản ứng (p,n): Đái vãi các h¿t nhân bßn, phÁn ćng lo¿i này luôn là phÁn ćng

thu nhiát vãi ng°ÿng phÁn ćng lãn h¢n 0.8 MeV. ThÃt vÃy, xét phÁn ćng A(p,n)B ta có [3,6]: mnmp ý1.3MeV v MBMAỵ 0.5MeV, (1.30) NÃu ißu kián thć hai khơng thßa mãn thì h¿t nhân A sÁ chun thành h¿t nhân B thông qua phân rã beta. Năng l°āng cąa phÁn ćng:

ø

Bn

ùø

Ap

ù

1.3 0.5 0.8

Q ý M m M m ỵý MeV , (1.31)

Phản ứng (p,p): NÃu áng năng cąa h¿t tãi lãn h¢n rào thÃ Coulomb, xác su¿t

cąa các phÁn ćng (p,p) và (p,n) là t°¢ng °¢ng nhau. Trong vwng năng l°āng th¿p h¢n, phÁn ćng (p,p) °āc dùng trong các nghiên cću khi phÁn ćng (p,n) không xÁy ra [3,6].

Phản ứng (p,γ): Do xác su¿t phát l°āng tử ´ tĉ h¿t nhân hāp phÁn th¿p h¢n

xác su¿t phát ra các h¿t khác nên phÁn ćng (p,´) có su¿t l°āng r¿t th¿p. Tuy nhiên, vì lý do nào ó, h¿t phát ra có thá bá c¿m thì lúc ó phÁn ćng (p,´) óng vai trị quan trãng. Ví dă, nÃu Tp< Eth cąa phÁn ćng (p,n), thì sÁ quan sát °āc phÁn ćng (p,´) bên c¿nh phÁn ćng (p,p). Mát thí dă thú vá vß phÁn ćng (p,´) có su¿t l°āng cao chính là phÁn ćng 7Li(p,´)8Be [3,6,8].

Phản ứng (p,d): So vãi các phÁn ćng khác, phÁn ćng này r¿t hiÃm vì ¢tron là

h¿t có liên kÃt yÃu (¸d = 2.22 MeV) và cÁn l°āng lãn năng l°āng á hình thành nó. Do ó, phÁn ćng (p,d) th°ång là phÁn ćng thu nhiát, còn nÃu là phÁn ćng tßa nhiát thì giá trá Q rt nhò (nh phn ng: ýỵ(, ý) ýỵ39 48 có Q = 0.56 MeV).

1.5. Tình hình nghiên cąu trên th¿ giãi và trong n°ãc

1.5.1. Nghiên cứu trên thế giới

PhÁn ćng quang h¿t nhân óng vai trị quan trãng trong nghiên cću vÃt lý c¢ bÁn và ćng dăng. Đây là thành ngußn sÁn phÁn chính óng góp vào q trình táng hāp h¿t nhân trong vũ tră [12] và cũng là mát trong những ph°¢ng pháp quan trãng dùng á sÁn xu¿t các ßng vá phóng x¿ y tÃ [12-14], kiám tra ch¿t l°āng ái vãi ch¿t thÁi phóng x¿, v to ra nguòn nÂtron t mỏy gia tỏc electron tuyÃn tính. Tuy nhiên,

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

do thiÃu các ngußn cung photon năng l°āng cao nên phÁn lãn nghiên cću tr°ãc ây tÃp trung trong vwng năng lng cỏng hỗng lng cc khỏng lò (GDR), ngha l tĉ ng°ÿng phÁn ćng tãi khoÁng 30 MeV. Trong vi thp niờn trỗ li õy, do s ra ồi cąa nhißu ngußn photon hãm trên máy gia tác và sự phát trián cąa các thiÃt bá o bćc x¿ giúp cho viác nhÃn dián và ánh l°āng các sÁn ph¿m phÁn ćng ngày càng chính xác [12] ã làm cho nghiên cću phÁn ćng quang h¿t nhân trong phịng thí nghiám hßi sinh m¿nh mÁ.

PhÁn ćng quang h¿t nhân thuác lo¿i phÁn ćng có năng l°āng ng°ÿng. Vãi các photon năng l°āng th¿p (d°ãi 30 MeV) chą yÃu gây ra các phÁn ćng h¿t nhân ¢n h¿t nh° (´,n) và (´,p). Cỏc phn ng diòn ra theo cÂ ch hp phn, hay còn gãi là phÁn ćng hai giai o¿n. Cỏc nguòn photon nng lng cao hÂn cú thỏ to ra các phÁn ćng h¿t nhân sinh nhißu h¿t (´,xnyp), vãi x,y g 1 và quá trình phÁn ćng xÁy ra thơng qua những c¢ chÃ phćc t¿p h¢n. Ngồi c¢ chÃ hāp phÁn, những c¢ chÃ c¿nh tranh khác nh° tißn cân bằng, trực tiÃp, phân h¿ch và vÿ văn (spallation) có thá xu¿t hián. Đây là v¿n ß ã và ang °āc quan tâm nghiên cću sâu ráng, ßng thåi ặt ra yêu cu ngy cng cao vò phÂng phỏp v k thut á có thá xác ánh °āc chính xác các sá liáu thực nghiám.

Cũng nh° phÁn ćng h¿t nhân vãi notron và vãi các h¿t mang ián, ặc tr°ng quan trãng nh¿t cÁn xác ánh ái vãi phÁn ćng quang h¿t nhân là tiÃt dián và/hoặc su¿t l°āng cąa phÁn ćng. Các sá liáu h¿t nhân thực nghiám thu °āc góp phÁn quan trãng vào viác kiám ánh á tin cÃy cąa các mơ hình h¿t nhân ã °āc tiên oán lý thuyÃt. Do ó, yêu cÁu ặt ra là cÁn nghiên cću mát cách có há tháng các phÁn ćng quang h¿t nhân trên nhißu h¿t nhân bia khác nhau. Đá o các ặc tr°ng cąa phÁn ćng h¿t nhân nói chung và o tiÃt dián nói riêng cÁn có những há tháng thiÃt bá chuyên biát, °āc thiÃt kÃ riêng cho mßi phép o [15]. Đái vãi phÁn ćng quang h¿t nhân xÁy ra vãi bćc x¿ hãm có năng l°āng liên tăc thì viác o tiÃt dián vi phân gặp nhißu khó khăn nên thay vì o tiÃt dián vi phân, ng°åi ta th°ång o tiÃt dián trung bình [16-18], tiÃt dián tích phân [19-20, 65], su¿t l°āng phÁn ćng [21-24] và tỷ sá su¿t l°āng ßng phân [25-29].

Cho tãi nay IAEA và mát vài Qc gia có tißm lực khoa hãc và công nghá h¿t nhân ã s°u tÃp và/hoặc o các sá liáu h¿t nhân, lÃp các th° viên sá liáu, nh°ng vÁn ch°a thá áp ćng °āc nhu cÁu nghiên cću và ćng dăng. Trong phiên bÁn tháng 6

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

nm 2013 ca cÂ sỗ dữ liáu phÁn ćng h¿t nhân thực nghiám EXFOR (Experimental Nuclear Reaction Data) cho th¿y có tãi 1350 măc cho phÁn ćng (´,n), 313 măc cho phÁn ćng (´,2n), 64 măc cho (´,3n) và chß 14 cho (´,4n). Đßng thåi có 789 măc cho phÁn ćng (´,p) nh°ng chß có 7 măc cho phÁn ćng (´,2p) [15]. Mỏt cÂ sỗ d liỏu th nghiỏm khỏc, ó là th° vián dữ liáu quang h¿t nhân cąa IAEA cũng chća 146 măc tiÃt dián °āc ánh giá, trong ó cũng chß có 21 măc cho phÁn ćng (´,2n), 12 măc cho phÁn ćng (´,p) và 8 măc cho phÁn ćng (´,2p) [15]. Mát sá ćng dăng thực tÃ cąa t°¢ng tác quang h¿t nhân phă thuác vào sự sẵn có cąa bá dữ liáu, tuy nhiên cho tãi nay các ặc tr°ng cąa phÁn ćng chß °āc o cho mát ph¿m vi h¿t nhân h¿n chÃ. Có thá th¿y rằng, có r¿t ít dữ liáu vß các phÁn ćng quang h¿t nhân sinh nhißu h¿t [15]. Vì vÃy, viác tiÃp tăc nghiên cću phÁn ćng quang h¿t nhân, bá sung vào th° vián sá liáu h¿t nhân những sá liáu mãi, ặc biát là những sá liáu liên quan tãi các phÁn ćng xÁy ra vãi photon năng l°āng trung bình và năng l°āng cao, t¿o ra các phÁn ćng sinh nhißu h¿t vÁn ang là mát h°ãng nghiên cću quan trãng trong vÃt lý h¿t nhân.

So vãi phÁn ćng quang h¿t nhân thì phÁn ćng xÁy ra vãi các h¿t mang ián nói chung và proton nói riêng °āc nghiên cću sâu ráng h¢n do sự áp ćng tát cąa các chùm h¿t gia tác. Mặt khác, hàm kích thích cąa phÁn ćng cịn là mát kênh quan trãng giúp nghiên cću sâu hÂn vò cỏc cÂ ch phn ng cng nh nghiờn cću ánh l°āng trong quá trình chÃ t¿o các ßng vá phóng x¿ y tÃ. Hián có mát sá nghiên cću ang trián khai m¿nh mÁ vß phÁn ćng h¿t nhân vãi proton trong dÁi năng l°āng mà chúng tơi quan tâm. Sự quan tâm chính là kÃt hāp nghiên cću thực nghiám và tính tốn lý thuyÃt hàm kích thích, su¿t l°āng và tỷ sá ßng phân cąa các sÁn ph¿m phÁn ćng. Các nhóm tác giÁ M.U. Khandaker, S.C. Yang, M.S. Uddin ã thực hián o tiÃt dián phÁn ćng h¿t nhân trờn bia natMo, natZr v nat Pd gõy bỗi chựm proton trên máy gia tác Cyclotron MC-50 t¿i KIRAM, Hàn Quác [88, 90, 96]. Các nhóm nghiên cću M. Murakami, F. Szelecsényi, F. Tárkányi ã o tiÃt dián các phÁn ćng h¿t nhân trên bia natZr khi bn phỏ bỗi chựm proton t mỏy gia tỏc Cyclotron [91, 92, 93]. R. Michel và cáng sự [94] ó thc hiỏn cỏc nghiờn cu phn ng proton ỗ vwng năng l°āng th¿p và trung bình trên các bia C, N, O, Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Sr, Y, Zr, Nb, Ba, Au. Nhóm nghiên cću P. P. Dmitriev ã xác ánh su¿t l°āng cąa các h¿t nhân phóng x¿ t¿o thành trong các bia dày vãi chwm proton năng l°āng 22 MeV [83].

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

F. Ditrói và cáng sự ã thực hián các thí nghiám o tiÃt dián phÁn ćng h¿t nhân trên các bia natPd và natV trong vwng năng l°āng proton tĉ 37-65 MeV [110].

Đi ôi vãi nghiên cću thực nghiỏm, trong vi thp nờn trỗ li õy cỏc mụ hình tính tốn lý thut cũng °āc nghiên cću phát trián. So sánh kÃt quÁ thực nghiám vãi tiờn oỏn lý thuyt lm cÂ sỗ ỏ ỏnh giỏ á tin cÃy cąa các tiên oán lý thuyÃt và thực hián những sự ißu chßnh cÁn thiÃt.

Nghiên cću phÁn ćng h¿t nhân °āc bÅt Áu tiÃn hành t¿i Viát Nam tĉ cuái những năm bÁy m°¢i cąa thÃ kỷ tr°ãc. Tuy nhiên, do h¿n chÃ vß thiÃt bá nên chß có thá nghiên cću vãi cỏc phn ng ht nhõn Ân gin, gõy bỗi nÂtron và photon trong dÁi năng l°āng d°ãi 15 MeV. T nm 2000 tói nay, trờn cÂ sỗ mỗ rỏng hāp tác Quác tÃ, các nghiên cću vãi proton và photon năng l°āng cao h¢n ã °āc thực hián.

Ti Viỏn Vt lý, trờn cÂ sỗ hp tỏc vói Vián Liên hāp nghiên cću h¿t nhân Dubna, Liên bang Nga, nhóm nghiên cću do GS.TS TrÁn Đćc Thiáp ćng Áu ã tiÃn hành nghiên cću vß các phÁn ćng quang h¿t nhân (÷,n), (÷,p), (÷,2n), (÷,np) trong vùng năng l°āng tĉ ng°ÿng phÁn ćng Ãn 25 MeV và thu °āc nhißu kÃt q có giá trá [30-35]. Các nghiên cću vß tß sá ßng phân cąa mát lo¿t phÁn ćng quang h¿t nhân °āc gõy bỗi chwm bc x hóm cú nng lng trong vwng cỏng hỗng lng cc khỏng lò (10-25 MeV) nh°: 74Se(´,n)73m,gSe; 82Se(´,n)81m,gSe [31]; KBa(´,n)(K-1)m,gBa, vãi K = 130, 132, 134 [32]; 165Ho(´,n)164m,gHo và 175Lu(´,n)174m,gLu [33]; 119Sn(y, np)117m,gIn vãi năng l°āng cực ¿i cąa chwm bćc x¿ hãm là 20 MeV; 197Au(´, n)196m,gAu có E´Max tĉ 10 Ãn 25 MeV; nghiên cću vß tỷ sá ßng phân cąa 137m,gCe

°āc t¿o ra trong phÁn ćng (´,n) vãi bćc x¿ hãm có năng l°āng tĉ 14 Ãn 17, tĉ 21 Ãn 23 MeV và t¿i 19 MeV [34]; hay kÃt quÁ nghiên cću tß sá ßng phân cąa sÁn ph¿m phân h¿ch 135Xe cąa phÁn ćng quang phân h¿ch trên các bia 232Th và 233U gõy bỗi chwm bc x hóm cú nng lng cc i 13,5 MeV [35].

Trờn cÂ sỗ hp tác vãi Trung tâm gia tác Pohang, Hàn Quác, nhóm nghiên cću do GS.TS. Nguyßn Văn Đß, Vián VÃt lý ćng Áu ã nghiên cću và thu °āc nhißu kÃt quÁ vß phÁn ćng quang h¿t nhân trên các máy gia tác năng l°āng trung bình và năng l°āng cao. Nhóm nghiên cću ã óng góp các sá liáu h¿t nhân mãi [36-41], trong ó có nhng phn ng ht nhõn sinh nhiòu ht, cú cÂ chÃ phćc t¿p và góp phÁn

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

làm sáng tß mát sá v¿n ß liên quan tãi c¢ chÃ cąa phÁn ćng h¿t nhân. Mát sá kÃt quÁ cąa nhóm nghiên cću trong thåi gian gÁn ây vß phÁn ćng quang h¿t nhân ã °āc cơng bá trên các t¿p chí ISI nh° nghiên cću vß tỷ sá su¿t l°āng cąa các cặp h¿t nhân ßng phân 120m,g,122m,gSb °āc t¿o thành trong phÁn ćng natSb(´,xn) vãi bćc x¿ hãm năng l°āng cực ¿i 40, 45, 50 và 60 MeV [36]; tỷ sá su¿t l°āng cąa các cặp h¿t nhân ßng phân 99m,g;101m,g;102m,gRh t¿o °āc thành tĉ phÁn ćng natPd(´,pxn) vãi bćc x¿ hãm 50, 55, 60, 65 và 70 MeV [37]; tỷ sá su¿t l°āng cąa các cặp h¿t nhân ßng phân 106m,g;104m,gAg t¿o thành tĉ phÁn ćng h¿t nhân natAg(÷,xn) vãi bćc x¿ hãm năng l°āng 40, 45, 50, 55 và 60 MeV [38]; tỷ sá su¿t l°āng cąa cặp h¿t nhân ßng phân 44 m,gSc t¿o thành trên bia 45Sc và natTi vãi chwm bćc x¿ hãm 50, 60 và 70 MeV [39]; tỷ sá su¿t l°āng cąa cặp h¿t nhân ßng phân 85m,gSr t¿o thành tĉ các phÁn ćng quang h¿t nhân (´,n), (´,2n), và (´,3n) trên các ßng vá cąa Sr vãi bćc x¿ hãm năng l°āng 55, 60 và 65 MeV [40]. Đặc biát, nghiên cću cũng ã tiÃn hành vãi các bćc x¿ hãm năng l°āng cao, 2.5 GeV ái vãi các phÁn ćng quang h¿t nhân 45Sc(÷,n), natTi(÷,xnp), natFe(÷,xn5p) và natCu(÷,xn8p) á t¿o ra cặp h¿t nhân ßng phân 44m,gSc. Nghiên cću rút ra sự phă thuác cąa tỷ sá ßng phân vào sự chênh lách sá khái giữa h¿t nhân bia và h¿t nhân sÁn ph¿m cąa phÁn ćng [41].

Bên c¿nh ó, cũng ã thực hián mát sá nghiên cću vß phÁn ćng h¿t nhân vãi chwm proton. Đã tiÃn hành nghiên cću hàm kích thích cąa các phÁn ćng h¿t nhân natZr(p,x)95Zr, natZr(p,x)95mNb và natZr(p,x)95gNb vãi proton trong dÁi năng l°āng 10.6 – 43.6 MeV [89], s dng phÂng phỏp kớch hot chòng mÁu trên Cyclotron MC-50 và các phÁn ćng chu¿n natCu(p,x)65,62Zn. T°¢ng tự, cũng ã xác ánh hàm kích thích cąa phÁn ćng h¿t nhân natPd(p,x)100m,gRh trong vwng năng l°āng tĉ 8.37 Ãn 42.61 MeV [102], và phÁn ćng h¿t nhân natZr(p,x)96Nb trong dÁi năng l°āng tĉ 10.58 tãi 43.61 MeV [108]. Các kÃt quÁ nghiên cću ã °āc so sánh vãi tiên oán lý thuyÃt sử dăng mã TALYS.

Các kÃt quÁ nghiên cću ã °āc công bá cho th¿y sự h¿p dÁn và tính thåi sự cąa h°ãng nghiên cću phÁn ćng h¿t nhân vãi photon và proton. Tuy nhiên, khi năng l°āng kích thích tăng lên thì mćc á phćc t¿p cąa các phÁn ćng cũng tăng dÁn và phă thuác vào nhißu yÃu tá. Cho Ãn nay phÁn lãn các nghiên cću phÁn ćng quang h¿t nhõn tp trung ỗ vwng nng lng kớch thớch thp, c biỏt l vwng nng lng cỏng hỗng kháng lß, các sá liáu thu °āc tĉ thực nghiám phw hāp vãi các tiên ốn lí

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

thuyÃt. Trong vwng năng l°āng cao h¢n, các sá liáu h¿t nhân cịn ít, do ó viác nghiên cu cỏc phn ng quang ht nhõn ỗ vwng nng lng sau cỏng hỗng lng cc khỏng lò bờn c¿nh viác bá sung các sá liáu h¿t nhân, còn gúp phn lm sỏng tò hÂn vò cÂ ch phÁn ćng, góp phÁn kiám chćng mćc á phw hāp cąa các mÁu lí thut, ßng thåi có thá mỗ ra nhng hóng ng dng mói.

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

CH¯¡NG 2. PH¯¡NG PHÁP NGHIÊN CĄU

Trong nghiên cću thực nghiám ã áp dăng ph°¢ng pháp kích ho¿t kÃt hāp vãi o phá gamma trß cąa các ßng vá phóng x¿ t¿o thành sau phÁn ćng. Các kÃt quÁ sÁ °āc so sánh vãi kÃt quÁ cąa các tác giÁ khác và kÃt quÁ tính lý thuyÃt sử dăng mã TALYS.

2.1. Nghiên cąu thāc nghiám sử dāng ph°¢ng pháp kích ho¿t

2.1.1. Phương pháp kích hoạt

Hián nay ph°¢ng pháp kích ho¿t kÃt hāp vãi o phá gamma trß (o gamma off-line) °āc sử dăng phá biÃn trong nghiên cću phÁn ćng h¿t nhân thực nghiám [1]. ¯u iám cąa ph°¢ng pháp kích ho¿t là nó cho phép xác ánh chính xác các kênh phÁn ćng, các ßng vá phóng x¿ là sÁn ph¿m cąa phÁn ćng và ho¿t á cąa các ßng vá phóng x¿ ó. Viác bá trí thí nghiám o phá gamma off-line ¢n giÁn, Áu t° cho phịng thí nghiám và thiÃt bá o ít tán kém so vãi Áu t° cho các há o phá online.

PhÁn ćng h¿t nhân biÃn các ßng vá bßn thành những ßng vá phóng x¿. Các sÁn ph¿m cąa phÁn ćng (là các ßng vá phóng x¿) sau ó °āc nhÃn dián dựa vào năng l°āng cąa các tia gamma ặc tr°ng và chu kỳ bán rã cąa chúng. TiÃt dián và su¿t l°āng cąa phÁn ćng °āc xác ánh thơng qua ho¿t á phóng x¿ o °āc cąa các h¿t nhân sÁn ph¿m. Tuy nhiên trong thực tißn, á có thá xác ánh °āc chính xác ho¿t á phóng x¿ cąa các sÁn ph¿m phÁn ćng ngồi viác lựa chãn các thơng sá thực nghiám tái °u, tiÃn hành o nhißu lÁn cịn cÁn phÁi thực hián những hiáu chính cÁn thiÃt. Nái dung c¢ bÁn cąa ph°¢ng pháp phân tích ho¿t phóng x¿ °āc trình bày tóm tÅt d°ãi ây:

Gãi N0 là sá h¿t nhân bia, N(t) là sá h¿t nhân phóng x¿ t¿i thåi iám t, ư là thơng l°āng bćc x¿ kích ho¿t (h¿t/cm2/giây), Ã là tiÃt dián cąa phÁn ćng h¿t nhân (cm2), » là hằng sá phân rã (1/giây). NÃu thåi gian chiÃu mÁu là ti thì ho¿t á phóng x¿ sau khi ngng chiu mỏt thồi gian

t tỵ

ilà A(ti,t) °āc xác ánh bằng [1]:

øùø

ti

ù

t

A t , týN . . . 1 ó ü .eü , (2.1) Ho¿t á phóng x¿ th°ång °āc xác ánh theo ph°¢ng pháp o phá gamma. Đá xác ánh ho¿t á phóng x¿ cąa mÁu, mÁu th°ång °āc o trong mát khoÁng thåi gian tĉ t1 n t2, vói