Nâng cao chất lượng thiết bị thực nghiệm và triển khai nghiên cứu cấu trúc hạt nhân Ti, V và Ni
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.29 MB, 12 trang )
24
phương pháp cộng biên độ các xung trùng phùng, Tuyển tập Hội nghị
vật lý hạt nhân toàn quốc lần thứ IX, 8/2011, (223-228).
9) Nguyễn An Sơn, Hồ Hữu Thắng, Vương Hữu Tấn, Phạm Đình
Khang, Nguyễn Xuân Hải, Nguyễn Đức Hòa, Nghiên cứu cường độ
chuyển dời và mật độ mức của
52
V bằng phản ứng (n, 2
), Tuyển tập
Hội nghị vật lý hạt nhân toàn quốc lần thứ IX, 8/2011, (229-234).
10) Phạm Đình Khang, Nguyễn Xuân Hải, Nguyễn An Sơn, Hồ Hữu
Thắng, Nguyễn Đức Hòa, Mangeno Lumengnod, Đường cong hiệu
suất của phổ kế trùng phùng sử dụng hai đầu dò bán dẫn trong vùng
năng lượng từ 0,5 ÷ 8 MeV, Tuyển tập Tuyển tập Hội nghị vật lý hạt
nhân toàn quốc lần thứ IX, 8/2011, (235-239).
11) Phạm Đình Khang, Đoàn Trọng Thứ, Nguyễn Đức Hòa, Nguyễn An
Sơn, Nguyễn Xuân Hải, Hồ Hữu Thắng, Lê Đoàn Đình Đức, Bạch
Như Nguyện, Cải thiện chất lượng phổ bằng kỹ thuật đo trùng phùng
sự kiện – sự kiện, Tuyển tập Hội nghị vật lý hạt nhân toàn quốc lần
thứ IX, 8/2011, (266-271).
12) Hồ Hữu Thắng, Phạm Đình Khang, Nguyễn Xuân Hải, Nguyễn An
Sơn, Nguyễn Hoàng Xuân Phúc, Thiết lập các tham số cho khối
khuếch đại lọc lựa thời gian và khối gạt ngưỡng hằng trong hệ đo
trùng phùng gamma-gamma, Tuyển tập báo cáo hội nghị vật lý hạt
nhân toàn quốc lần thứ VIII, 11/2011, (362-366).
13) Nguyễn An Sơn, Phạm Đình Khang, Nguyễn Đức Hòa, Nguyễn Xuân
Hải, Phân rã gamma nối tầng của
59
Ni trong phản ứng (n
th
, 2
), Tạp
chí Khoa học công nghệ, số 3A, 2010, (790-796).
14) Nguyễn An Sơn, Nguyễn Đức Hòa, Phạm Đình Khang, Nguyễn Xuân
Hải, Vương Hữu Tấn, Xác lập các tham số của hệ trùng phùng
-
cho
nghiên cứu cấu trúc hạt nhân và phân tích kích hoạt nơtron, The
7
th
national conference on physics, 11/2010, (227-232).
1
MỞ ĐẦU
Phương pháp trùng phùng gamma – gamma là phương pháp ghi đo
hiện đại được sử dụng trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng,
với phương pháp trùng phùng ghi đo sự kiện – sự kiện và việc xử lý
phổ theo phương pháp cộng biên độ các xung trùng phùng đã tách ra
các dịch chuyển nối tầng hai gamma với độ chính xác cao hơn các
phương pháp khác.
Tại Việt Nam, đến cuối năm 2008 phương pháp trùng phùng gamma –
gamma đã được triển khai khá hoàn chỉnh. Hệ trùng phùng gamma –
gamma được lắp đặt tại KS3 của LPUHNDL. Tuy nhiên, do hạn chế
về thiết bị nên hệ đo hoạt động có khi không ổn định, tốc độ xử lý của
hệ chậm. Phương pháp thiết lập các tham số cho hệ đo còn mang tính
kinh nghiệm, chưa có quy trình cụ thể chọn lựa tham số. Không gian
bố trí thí nghiệm tại KS3 còn giới hạn và chưa tính đến các yếu tố đảm
bảo an toàn hạt nhân.
Các hạt nhân
49
Ti,
52
V,
59
Ni nằm trong nhóm hạt nhân trung bình, có
cấu trúc không suy biến, đây là những hạt nhân liên quan đến vật liệu
dùng trong thiết kế lò phản ứng hạt nhân, do đó nghiên cứu phản ứng
bắt nơtron của các hạt nhân này là cần thiết đối với các nước đang
phát triển năng lượng hạt nhân như Việt Nam.
Nhằm nâng cao chất lượng thiết bị thực nghiệm và triển khai nghiên
cứu cấu trúc của các hạt nhân
49
Ti,
52
V và
59
Ni, luận án tập trung
nghiên cứu giải quyết các vấn đề sau:
1) Nghiên cứu thực nghiệm phân rã gamma nối tầng của các hạt
nhân
49
Ti,
52
V và
59
Ni trong phản ứng bắt nơtron nhiệt;
2) Đánh giá số liệu thực nghiệm theo mẫu lý thuyết đơn hạt.
3) Nghiên cứu nâng cao chất lượng hệ trùng phùng gamma-
gamma; xây dựng phương pháp lựa chọn các tham số tối ưu
cho hệ đo trùng phùng gamma – gamma; quy hoạch lại không
gian KS3, thiết kế và chế tạo lại một số thiết bị che chắn, dẫn
dòng nhằm tạo không gian thuận tiện cho người làm thực
nghiệm, giảm phông và tăng mức độ an toàn của LPUHNDL;
2
Chương một
TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP
VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
1.1. Phương pháp trùng phùng gamma-gamma
1.1.1. Quá trình phát triển phương pháp
Phương pháp trùng phùng gamma – gamma đã được Hoogenboom đề
xuất và thử nghiệm từ năm 1958. Sơ đồ của hệ đo được trình bày trên
Hình 1.1.
Hình 1. 1 Hệ trùng phùng do Hoogenboom thiết kế.
Từ năm 1981, tại Viện Liên hợp nghiên cứu Hạt nhân Dubna đã đưa
ra vấn đề ghi nhận, lưu trữ và xử lý số trên máy tính các thông tin thu
được từ hệ đo cộng biên độ các xung trùng phùng. Sơ đồ của hệ được
trình bày trên hình 1.2.
Hình 1. 2 Hệ đo trùng phùng nhanh chậm tại Dubna.
1.1.2. Hệ đo thực nghiệm tại Viện NCHN
1.1.2.1. Hệ phổ kế trùng phùng gamma-gamma
Hệ phổ kế sử dụng trong nghiên cứu phục vụ cho luận án là hệ trùng
phùng gamma – gamma dùng TAC ghi đo theo phương pháp sự kiện –
CF2a
Ngu
ồ
n
PM1 CR1 CR2 PM2
CF1a
CF1b
Amp.1
MCA
Amp.
Sum
D.D
Sum
CF2b
Amp.2
MONITOR
R1 RV1 R2
Gate
23
CÁC CÔNG TRÌNH LÀM CƠ SỞ CHO LUẬN ÁN
Công bố nước ngoài
1) Nguyen An Son, Pham Dinh Khang, Nguyen Duc Hoa, Nguyen Xuan
Hai, Dang Lanh, Determination Gamma Width and Transition
Strength Of Gamma Rays from
48
Ti(n
th
, 2 gamma)
49
Ti Reaction,
International Journal of Computational Engineering Research
(IJCER), Vol, 03, Issue 11, 2013, (pp.33-37).
2) Nguyen An Son, Pham Dinh Khang, Nguyen Duc Hoa, Vuong Huu
Tan, Nguyen Xuan Hai, Dang Lanh, Pham Ngoc Son, Ho Huu Thang,
Determining Experimental Transition Strengths of
52
V by Two-Step
Gamma Cascades, International Organization of Scientific Research
Journal of Engineering (IOSRJEN) Vol 03, Issue 11, 2013, (pp16-21).
3) Nguyen An Son, Pham Dinh Khang, Nguyen Duc Hoa, Nguyen Xuan
Hai, Dang Lanh, Truong Van Minh, Study of Gamma Cascades of
59
Ni
by Thermal Neutron Reaction, Research Journal in Engineering and
Applied Sciences (RJEAS), Vol 02, Number 06, 2013, (pp. 409-412).
4) Nguyen Xuan Hai, Pham Dinh Khang, Vuong Huu Tan, Ho Huu
Thang, Nguyen An Son, Nguyen Duc Hoa, Gamma cascade
transition of
51
V(n, gamma)
52
V reaction, World Journal of Nuclear
Science and Technology (WJNST) Vol 04, Number 1, 2014.
5) Nguyen An Son, Nguyen Van Kien, Nguyen Duc Hoa, Nguyen Dac
Chau, Pham Dinh Khang, Nguyen Xuan Hai, Ho Huu Thang, Vuong
Huu Tan, Nguyen Nhi Dien, Gamma-gamma coincidence
measurement setup for neutron activation analysis and nuclear
structure studies, The first Academic Conference on Natural Science
for Master and PhD Students from Cambodia, Laos, Vietnam,
Proceedings 2010, (pp.304-309).
Công bố trong nước
6) Nguyễn An Sơn, Phạm Đình Khang, Nguyễn Đức Hòa, Xác định thời
gian bán rã, độ rộng mức và hàm lực dịch chuyển E1 của
49
Ti bằng
phản ứng
48
Ti(n, 2
)
49
Ti , Tạp chí khoa học Đại học sư phạm Tp
HCM, số 51, 2013 (131-137).
7) Nguyễn An Sơn, Phạm Đình Khang, Nguyễn Đức Hòa, Nguyễn Xuân
Hải, Phương pháp đo cường độ chuyển dời gamma nối tầng bằng thực
nghiệm tại Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt, Tạp chí Đại học Thủ
Dầu một, số 2, 2012, (28-34).
8) Nguyễn An Sơn, Nguyễn Đức Hòa, Phạm Đình Khang, Nguyễn Xuân
Hải, Kết quả nghiên cứu cường độ và năng lượng của các chuyển dời
gamma nối tầng của
59
Ni trong phản ứng
58
Ni(n
th
, 2
)
59
Ni bằng
22
1. Đã sắp xếp được hai tia gamma chuyển dời gamma nối tầng là:
4950,46 keV và 4050,44 keV của hạt nhân
59
Ni vào sơ đồ mức.
Mức trung gian được xác định là 4048,69 keV;
2. Đã tính được spin và độ chẵn lẻ của một số mức mà thư viện
LANL chưa xếp hoàn chỉnh của cả 03 hạt nhân
49
Ti,
52
V và
59
Ni.
Nhược điểm của phương pháp nghiên cứu:
1. Không thể xác định được đơn trị các giá trị spin ở mức trung gian
với các nghiên cứu trên những hạt nhân isomer hay những đồng vị
sống dài;
2. Rất khó xác định được những cặp chuyển dời đơn lẻ với cường độ
phát thấp do không thể xác định các cặp chuyển dời này bằng
phương pháp phổ tổng.
Các triển khai nghiên cứu tiếp theo:
Dựa trên các kết quả đã đạt được của luận án, có thể triển khai nghiên
cứu thêm các vấn đề sau:
1. Phát triển hệ nhiều đetectơ trong nghiên cứu (n, 3) sử dụng TAC;
2. Đánh giá cường độ chuyển dời nối tầng bằng thực nghiệm của các
hạt nhân
49
Ti,
52
V và
59
Ni qua tính toán tiết diện riêng phần, tiết
diện toàn phần của các mức.
3
sự kiện. Hệ được đặt tại KS3 của LPUHNDL. Sơ đồ hệ phổ kế mô tả
trên Hình 1.5.
Hình 1. 5 Hệ phổ kế trùng phùng gamma – gamma tại LPUHNDL.
1.1.2.2. KS3 của LPUHNDL
LPUHNDL được nâng cấp từ Lò TRIGA của Mỹ là loại lò bể bơi,
công suất cực đại 500 kW và thông lượng trung bình của nơtron nhiệt
tại tâm vùng hoạt có thể đạt 1,9910
13
nơtron/cm
2
/s. Lò có 4 kênh
ngang, KS3 của LPUHNDL được đưa vào sử dụng từ rất sớm sau khi
khôi phục lại Lò phản ứng. Ban đầu, KS3 được sử dụng cho mục đích
chụp ảnh nơtron và phân tích kích hoạt gamma tức thời. Các thiết bị
chuẩn trực, dẫn dòng, đóng mở kênh được thiết kế, chế tạo lại cho phù
hợp với việc bố trí thí nghiệm.
1.3. Cơ sở lý thuyết tính toán trong luận án
1.3.1. Cường độ dịch chuyển gamma nối tầng
Cường độ dịch chuyển gamma nối tầng (I
) liên quan đến độ rộng
mức riêng phần ở trạng thái đầu (
i
), độ rộng mức toàn phần ở trạng
thái đầu (
i
), độ rộng mức riêng phần ở trạng thái cuối (
f
) và độ rộng
mức toàn phần ở trạng thái cuối (
f
) theo công thức:
i f
i f
I
(1.1)
Trong thực nghiệm trùng phùng gamma-gamma, cường độ dịch
chuyển gamma nối tầng tỷ lệ với diện tích đỉnh tương ứng với dịch
chuyển nối tầng và được xác định theo công thức:
i
i
n
i
1
S
S I
S
(1. 2)
trong đó
i
S
là số đếm đỉnh của dịch chuyển gamma nối tầng thứ i sau
khi đã hiệu chỉnh hiệu suất ghi.
4
1.3.2. Mật độ mức
1.3.2.1. Tổng quan sự phát triển lý thuyết mật độ mức
Nếu gọi hàm mật độ mức phụ thuộc năng lượng là ρ(E), số mức kích
thích là N(E), thì mật độ mức kích thích trong vùng năng lượng E là:
d
E N E
dE
(1. 3)
1.3.3. Spin và độ chẵn lẻ
Photon là một bozon có spin bằng 1, vì thế mô men góc L của photon
phải là nguyên dương và phụ thuộc vào spin của trạng thái đầu J
i
và
spin của trạng thái cuối J
f
:
i f i f
J J L J J
(1. 4)
Độ chẵn lẻ cũng được bảo toàn trong quá trình dịch chuyển điện từ.
i
f
= 1 (1. 5)
Như vậy độ chẵn lẻ của photon
là dương nếu
i
=
f
và
phải là âm nếu
i
=-
f
(
i
,
f
lần lượt là độ chẵn lẻ của trạng thái đầu và trạng thái cuối).
Với dịch chuyển điện thì:
( 1)
L
(1. 6)
và dịch chuyển từ thì:
1
( 1)
L
(1. 7)
1.3.4. Bậc đa cực, xác suất dịch chuyển, độ rộng mức và hàm lực
1.3.4.1. Bậc đa cực và xác suất dịch chuyển
Theo mẫu lớp, xác suất dịch chuyển điện từ được xác định như sau:
- Xác suất dịch chuyển điện:
2L+1
2 L
γ
EL
γ
2
E
8π(L+1)e b
T = B(EL)
L[(2L+1)!!] c
(1. 8)
- Xác suất dịch chuyển từ:
2L+1
2 L-1
γ
ML
N
γ
2
E
8π(L+1)μ b
T = B(ML)
L[(2L+1)!!] c
(1. 9)
Với B(EL) và B(ML) là xác suất dịch chuyển rút gọn của dịch chuyển
điện, từ tương ứng; L là bậc đa cực của bức xạ gamma, E là năng
lượng tia gamma,
là hằng số Dirac,
2 -10
e =1.440×10 keV.cm,
2 -23 3
N
μ =1.5922
×10 keV.cm ,
R = 1,210
-13
A
1/3
cm.
1.3.4.2. Thời gian sống, độ rộng mức và hàm lực
Độ rộng mức toàn phần của dịch chuyển gamma (Г
γ
) phụ thuộc vào
thời gian sống trung bình của mức (τ
m
) theo công thức:
21
KẾT LUẬN CHUNG
Luận án đã hoàn thành được các mục tiêu nghiên cứu đặt ra, các kết
quả chính của luận án đạt được như sau:
A. Về mặt số liệu:
1. Đã đo đạc phân rã gamma nối tầng của 3 hạt nhân
49
Ti,
52
V,
59
Ni
dựa trên các phản ứng bắt nơtron nhiệt
48
Ti(n, 2
)
49
Ti,
51
V(n,
2
)
52
V và
58
Ni(n, 2
)
59
Ni; các số liệu này là cơ sở để nghiên cứu,
đánh giá các trạng thái kích thích trung gian nằm dưới năng lượng
liên kết của nơtron với hạt nhân;
2. Đã nghiên cứu sơ đồ mức, xác suất và hàm lực dịch chuyển
gamma của các hạt nhân
49
Ti,
52
V và
59
Ni; kết quả quả đã được so
sánh với dự đoán của mẫu đơn hạt;
3. Sự phù hợp giữa thực nghiệm của các hạt nhân
49
Ti,
52
V và
59
Ni
với mẫu đơn hạt. Các số liệu thực nghiệm này được thu nhận tại
KS3 của LPUHNDL trên hệ trùng phùng gamma-gamma.
B. Về hệ thống thực nghiệm:
1. Đã xây dựng giao diện mới dùng PCI 7811R cho hệ phổ kế trùng
phùng gamma – gamma ghi đo theo phương pháp “sự kiện – sự
kiện”; kết quả của việc thay đổi giao diện đã làm hệ hoạt động ổn
định, tin cậy và dễ sử dụng hơn, thời gian thu thập dữ liệu giảm từ
500 ns xuống còn 100 ns;
2. Thiết kế, chế tạo được hệ che chắn, dẫn dòng nơtron mới cho
KS3 đảm bảo an toàn phóng xạ và an toàn hạt nhân, tạo không gian
thuận lợi cho bố trí thí nghiệm và khai thác hệ đo hiệu quả hơn;
3. Xây dựng được phương pháp và quy trình chọn lựa các tham số
một cách tối ưu cho hệ phổ kế trùng phùng gamma-gamma; do đó
số liệu thực nghiệm thu được có độ tin cậy cao hơn.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:
1. Kết quả luận án đã khẳng định sự phù hợp giữa kết quả thực
nghiệm của các hạt nhân
49
Ti,
52
V và
59
Ni với tính toán của mẫu
đơn hạt;
2. Luận án ứng dụng dòng nơtron nhiệt tại KS3 của LPUHNDL trong
việc nghiên cứu cấu trúc hạt nhân ở các hạt nhân trung bình;
3. Khẳng định sự thành công trong việc ứng dụng hệ trùng phùng
gamma – gamma trong nghiên cứu cấu trúc hạt nhân thực nghiệm.
Tính mới của luận án:
20
4000 5000 6000 7000 8000 9000
5
10
15
20
25
30
35
40
M(EL,ML)
E(keV)
Hình 3. 6 Hàm lực chuyển dời gamma sơ cấp của
59
Ni từ mức 8999,14
keV về các mức trung gian.
3.6. Kết luận chương
Nội dung chương này trình bày kết quả thực nghiệm thu được của
luận án gồm kết quả nâng cao chất lượng của hệ đo và hệ thống che
chắn dẫn dòng; kết quả nghiên cứu thực nghiệm phân rã gamma nối
tầng của các hạt nhân
49
Ti,
52
V và
59
Ni. Cụ thể:
- Đã thiết kế chế tạo được giao diện mới cho hệ đo dùng PCI
7811R làm hệ hoạt động tin cậy, ổn định và dễ sử dụng hơn;
- Đã thiết kế, chế tạo được hệ che chắn, dẫn dòng nơtron cho
KS3 đảm bảo an toàn phóng xạ và an toàn hạt nhân mới, tạo
không gian thuận lợi cho bố trí thí nghiệm và khai thác hệ đo
hiệu quả hơn;
- Xây dựng được phương pháp và quy trình chọn lựa các tham
số một cách tối ưu cho hệ phổ kế trùng phùng gamma-gamma;
- Xác định năng lượng chuyển dời gamma nối tầng và cường độ
tương đối của các chuyển dời, xác định các đặc trưng lượng tử
của các mức và xây dựng sơ đồ phân rã gamma, tính xác suất
dịch chuyển và hàm lực gamma của
49
Ti,
52
V và
59
Ni; kết quả
đã được so sánh với dự đoán của mẫu đơn hạt.
5
m
(1. 10)
Thời gian bán rã của một mức t
1/2
phụ thuộc vào xác suất dịch chuyển
gamma theo bậc đa cực và loại dịch chuyển theo hệ thức sau:
1/2
,
ln2
t
EL ML
T
(1. 11)
Nếu một mức phân rã bằng cách phát gamma về các mức dưới có
năng lượng khác nhau, thì độ rộng mức toàn phần
được xác định
theo độ rộng mức riêng phần
i
và hệ số rẽ nhánh
.
i
B R
:
.
i i
i
B R
(1. 12)
Hàm lực dịch chuyển gamma
( , )
M EL ML
được xác định từ độ rộng
mức theo công thức:
( , )
( , )
( , )
wu
EL ML
M EL ML
EL ML
(đơn vị w.u.) (1. 13)
( , )
wu
EL ML
là độ rộng phóng xạ riêng phần của dịch chuyển tính theo
đơn vị Weisskopf. Trong trường hợp dịch chuyển là lưỡng cực, tứ cực
điện và lưỡng cực từ thì độ rộng phóng xạ riêng phần có thể xác định
như sau:
11 2/3 3
( 1) 6.7492 10
wu
E A E
(1. 14)
23 4/3 5
( 2) 4.7925 10
wu
E A E
(1. 15)
11 3
( 1) 2.0734 10
wu
M E
(1. 16)
trong đó A là số khối của hạt nhân và E
γ
là năng lượng bức xạ gamma
(keV).
I.4. Kết luận chương
Chương một trình bày về các vấn đề sau:
- Tổng quan về phương pháp trùng phùng gamma-gamma, hệ phổ kế
trùng phùng gamma-gamma và ứng dụng cũng như sự phát triển
của phương pháp này tại Việt Nam;
- Tổng quan về tình hình nghiên cứu và số liệu thực nghiệm của các
hạt nhân
49
Ti,
52
V và
59
Ni;
- Các cơ sở lý thuyết và tính toán được sử dụng trong luận án như:
cường độ dịch chuyển, các đặc trưng lượng tử, độ rộng phóng xạ,
mật độ mức và hàm lực dịch chuyển gamma.
6
Chương hai
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
Phần I. HOÀN THIỆN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Phát triển hệ thống thực nghiệm
2.1.1.2. Chế tạo giao diện bằng PCI 7811R
Để khắc phục các nhược điểm trên, nhóm nghiên cứu đã thực hiện
việc thay giao diện thiết kế trong nước bằng thiết bị NI PCI7811R.
Nhóm nghiên cứu đã xây dựng các thuật toán và viết chương trình trên
LabView để cấu hình cho giao diện PCI 7811R.
Dual
RAM
Dual
RAM
Dual
RAM
B
U
S
P
C
I
Hình 2. 1a. Sơ đồ phần cứng khối đa
kênh cấu hình trên FPGA.
Hình 2.1b. Sơ đồ phần cứng khối
trùng phùng cấu hình trên FPGA.
2.2. Xác lập các tham số cho hệ trùng phùng gamma-gamma
Do diện tích đỉnh và số đếm thu được phụ thuộc vào tham số của hệ,
nên ta có thể biểu diễn F qua các giá trị này như sau:
n
i
icpPeakSum
fffF
1
)(
(2. 1)
Trong đó: f
Sum
là tỷ số giữa tốc độ đếm tổng có điều khiển trên tốc độ
đếm tổng khi không điều khiển; f
Peak
là tỷ số giữa tốc độ đếm tại đỉnh
thứ i trong trường hợp có điều khiển và không điều khiển.
Phần II. NGHIÊN CỨU PHÂN RÃ GAMMA NỐI TẦNG CỦA
CÁC HẠT NHÂN
49
Ti,
52
V VÀ
59
Ni
2.4. Chuẩn bị bia mẫu
49
Ti,
52
V và
59
Ni
Bia mẫu
49
Ti,
52
V và
59
Ni được sử dụng trong nghiên cứu phân rã
gamma nối tầng ở dạng kim loại hoặc oxyt kim loại.
- Bia mẫu Titan được làm từ Titan kim loại, có dạng hình tròn, đường
kính 2 cm, dày 0,5 cm, khối lượng 7,02 gam;
19
* Với
59
Ni
Bảng 3.18 Độ rộng, thời gian sống của một số mức thực nghiệm. Hàm
lực của
59
Ni từ B
n
về mức cơ bản theo phản ứng
58
Ni(n, 2)
59
Ni.
Mức trên
(keV)
Thời gian số
ng
trung bình củ
a
mức (s)
Độ rộng
mức (eV)
Năng lượng
chuyển dời
E
(keV)
Hàm lực tính
theo đơn vị
Weisskopf
8999,14 2,3599E-18 27,917
8533,5 2,43
8121,5 8,66
7697,5 24,69
6583,5 25,77
6105,5 11,20
5817,5 11,96
5435,5 29,68
5312,5 19,51
4950,5 39,29
4858,5 13,05
4284,4 38,96
3686,68 7,6810E-16 0,857
3686,4 0,07
3347,4 0,03
Mức trên
(keV)
Thời gian số
ng
trung bình củ
a
mức (s)
Độ rộng
mức (eV)
Năng lượng
chuyển dời
E
(keV)
Hàm lực tính
theo đơn vị
Weisskopf
3181,67 2,3849E-15 0,276
3181,4 0,05
2843,4 0,14
2717,4 0,12
2304,4 0,06
1993,4 0,19
1880,4 0,16
1735,4 2,32
2893,68 2,8409E-15 0,232
2554,4 0,03
2016,4 0,06
1703,4 0,39
2415,65 7,8119E-15 0,084
2415,4 0,33
1950,4 0,04
1537,4 0,06
1226,4 0,12
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
5
10
15
20
25
30
M(EL,ML)
E(keV)
Hình 3. 4 Hàm lực chuyển dời gamma sơ cấp của
49
Ti từ mức 8142,50
keV về các mức trung gian.
3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000
20
40
60
80
100
120
140
160
M(EL,ML)
E(keV)
Hình 3. 5 Hàm lực chuyển dời gamma sơ cấp của
52
V từ mức 7310,68
keV về các mức trung gian.
18
3.5. Độ rộng mức, thời gian sống của mức và hàm lực
* Với
49
Ti
Bảng 3. 16 Độ rộng, thời gian sống của một số mức thực nghiệm.
Hàm lực của
49
Ti từ B
n
về mức cơ bản theo phản ứng
48
Ti(n, 2)
49
Ti.
Mức
trên
(keV)
Thời gian
sống trung
bình của
mức (s)
Độ rộ
ng
mức
(eV)
Năng lượng chuyể
n
dời E
(keV)
Hàm lực
tính theo
đơn vị
Weisskopf
8142,50
4,89599E-16
1,34
676
1,
08
1,
48
6556,06 11,62
641
9,
04
1
6,
39
4966,86 24,99
471
3,
83
1
4,
92
435
3,
78
2
0,
40
392
0,
73
2
7,
02
347
5,
68
1,
48
3026,62 0,06
Mức
trên
(keV)
Thời gian
sống trung
bình của
mức (s)
Độ rộng
mức
(eV)
Năng lượng chuyể
n
dời E
(keV)
Hàm lực
tính theo
đơn vị
Weisskopf
5115,38
6,67683E-16
0,99
3733,71 1,40
3389,66 3,52
4221,27
1,64314E-15
1,60
2839,60 1,64
2498,55 2,56
3260,08
8,65394E-15
0,08
1674,45 5,51
149
8,
43
1,
27
* Với
52
V
Bảng 3. 17 Độ rộng, thời gian sống của một số mức thực nghiệm.
Hàm lực của
52
V từ B
n
về mức cơ bản theo phản ứng
51
V(n, 2)
52
V.
Mứ
c trên
(keV)
Thời gian sống
trung bình của
mức (s)
Độ rộng
mức (eV)
Năng lượng
chuyển dời E
(keV)
Hàm lực tính
theo đơn vị
Weisskopf
7310,68
3,5638E-18 18,695
687
5,
09
1
2,
04
6518,05 5,65
6465,04 7,14
589
2,
97
1
6,
39
5752,96 6,45
5578,93 142,81
5551,93 99,96
5516,93 6,94
5211,89 10,99
5142,88 14,70
4993,86 24,92
4884,85 32,25
4452,80 49,98
3579,69 111,08
2857,88
1,4678E-15 0,448
2842,60 1,67
2710,58 2,50
2425,83
4,4473E-15 0,148
2427,55 5,02
2410,54 2,73
1634,45 2,29
2167,80
3,3262E-15 0,198
216
9,
51
9,
02
2146,51 1,44
2021,50 5,12
2098,79
6,6423E-15 0,099
210
1,
51
6,
70
2083,50 7,82
195
3,
49
3,
67
166
4,
45
3,
90
1307,41 5,15
Mứ
c trên
(keV)
Thời gian sống
trung bình của mứ
c
(s)
Độ rộng
mức (eV)
Năng
lượng
chuyển
dời E
(keV)
Hàm lự
c tính theo
đơn vị Weisskopf
1793,75 1,2572E-14 0,052
1795,47
12,03
1778,47
2,74
1358,41
2,56
1002,37
6,17
1557,72 8,8182E-15 0,075
1558,44
1,16
1410,42
7,04
1417,71 1,3370E-14 0,049
1418,42
2,36
1401,42
2,06
982,37 10,97
845,64 5,9512E-14 0,011
84
5,
35
2,
31
82
3,
35
0,
96
69
8,
33
1,
57
792,63 1,4730E-13 0,004
79
3,
34
3,
40
64
5,
33
1,
59
35
6,
29
1
2,
94
435,59 5,6046E-13 0,001
43
6,
30
2,
01
419,30 3,19
295,28 5,24
7
- Bia mẫu Vanadi được nén từ V
2
O
5
dạng hình tròn, đường kính 2,2
cm, dày 0,5 cm, khối lượng 11,61 gam;
- Bia mẫu Niken được làm từ Niken kim loại, có dạng hộp chữ nhật
kích thước 2,2 cm 2,4 cm 0,6 cm, khối lượng 28,19 gam.
a) b) c)
Hình 2.2 Hình ảnh của các bia mẫu.
a) bia mẫu Titan, b) bia mẫu Vanadi, c) bia mẫu Niken.
2.5. Thu thập số liệu phân rã gamma nối tầng của
49
Ti,
52
V và
59
Ni
Thực nghiệm nghiên cứu phân rã gamma nối tầng của các hạt nhân được
tiến hành trên KS3 của LPUHNDL, thông lượng của chùm nơtron tại vị
trí chiếu mẫu ~106 n/cm2/s tỉ số nơtron nhiệt đo với
197
Au trong trường
hợp có bọc cadmi và không bọc cadmi ~ 900 (hộp cadmi dày 1mm). Hệ
đo có cấu hình như hình 1.5.
Số liệu phân rã gamma nối tầng của các hạt nhân
49
Ti,
52
V và
59
Ni được
đo tích lũy theo thời gian. Thời gian đo của
49
Ti là 300 giờ, của
52
V là
280 giờ và của
59
Ni là 400 giờ.
Số liệu thực nghiệm phân rã gamma nối tầng sau khi đo được xử lý
theo phương pháp cộng biên độ các xung trùng phùng.
2.7.2. Xác định các đặc trưng lượng tử
Quy tắc chọn lựa spin, bậc đa cực và độ chẵn lẻ được xác định theo
điều kiện (1.4) và (1.5). Vì tỷ số giữa xác suất dịch chuyển của bậc đa
cực L+1 và bậc đa cực L xấp xỉ
2
3
(2 3)
R
L
(R là bán kính hạt nhân), nên
thường trong thực nghiệm chỉ có thể đo được các đa cực bậc thấp và
có thể bỏ qua các đa cực bậc cao. Thực nghiệm chứng tỏ các kết quả
sau:
1) Không tồn tại đơn photon ứng với dịch chuyển đơn cực E0;
2) Dịch chuyển lưỡng cực điện E1 có xác suất lớn nhất;
3) Nếu dịch chuyển hỗn hợp thì thường chỉ gồm hai thành phần với
bậc đa cực sai khác nhau một đơn vị;
4) Không có dịch chuyển hỗn hợp của hai bức xạ cùng loại;
8
5) Nếu trong dịch chuyển hỗn hợp, đa cực bậc thấp nhất L đã tương
ứng với bức xạ từ thì bức xạ hỗn hợp có đa cực L + 1 phải là bức
xạ điện;
6) Nếu trong dịch chuyển có đa cực bậc thấp nhất L đã là dịch chuyển
điện thì dịch chuyển từ với bậc đa cực L+1 thường không xảy ra;
7) Đối với một dịch chuyển hỗn hợp xác định thì tỷ số cường độ của
các thành phần M(L) và E(L+1) là hằng số và chỉ phụ thuộc vào
cấu trúc bên trong hạt nhân mà không phụ thuộc vào điều kiện bên
ngoài;
8) Với cùng một giá trị L thì xác suất dịch chuyển điện lớn hơn 10 –
10
2
lần. Nguyên nhân của điều này là do tương tác từ yếu hơn
tương tác điện khá nhiều;
9) Khi bậc đa cực tăng và năng lượng của lượng tử gamma giảm thì
xác suất dịch chuyển giảm, thời gian sống sẽ tăng lên.
2.8. Đánh giá xác suất và hàm lực dịch chuyển gamma
Áp dụng mẫu đơn hạt cho các hạt nhân
49
Ti,
52
V và
59
Ni ta có:
Xác suất dịch chuyển điện từ:
- Với
49
Ti:
E1 6 3
γ γ
E2 -5 5
γ γ
M1 4 3
γ γ
M2 -7 5
γ γ
T =1.3726×10 E
T =1.3050×10 E
T =3.1483×10 E
T =2.9934×10 E
(2. 2)
- Với
52
V:
E1 6 3
γ γ
E2 -5 5
γ γ
M1 4 3
γ γ
M2 -7 5
γ γ
T =1.4280×10 E
T =1.4127×10 E
T =3.1483×10 E
T =3.1143×10 E
(2. 3)
- Với
59
Ni:
E1 6 3
γ γ
E2 -5 5
γ γ
M1 4 3
γ γ
M2 -7 5
γ γ
T =1.5535×10 E
T =1.6717×10 E
T =3.1483×10 E
T =3.3879×10 E
(2. 4)
Hàm lực dịch chuyển gamma:
17
3.4.2. Kết quả tính xác suất dịch chuyển theo mẫu đơn hạt
* Với
49
Ti
Bảng 3. 13 Xác suất dịch chuyển điện từ của
49
Ti từ B
n
về mức cơ bản
theo phản ứng
48
Ti(n, 2)
49
Ti so sánh lý thuyết và thực nghiệm.
Mức trên
(keV)
E
(keV)
E1
γ
T
(10
15
)
M1
γ
T
(10
15
)
E,M
γ
T
lý thuyết
(%)
E,M
γ
T
thực
nghiệm
(%)
E,M
γ
T
/
E,M
γ
T
8142,50
6761,08 424,21 27,90 70,76 (39)
0,39
6556,06 386,78 25,44 9,05 (46) 2,81
6419,04
363,03
23,87
6,34
(64)
3,77
4966,86
168,18
11,06
4,13
(31)
2,68
3920,73
82,73
5,44
2,39
(48)
2,28
3475,68
57,63
3,79
3,32
(11)
1,14
3026,62
38,05
2,50
4,01
(57)
0,62
Mức trên
(keV)
E
(keV)
E1
γ
T
(10
15
)
M1
γ
T
(10
15
)
E,M
γ
T
lý thuyết
(%)
E,M
γ
T
thực
nghiệm
(%)
E,M
γ
T
/
E,M
γ
T
8142,50
4713,83 3,30 55,93 31,04(15) 1,80
4353,78 2,60 44,07 68,96(34) 0,64
5115,38
3733,71 1,64 57,20 71,54(80) 0,80
3389,66 1,23 42,80 28,46(20) 1,50
4221,27
2839,6 0,72 59,48 60,96(75) 0,98
2498,55 0,49 40,52 39,04(25) 1,04
3260,08
1674,45 0,15 58,25 18,35(45) 3,18
1498,43 0,11 41,75 81,65(56) 0,51
* Với
52
V
Bảng 3. 14 Xác suất dịch chuyển điện từ của
52
V từ B
n
về mức cơ bản
Mức trên
(keV)
E
(keV)
E1
γ
T
(10
15
)
M1
γ
T
(10
15
)
E,M
γ
T
lý thuyết
(%)
E,M
γ
T
thực nghiệ
m
(%)
E,M
γ
T
/
E,M
γ
T
7310,68
6875,09 464,06 16,55 10,71(84) 1,55
6518,05 395,45 14,10 13,60(122) 1,04
6465,04 385,88 13,76 15,89(109) 0,87
5892,97 292,24 10,42 9,23(72) 1,13
5752,96 271,90 9,70 34,77(128) 0,28
5516,93 239,79 8,55 3,14(115) 2,72
5211,89 202,18 7,21 3,58(84) 2,01
5142,88 194,25 6,93 1,98(76) 3,49
4884,85 166,45 5,94 1,60(51) 3,71
4452,8 126,08 4,50 3,20(60) 1,40
3579,69 65,51 2,34 2,30(27) 1,02
7310,68
5578,93 247,97 7,14 33,7(12) 1,10
5551,93 244,38 7,03 49,0(24) 0,74
4993,86 177,85 5,12 17,3(13) 1,53
2857,88
2842,6 7,23E-01
53,56 60,01(551) 0,89
2710,58 6,27E-01
46,44 39,99(449) 1,16
2425,83
2427,55 4,50E-01
43,77 19,88(261) 2,20
2410,54 4,41E-01
42,90 36,59(354) 1,17
1634,45 1,37E-01
13,33 43,53(386) 0,31
2167,80
2169,51 3,22E-01
36,06 11,08(207) 3,23
2146,51 3,11E-01 34,83 69,44(518) 0,50
2021,50 2,60E-01
29,12 19,47(275) 1,49
Mức trên
(keV)
E
(keV)
E1
γ
T
(10
15
)
M1
γ
T
(10
15
)
E,M
γ
T
lý thuyết
(%)
E,M
γ
T
thực nghiệ
m
(%)
E,M
γ
T
/
E,M
γ
T
2098,79
2101,51 2,92E-01
35,96
14,94(175)
2,41
2083,5 2,85E-01
35,10
12,83(162)
2,74
1953,49 2,35E-01
28,94
27,30(236)
1,06
1664,45 1,45E-01
17,86
25,59(229)
0,70
1307,41 7,04E-02
8,67
19,37(199)
0,45
1793,75
1795,47 1,82E-01
38,76
38,97(41)
4,67
1778,47 1,77E-01
37,69
16,25(65)
1,03
1358,41 7,89E-02
16,80
8,27(288)
0,43
1002,37 3,17E-02
6,75
36,51(606)
0,42
1557,72
1558,44 1,19E-01
57,40
85,77(711)
0,67
1410,42 8,83E-02
42,60
14,23(289)
3,00
1417,71
1418,42 8,98E-02
43,53
57,51(457)
1,03
1401,42 8,67E-02
42,03
30,15(331)
0,86
982,37 2,98E-02
14,44
12,34(348)
1,59
845,64
845,35 1,90E-02
40,17
43,30(39)
0,93
823,35 1,76E-02
37,21
44,39(39)
0,84
698,33 1,07E-02
22,62
12,31(20)
1,84
792,63
793,34 1,57E-02
61,38
29,43(40)
2,09
645,33 8,46E-03
33,07
62,85(71)
0,53
356,29 1,42E-03
5,55 7,73(49) 0,72
435,59
436,3 2,61E-03
45,46
49,59(52)
0,92
419,3 2,32E-03
40,41
31,29(32)
1,29
295,28 8,11E-04
14,13
19,12(46)
0,74
* Với
59
Ni
Bảng 3. 15 Xác suất dịch chuyển điện từ của
59
Ni từ B
n
về mức cơ bản
Mức trên
(keV)
E
(keV)
E1
γ
T
(10
15
)
M1
γ
T
(10
15
)
E,M
γ
T
lý thuyết
(%)
E,M
γ
T
thực nghiệm
(%)
E,M
γ
T
/
E,M
γ
T
8999,14
8533,50 965,37 21,08 42,7(11) 0,49
8121,50 832,18 18,17 11,1(8) 1,64
7697,50 708,53 15,47 4,0(3) 3,87
6583,50 443,28 9,68 3,5(5) 2,77
6105,50 353,56 7,72 10,1(8) 0,76
5817,50 305,85 6,68 8,2(5) 0,81
5435,50 249,47 5,45 2,7(2) 2,02
5312,50 232,91 5,09 4,4(3) 1,16
4950,50 188,47 4,12 2,7(2) 1,53
4858,50 178,16 3,89 8,6(4) 0,45
4284,40 122,18 2,67 2,1(2) 1,27
Mức trên
(keV)
E
(keV)
E1
γ
T
(10
15
)
M1
γ
T
(10
15
)
E,M
γ
T
lý thuyết
(%)
E,M
γ
T
thực nghiệm
(%)
E,M
γ
T
/
E,M
γ
T
3686,68
3686,40 02.E+00 57,2 36,97(48) 1,55
3347,40 01.E+00 42,8 63,02(56) 0,68
3181,67
2843,40 72.E-02 30,01 30,2(16) 0,99
2717,40 63.E-02 21,43 12,2(18 1,76
2304,40
39.E
-
02
18,70
10,5(8)
1,78
1993,40
25.E
-
02
11,41
23,0(12)
0,50
1880,40
21.E
-
02
7,38
9,1(7)
0,81
1735,40
16.E
-
02
6,20
9,8(6)
0,63
3181,40
01.E+00
4,87
5,3(6)
0,92
2893,68
2554,40 52.E-02 55,92 59,3(11) 0,94
2016,40 26.E-02 27,50 35,2(10) 0,78
1703,40 16.E-02 16,58 5,4(12) 3,07
16
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
E (keV)
Ground State
59
Ni
3/2
-
8999.14 (1/2
+
)
4714.70 (1/2
-
)
4140.69 (3/2
-
)
4048.69 (1/2
-
)
3686.68 (1,2
-
,3/2
-
)
3563.68 (1/2
-
)
3181.70 (1/2
-
,3/2
-
)
2893.68 (3/2
-
)
2415.65 (3/2
-
)
1446.31 (1/2
-
)
1301.63 (1/2
-
)
1188.309 (1/2
-
)
877.62 (1/2
-
)
465.61 (1/2
-
)
339.27 (1/2
-
)
Ni
59
3/2
-
Hình 3.17 Kết quả sắp xếp sơ đồ mức của
59
Ni và spin, độ chẵn lẻ của
các mức.
Kết quả ở thực nghiệm này đã bổ sung được spin, độ chẵn lẻ và mức
của 3 hạt nhân mà LANL chưa hoàn chỉnh, cụ thể:
Hạt nhân
49
Ti: kết quả thực nghiệm và lý thuyết cho thấy xác định
xác suất dịch chuyển điện từ từ B
n
về các mức 3428,67 keV và
3788,72 keV không phải là dịch chuyển lượng cực điện mà là dịch
chuyển lưỡng cực từ. Theo số liệu từ thư viện LANL hai mức này có
spin và độ chẵn lẻ là 3/2
-
, trong thực nghiệm này xác định hai mức này
có spin và độ chẵn lẻ là 1/2
+
.
Hạt nhân
52
V: Thực nghiệm cho thấy các chuyển dời từ B
n
về các
mức 1557,72 keV, 1758,75 keV và 2316,82 keV là chuyển dời lượng
cực từ. Kết quả spin và độ chẵn lẻ các mức như sau: 1557,72 keV(2
-
,
3
-
), 1758,75 keV(2
-
, 3
-
) và 2316,82 keV(2
-
, 3
-
). Cũng trong nghiên cứu
này đã bổ sung spin và độ chẵn lẻ một số mức: 1731,75 keV (2
+
, 4
+
),
2425,83 keV (2
+
, 3
+
), 2857,88 keV (3
+
).
Hạt nhân
59
Ni: Thực nghiệm xác định được hai tia gamma 4950,46
keV và 4050,44 keV là cặp chuyển dời nối tầng từ B
n
về mức cơ bản
và đã xác định mức mới cho cặp chuyển dời này là mức 4048,69 keV
(1/2
-
). Về bổ sung spin và độ chẵn lẻ các mức: 3563,68 keV(1/2
-
),
4048,69 keV(1/2
-
), 4140,69 keV (3/2
-
) và 4714,70 kev (1/2
-
).
9
- Với
49
Ti:
11 3
23 5
11 3
( 1)
( 1)
90.3753 10
( 2)
( 2)
859.3239 10
( 1)
( 1)
2.0734 10
E
M E
E
E
M E
E
M
M M
E
(2. 5)
- Với
52
V:
11 3
23 5
11 3
( 1)
( 1)
94.0274 10
( 2)
( 2)
930.1791 10
( 1)
( 1)
2.0734 10
E
M E
E
E
M E
E
M
M M
E
(2. 6)
- Với
59
Ni:
11 3
23 5
11 3
( 1)
( 1)
102.2870 10
( 2)
( 2)
1100.7740 10
( 1)
( 1)
2.0734 10
E
M E
E
E
M E
E
M
M M
E
(2. 7)
2.9. Kết luận chương
Chương hai trình bày việc thay đổi giao diện, thay đổi thiết kế kênh số
3, bia mẫu thực nghiệm, phương pháp xây dựng sơ đồ phân rã,
phương pháp đánh giá xác suất và hàm lực dịch chuyển gamma theo
mẫu đơn hạt. Các kết quả chính của chương gồm:
- Thiết kế giao diện cho hệ đo bằng PCI 7811R;
- Phương pháp khảo sát và lựa chọn các tham số của hệ đo;
- Phương pháp xây dựng hàm chuẩn hiệu suất;
- Nghiên cứu thực nghiệm phân rã gamma nối tầng của các hạt
nhân
49
Ti,
52
V và
59
Ni;
- Phương pháp xây dựng sơ đồ phân rã và xác định các đặc
trưng lượng tử;
- Cách tính xác suất dịch chuyển và hàm lực dịch chuyển
gamma theo mẫu đơn hạt.
10
Chương ba
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả hoàn thiện hệ thống thực nghiệm
3.1.1. Kết quả cải thiện giao diện
Hình 3.1 Giao diện MCA. Hình 3. 2 Giao diện ở chế độ COIN
3.1.2. Kết quả về phông của hệ đo
Giá trị tích phân của số đếm phông trong dải năng lượng 250 keV đến
hơn 8 MeV đo khi kênh mở và lò hoạt động ở công suất 500 kW có
giá trị 283,5 số đếm/giây đối với kênh sử dụng đetectơ GC2018 và
321,5 số đếm/giây đối với kênh sử dụng đetectơ EGPC20.
3.1.4. Kết quả về lựa chọn tham số cho hệ đo
Hình 3. 6 Phổ thời gian của
60
Co (cửa sổ trùng phùng đặt 100 ns, ADC 1k).
0 2000 4000 6000 8000
10
100
1000
Count
keV
1
st
channel
2
nd
channel
0 2000 4000 6000 8000
100
1000
10000
1
st
channel
2
nd
channel
keV
Count
10
100
1000
Count
a)
Ch
ỉ
nh chưa đúng các
tham
số thời gian.
b)
Đ
ã hi
ệ
u ch
ỉ
nh đúng các
tham số thời gian.
Hình 3. 7 Phổ năng lượng ở hai kênh.
15
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
E (keV)
8142.50 (1/2
+
)
5115.88(1/2
-
)
4666.82(1/2
-
)
4221.77(1/2
-
)
3788.72(1/2
+
)
3428.67(1/2
+
)
3260.38(1/2
-
)
3175.64(1/2
-
)
1761.95(3/2
-
)
1723.46(1/2
-
)
1584.44(3/2
-
)
1381.42(3/2
-
)
0 (7/2
-
)
Hình 3.15 Kết quả sắp xếp sơ đồ mức của
49
Ti và spin, độ chẵn lẻ của
các mức.
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
E (keV)
52
V 3
+
7310.68 (3
-
,4
-
)
3730.99 (3
+
)
2857.88 (3
+
)
2425.83 (2
+
,3
+
)
2316.82 (2
-
,4
-)
2167.80 (2
+
,3
+
)
2098.79 (2
+
,3
+
)
1793.75 (2
+
,3
+
)
1758.75 (3
-
,5
-
)
1557.72 (2
-
,3
-
)
1417.71 (2
+
,3
+
)
845.64 (3
+
,4
+
)
793.10 (2
+
,3
+
)
435.59 (2
+
,3
+
)
146.30 (4
+
)
21.29 (5
+
), 15.29 (2
+
)
(
2
-
, 3
-
)
(
2
-
, 3
-
)
Hình 3. 16 Kết quả sắp xếp sơ đồ mức của
52
V và spin, độ chẵn lẻ của
các mức.
14
5211,89
3
-
,4
-
2
+
,3
+
3
-
,4
-
3
+
2098,79 1307,41
792,63
4884,85
3
-
,4
-
2
3
+
3
-
,4
-
?
2425,83 1634,45
792,63
Đỉnh tổng 1793,38 keV
1358,41
2
+
437,05 436,30
0
1002,37
3
+
793,10 793,34
0
Bảng 3. 9 Sắp xếp mức dịch chuyển nối tầng của
59
Ni.
E
1
(keV)
Dịch
chuyển
spin
theo
thực
nghiệm
Dịch
chuyển
spin theo
LANL
E
L
(keV)
E
2
(keV)
Dịch
chuyển
spin theo
thực
nghiệm
Dịch
chuyển
spin theo
LANL
E
L
(keV)
Đỉnh tổng 8999,14 keV
8533,53 1/2
+
1/2
-
1/2
+
1/2
-
465,61 465,37 1/2
-
3/2
-
1/2
-
3/2
-
0,00
8121,52
1/2
+
1/2
-
1/2
+
3/2
-
877,62 878,37
1/2
-
3/2
-
3/2
-
3/2
-
0,00
7697,51
1/2
+
1/2
-
1/2
+
1/2
-
1301,63 1302,38
1/2
-
3/2
-
1/2
-
3/2
-
0,00
6583,49
1/2
+
3/2-
1/2
+
3/2
-
2415,65 2415,41
3/2
-
3/2
-
3/2
-
3/2
-
0,00
5817,47
1/2+
3/2-
,
1/2-
1/2
+
3/2
+
3181,67 3181,42
1/2
-
, 3/2
-
3/2
-
3/2
+
3/2
-
0,00
5435,47 1/2
+
1/2
-
1/2
+
3563,68 3564,43 1/2-
3/2
-
?
3/2
-
0,00
5312,46
1/2
+
3/2
-
1/2
+
3/2
+
3686,68 3686,43
1/2
-
,3/2
-
3/2
-
3/2
+
3/2
-
0,00
4950,46
1/2
+
1/2-
4048,69 4050,44
1/2
-
3/2
-
? 0,00
4284,44
1/2
+
1/2
-
1/2
+
4714,70 4715,45
1/2-
3/2-
?
3/2
-
0,00
Đỉnh tổng 8660,04 keV
6105,48
1/2
+
3/2
-
1/2
+
3/2
-
2893,66 2554,41
3/2
-
1/2
-
3/2
-
5/2
-
339,10
5817,47
1/2
+
3/2
-
,
1/2
-
1/2
+
3/2
+
3181,67 2843,41 3/2
-
1/2
-
3/2
-
5/2
-
339,10
5312,46 1/2
+
3/2
-
1/2+
3/2+
3686,68 3347,42 3/2
-
1/2
-
3/2
+
5/2
-
339,10
Đỉnh tổng 8533,53 keV
6583,49
1/2
+
3/2
-
1/2
+
3/2
-
2415,65 1950,40
3/2
-
1/2
-
3/2
-
1/2
-
465,37
4858,45
1/2
+
3/2
-
1/2
+
4140,69 3676,43
3/2
-
1/2
-
1?
1/2
-
465,37
Đỉnh tổng 3181,70 keV
2843,41 3/2
-
1/2
-
3/2
+
5/2
-
339,27 339,36 1/2
-
3/2
-
5/2
-
3/2
-
0,00
2717,41 3/2
-
1/2
-
3/2
+
1/2
-
465,61 465,37 1/2
-
3/2
-
1/2
-
3/2
-
0,00
2304,40 3/2
-
1/2
-
3/2
+
3/2
-
877,62 878,37 1/2
-
3/2
-
3/2
-
3/2
-
0,00
1993,40
3/2
-
1/2
-
3/2
+
5/2
-
1188,38 1188,38
1/2
-
3/2
-
5/2
-
3/2
-
0,00
1880,39
3/2
-
1/2
-
3/2
+
1/2
-
1301,31 1302,38
1/2
-
3/2
-
1/2
-
3/2
-
0,00
1447,39
1/2
-
3/2
-
3/2
-
1734,72 1735,39
3/2
-
1/2
-
3/2
-
1/2
-
0,00
Đỉnh tổng 2893,66 keV
2554,41
3/2
-
1/2
-
3/2
-
5/2
-
339,27 339,36
1/2
-
3/2
-
5/2
-
3/2
-
0,00
2016,40
3/2
-
1/2
-
3/2
-
/2
-
877,62 878,37
1/2
-
3/2
-
3/2
-
3/2
-
0,00
1703,39
3/2
-
1/2
-
3/2
-
5/2
-
1190,29 1188,38
1/2
-
3/2
-
5/2
-
3/2
-
0,00
Đỉnh tổng 2415,41 keV
1950,40
3/2
-
1/2
-
3/2
-
1/2
-
465,61 465,37
1/2
-
3/2
-
1/2
-
3/2
-
0,00
1537,39
3/2
-
1/2
-
3/2
-
3/2
-
877,62 878,37
1/2
-
3/2
-
3/2
-
3/2
-
0,00
1226,38
3/2
-
1/2
-
3/2
-
5/2
-
1188,22 1188,38
1/2
-
3/2
-
5/2
-
3/2
-
0,00
11
3.1.4. Kết quả xác định hàm hiệu suất
- Với đetectơ EGPC20:
( 397.79) ( 397.79) ( 397.79)
460.90 2263.19 2263.19
( ) 0.00019 0.47792 1.0217 0.35837
E E E
E e e e
(3. 1)
- Với đetectơ GC2018:
( 397.79) ( 397.79) ( 397.79)
305.88 2674.94 2674.94
( ) 0.01028 0.85991 0.85913 0.41317
E E E
E e e e
(3. 2)
3.2. Kết quả ghi nhận phổ tổng và phổ nối tầng
300 0 4000 5 000 60 00 7 000 8000
0
500
10 00
15 00
20 00
25 00
30 00
35 00
40 00
Counter
E (keV)
8142.50 keV, Ef = 0 keV
6761.08 keV, Ef = 1381.42 keV
6419.04 keV, Ef = 1722.96 keV
3260.38
keV, Ef = 4882.12 keV
3175.14 keV, Ef = 4966.86 keV
Số đếm
3260
.38
keV, Ef
=0 keV
6
419.04 keV, Ef=1723.46 keV
3
175.14
keV, Ef
=0 keV
6400 66 00 6800 7 000 7200 7400
200
400
600
800
1000
1200
1400
Counter
E (keV)
7310.68 keV, Ef = 0 keV
7293.52 keV, Ef = 17.16 ke
V
7162.83 keV, Ef = 147.85 keV
6874.51 keV, Ef = 436.34 keV
6517.34 keV, Ef = 739.34 keV
Số đếm
Hình 3.
9
M
ộ
t ph
ầ
n ph
ổ
tổng của
49
Ti.
Hình 3.
3
10
M
ộ
t ph
ầ
n ph
ổ
tổng của
52
V.
3.3. Kết quả số liệu phân rã nối tầng của
49
Ti,
52
V và
59
Ni
3.3.1. Năng lượng và cường độ dịch chuyển nối tầng
Bảng 3. 4 Năng lượng và cường độ dịch chuyển nối tầng các tia
gamma trong phản ứng
48
Ti(n, 2)
49
Ti.
Chuyển dời
sơ cấp
E
1
(keV)
Năng lượng
mức trung gian
E
L
(keV)
Chuyển dời
thứ cấp
E
2
(keV)
Cường độ
chuyển dời
I
(
I
) (%)
Đỉnh tổng 8142,50 keV, E
f
= 0 keV
6761,08(101) 1381,42 1381,42(070) 46,300(269)
6556,06(079) 1586,44 1585,44(083) 5,919(312)
Đỉnh tổng 6761,08 keV, E
f
= 1381,42 keV
6419,04(078) 1723,46 341,29(050) 4,145(437)
4966,86(098) 3175,64 1793,47(089) 2,703(213)
4713,83(122) 3428,67 2046,50(092) 0,494(104)
4353,78(133) 3788,72 2405,54(105) 0,468(231)
3920,73(164) 4221,77 2839,60(121) 1,561(311)
3026,62(135) 5115,88 3733,71(156) 2,626(376)
Chuyển dời
sơ cấp
E
1
(keV)
Năng lượng
mức trung gian
E
L
(keV)
Chuyển dời
thứ cấp
E
2
(keV)
Cường độ
chuyển dời
I
(
I
) (%)
Đỉnh tổng 6419,04 keV, E
f
= 1723,46 keV
3920,73(164) 4221,77 2498,55(113) 0,999(102)
3475,68(164) 4666,82 2943,61(132) 2,175(78)
3026,62(135) 5115,88 3389,66(154) 1,045(94)
Đ
ỉ
nh t
ổ
ng 3260,38 keV
, E
f
= 0 keV
1498
,
43(077)
1761,95
1761
,
46(071)
10,203
(167)
1674,45(054) 1585,93 1585,44(083) 2,292(134)
Đỉnh tổng 3175,64 keV, Ef = 0 keV
1793,47(089) 1381,67 1381,42(070) 7,324(209)
Bảng 3. 5 Năng lượng và cường độ dịch chuyển nối tầng các tia
gamma trong phản ứng
51
V(n, 2)
52
V
Chuyển dời
sơ cấp
E
1
(keV)
Năng lượng
mức trung gian
E
L
(keV)
Chuyển dời
thứ cấp
E
2
(keV)
Cường độ
chuyển dời
I
( I
) (%)
7310,68 keV, E
f
= 0 keV
6875,09(102) 435,59 436,30(055) 2,913(35)
6518,05(094) 792,63 793,34(062) 3,700((40)
6465,04(098) 845,64 845,35(064) 4,324(43)
5892,97(142) 1417,71 1418,42(077) 2,511(33)
5752,96(123) 1557,72 1558,44(088) 9,461(64)
5578,93(104) 1731,75 1732,46(089) 0,487(14)
5516,93(076) 1793,75 1795,47(092) 0,855(19)
5211,89(089) 2098,79 2101,51(114) 0,974(20)
5142,88(098) 2167,80 2169,51(121) 0,540(15)
4993,86(102) 2316,82 2317,53(124) 0,294(11)
4884,85(114) 2425,83 2427,55(146) 0,435(14)
7293,52 keV, E
f
= 17,16 keV
6875,09(102) 435,59 419,30(052) 1,849(28)
6465,04(098) 845,64 823,35(063) 4,433(44)
5892,97(142) 1417,71 1401,42(077) 1,317(24)
5516,93(076) 1793,75 1778,47(089) 3,776(40)
5211,89(089) 2098,79 2083,50(112) 0,837(19)
5142,88(098) 2167,80 2146,51(121) 3,382(38)
4884,85(114) 2425,83 2410,54(132) 0,802(19)
4452,80(146) 2857,88 2842,60(145) 0,871(19)
3579,69(165) 3730,99 3716,71(168) 0,625(16)
Chuyển dời
sơ cấp
E
1
(keV)
Năng lượng
mức trung gian
E
L
(keV)
Chuyển dời
thứ cấp
E
2
(keV)
Cường độ
chuyển dời
I
( I
) (%)
7162,83 keV, E
f
= 147,85 keV
6875,09(102) 435,59 295,28(049) 1,130(22)
6518,05(094) 792,63 645,33(060) 7,957(58)
6465,04(098) 845,64 698,33(059) 1,229(23)
5752,96(123) 1557,72 1410,42(078) 1,569(26)
5551,93(101) 1758,75 1612,45(054) 0,732(18)
5211,89(089) 2098,79 1953,49(095) 1,780(28)
5142,88(098) 2167,80 2021,50(102) 0,949(20)
4452,80(146) 2857,88 2710,58(165) 0,581(16)
6874,51 keV, E
f
= 436,34 keV
6518,05(094) 792,63 356,29(051) 0,978(20)
5892,97(142) 1417,71 982,37(066) 0,539(15)
5516,93(076) 1793,75 1358,41(073) 4,012(41)
5211,89(089) 2098,79 1664,45(054) 1,669(27)
6517,34 keV, E
f
= 793,34 keV
5516,93(076) 1793,75 1002,37(070) 1,654(27)
5211,89(089) 2098,79 1307,41(072) 1,262(23)
4884,85(114) 2425,83 1634,45(056) 0,954(20)
1793,38 keV, E
f
= 0 keV
1358,41(073) 437,05 436,30(055) 0,018(3)
1002,37(070) 793,10 793,34(062) 0,025(4)
Bảng 3. 6 Năng lượng và cường độ dịch chuyển nối tầng các tia
gamma trong phản ứng
58
Ni(n, 2)
59
Ni.
12
Chuyển dời
sơ cấp
E
1
(keV)
Năng lượng
mức trung gian
E
L
(keV)
Chuyển dời
thứ cấp
E
2
(keV)
Cường độ
chuyển dời
I
(
I
) (%)
8999,14 keV, E
f
= 0 keV
8533,53(146) 465,61 465,37(052) 18,425(70)
8121,52(138)
877,62
878,37(078)
4,800(72)
7697,51(133)
1301,63
1302,38(098)
1,705(95)
6583,49(121)
2415,65
2415,41(134)
0,934(99)
5817,47(103) 3181,67 3181,42(147) 1,290(89)
5435,47(082) 3563,68 3564,43(132) 1,177(96)
5312,46(088) 3686,68 3686,43(132) 0,751(94)
4950,46(091)
4048,69
4050,44(097)
1,147(87)
4284,44(093) 4714,70 4715,45(095) 0,927(99)
8660,0
4 keV, E
f
= 339,36 keV
6105,48(113) 2893,66 2554,41(143) 4,341(70)
5817,47(103) 3181,67 2843,41(163) 5,015(96)
5312,46(088)
3686,68
3347,42(153)
1,280(103)
Chuyển dời
sơ cấp
E
1
(keV)
Năng lượng
mức trung gian
E
L
(keV)
Chuyển dời
thứ cấp
E
2
(keV)
Cường độ
chuyển dời
I
(
I
) (%)
8533,53 keV, E
f
= 465,37 keV
6583,49(121)
2415,65
1950,40(132)
2,474(92)
4858,45(086) 4140,69 3676,43(120) 3,706(76)
3181,70 keV, E
f
= 0 keV
2843,41(163) 338,29 339,36(049) 2,367(83)
2717,41(157) 464,29 465,37(052) 2,974(81)
2304,40(129) 877,30 878,37(078) 2,578(76)
1993,40(138) 1188,30 1188,38(077) 5,627(81)
1880,39(135)
1301,31
1302
,38(098)
2,237(74)
1447,39(103)
1734,72
1735,39(121)
2,388(107)
2893,66 keV, E
f
= 0 keV
2554,41(143)
339,27
339,36(049)
1,739(73)
2016,40(121) 877,28 878,37(078) 3,609(106)
1703,39(113) 1190,29 1188,38(077) 0,555(62)
2415,41 keV, E
f
= 0 keV
1950,40(132) 464,20 465,37(052) 4,539(107)
1537,39(114) 877,21 878,37(078) 4,611(71)
1226,38(083)
1188,22
1188,38(077)
2,738(111)
Kết quả thực nghiệm đã đo được năng lượng tia gamma và cường độ
tương đối các chuyển dời, cụ thể:
- Với
49
Ti đã đo được năng lượng 23 tia gamma; sắp xếp 14 cặp
chuyển dời nối tầng; xác định cường độ chuyển dời của các cặp
chuyển dời;
- Với
52
V đã đo được năng lượng 49 tia gamma; sắp xếp 36 cặp
chuyển dời nối tầng; xác định cường độ chuyển dời của các cặp
chuyển dời;
- Với
59
Ni đã đo được năng lượng 37 tia gamma; sắp xếp 26 cặp
chuyển dời nối tầng; xác định cường độ chuyển dời của các cặp
chuyển dời.
3.3.2. Kết quả sắp xếp các dịch chuyển gamma nối tầng vào sơ đồ
mức
Bảng 3. 7 Sắp xếp mức dịch chuyển nối tầng của
49
Ti
E
1
(keV)
Dịch chuyể
n
spin theo
thực nghiệm
Dịch chuyể
n
spin theo
LANL
E
L
(keV)
E
2
(keV)
Dịch chuyể
n
spin theo
thực nghiệ
m
Dịch
chuyể
n spin
theo LANL
E
L
(keV)
Đỉnh tổng 8142,50 keV
6761,08
1/2
+
3/2
-
1/2
+
3/2
-
1381,42 1381,42
3/2
-
/2
-
3/2
-
/2
-
0
6556,06
1/2
+
3/2
-
1/2+
3/2
-
1586,44 1585,44
3/2
-
/2
-
3/2
-
/2
-
0
Đỉnh tổng 6761,08 keV
6419,04 1/2
+
1/2
-
1/2
+
1/2
-
1723,46 341,29 1/2
-
/2
-
1/2
-
2
-
1381,42
4966,86 1/2
+
1/2
-
1/2
+
1/2
-
3175,64 1793,47 1/2
-
3/2
-
1/2
-
3/2
-
1381,42
4713,83 1/2
+
1/2
+
1/2
+
3/2
-
3428,67 2046,50 1/2
+
/2
-
3/2
-
2
-
1381,42
4353,78 1/2
+
1/2
+
1/2
+
3/2
-
3788,72 2405,54 1/2
+
/2
-
3/2
-
2
-
1381,42
3920,73 1/2
+
1/2
-
1/2
+
1/2
-
4221,77 2839,60 1/2
-
/2
-
1/2
-
2
-
1381,42
3026,62 1/2
+
1/2
-
1/2
+
1/2
-
5115,88 3733,71 1/2
-
/2
-
1/2
-
2
-
1381,42
Đỉnh tổng 6419,04 keV
3920,73
1/2
+
1/2
-
1/2
+
1/2
-
4221,77 2498,55
1/2
-
/2
-
1/2
-
3/2
-
1723,46
3475,68
1/2
+
1/2
-
1/2
+
1/2
-
4666,82 2943,61
1/2
-
/2
-
1/2
-
3/2
-
1723,46
3026,62
1/2
+
1/2
-
1/2
+
1/2
-
5115,88 3389,66
1/2
-
/2
-
1/2
-
3/2
-
1723,46
Đỉnh tổng 3260,38 keV
1498,43
1/2
-
3/2
-
1/2
-
5/2
-
1761,95 1761,46
3/2
-
/2
-
5/2
-
/2
-
0
13
1674,45
1/2
-
3/2
-
1/2
-
3/2
-
1585,93 1585,44
3/2
-
/2
-
3/2
-
/2
-
0
Đỉnh tổng 3175,64 keV
1793,47
1/2
-
3/2
-
1/2
-
3/2
-
1381,67 1381,42
3/2
-
/2
-
3/2
-
/2
-
0
Bảng 3. 8 Sắp xếp mức dịch chuyển nối tầng của
52
V.
E
(keV)
Dịch
chuyển
spin theo
thực
nghiệm
Dịch
chuyển
spin theo
LANL
E
L
(keV)
E
(keV)
Dịch
chuyển
spin theo
thực
nghiệm
Dịch
chuyển
spin theo
LANL
E
L
(keV)
Đỉnh tổng 7310,68 keV
6875,09 3
-
,4
-
2
+
,3
+
3
-
,4
-
2
+
435,59 436,30
2
+
3
+
0
6518,05 3
-
,4
-
2
+
,3
+
3
-
,4
-
3
+
792,63 793,34
3
+
3
+
0
6465,04
3
-
,4
-
3
+
,4
+
3
-
,4
-
4
+
845,64 845,35
4
+
3
+
0
5892,97
3
-
,4
-
2
+
,3
+
3
-
,4
-
3
+
1417,71 1418,42
3
+
3
+
0
5752,96
3
-
,4
-
2
-
,3
-
3
-
,4
-
4
+
1557,72 1558,44
4
+
3
+
0
5578,93
3
-
,4
-
2
+
,4
+
3
-
,4
-
?
1731,75 1732,46
3
+
0
5516,93 3-,4-2
+
,3
+
3
-
,4
-
3
+
1793,75 1795,47
2
+
3
+
0
5211,89
3
-
,4
-
2
+
,3
+
3
-
,4
-
4
+
2098,79 2101,51
3
+
3
+
0
5142,88
3
-
,4
-
2
+
,3
+
3
-
,4
-
3
+
2167,80 2169,51
4
+
3
+
0
4993,86
3
-
,4
-
2
-
,4
-
3
-
,4
-
?
2316,82 2317,53
?
3
+
0
4884,85
3
-
,4
-
2
3
+
3
-
,4
-
?
2425,83 2427,55
3
+
0
Đỉnh tổng 7293,52 keV
6875,09 3
-
,4
-
2
+
,3
+
3
-
,4
-
2
+
435,59 419,30
2
+
2
+
17,16
6465,04 3
-
,4
-
3
+
,4
+
3
-
,4
-
4
+
845,64 823,35
4
+
5
+
22,29
5892,97 3
-
,4
-
2
+
,3
+
3
-
,4
-
3
+
1417,71 1401,42
3
+
+
17,16
5516,93 3
-
,4
-
2
+
,3
+
3
-
,4
-
3
+
1793,75 1778,47
2
+
2
+
17,16
5211,89 3
-
,4
-
2
+
,3
+
3
-
,4
-
3
+
2098,79 2083,50
3
+
+
17,16
5142,88
3
-
,4
-
2
+
,3
+
3
-
,4
-
3
+
2167,80 2146,51
4
+
5
+
22,29
4884,85
3
-
,4
-
2
3
+
3
-
,4
-
?
2425,83 2410,54
?
+
17,16
4452,80
3
-
,4
-
3
+
3
-
,4
-
?
2857,88 2842,60
3
+
2
+
?
+
17,16
3579,69
3
-
,4
-
3
+
3
-
,4
-
3
+
3730,99 3716,71
3
+
2
+
3
+
2
+
17,16
Đỉnh tổng 7162,83 keV
6875,09
3
-
,4
-
2
+
,3
+
3
-
,4
-
2
+
435,59 295,28
140,30
6518,05
3
-
,4
-
2
+
,3
+
3
-
,4
-
3
+
792,63 645,33
147,30
6465,04
3
-
,4
-
3
+
,4
+
3
-
,4
-
4
+
845,64 698,33
147,30
5752,96
3
-
,4
-
2
+
,3
+
3
-
,4
-
4
+
1557,72 1410,42
147,30
5551,93 3
-
,4
-
3
-
,5
-
3
-
,4
-
2
+
1758,75 1612,45
147,30
5211,89 3
-
,4
-
2
+
,3
+
3
-
,4
-
4
+
2098,79 1953,49
147,30
5142,88 3
-
,4
-
2
+
,3
+
3
-
,4
-
3
+
2167,80 2021,50
147,30
4452,80 3
-
,4
-
3
+
3
-
,4
-
? 2857,88 2710,58
147,30
Đỉnh tổng 6874,51 keV
6518,05
3
-
,4
-
2
+
,3
+
3
-
,4
-
3
+
792,63 356,29
435,59
5892,97
3
-
,4
-
2
+
,3
+
3
-
,4
-
3
+
1417,71 982,37
435,59
5516,93
3
-
,4
-
2
+
,3
+
3
-
,4
-
3
+
1793,75 1358,41
435,59
5211,89
3
-
,4
-
2
+
,3
+
3
-
,4
-
4
+
2098,79 1664,45
435,59
Đỉnh tổng 6517,34 keV
5516,93
3
-
,4
-
2
+
,3
+
3
-
,4
-
3
+
1793,75 1002,37
792,63
