CR-39核径迹探测器及其在核科学等研究领域中的应用

介绍了一种核径迹探测器ＣＲ－３９塑料的特性,这种探测器对逞电粒子非常灵敏,它还具有稳定、透明等特点,可记录ｐ、ａ粒子,裂变碎片和其他带电粒子,它是现有固体核径迹探测器中能量沉积密度探测阈最低的材料,介绍了ＣＲ－３９对带电粒子的响应,给出了各种带电粒子的ｖＴ对限定能量损失（ＲＥＬ）的响应曲线,利用ＣＲ－３９与转换屏的组合还可测定能量范围广的中子能谱,可作为方便的个人中子剂量计,介绍了ＣＲ－３９在研究     

固体径迹探测器在科学技术中的应用

一、引 言 固体径迹探测器是六十年代初发展起来的一种原子核径迹探测器,使用的材料是各种绝缘固体如云母、矿物、玻璃和塑料(聚碳酸醋、硝酸纤维、醋酸纤维等),可探测的粒子为各种重带电粒子如质子、a粒子、重离子和裂变碎片等.当具有一定能量的重带电粒子射入固体径迹探测器中时,在它们经过的路径上产生直线形辐射损伤径迹,径迹直径约几十埃.当把带有这种辐射损伤径迹的材料放入强酸或强碱溶液中时,重带电粒子径迹由于优先蚀刻作用而被显影和放大.蚀刻前的辐射损伤径迹可用电子显微镜观察,蚀刻后的径迹用光学显微镜就可看到.固体径迹探测…     

固体核径迹探测器

绝缘固体具有记录核粒子径迹的能力,这是在1959年前后发现的.1958年在氟化锂单晶体中,用光学显微镜观察到铀裂变碎片的化学蚀刻径迹.第二年在薄云母中,用电子显微镜直接观察到裂变碎片径迹.接着,相继在玻璃和有机聚合物中,发现带电粒子能产生径迹.此后又发现更多的绝缘物质能记录粒子径迹.就是这样,产生了固体径迹探测器和径迹蚀刻技术[1-3].十多年来,固体径迹探测器和径迹蚀刻技术的发展,已导致它可能和已经在很多方面的应用.这此应用场合包括宇宙射线物理、天体物理、核物理、地球物理、地质学、考古学、地球化学、中子剂量和反应堆物理等…     

16O+238U垒下熔合裂变碎片角分布

利用云母核径迹探测器测量了轰击能量从73.7—93.4MeV的¹⁶O+²³⁸U反应的裂变截面和碎片角分布.用考虑了核静态形变的Wong模型很好地重现了裂变激发函数,由此抽取了复合核的自旋分布.同时,利用裂变鞍点过渡态理论以抽取的自旋分布计算了裂变碎片角分布,表明碎片各向异性实验值大于理论值.此外实验揭示出,在低能区碎片各向异性随入射能量变化的走向不同于以前的测量结果.     

潜径迹探测器

未来的超高能核实验需要空间分辨率非常高的探测器.在相对论性核-核碰撞时,反应产物中的许多射弹碎片集中在与入射核方向成很小夹角的前向窄锥范围内发射.预计当入射核具有每核子20TeV的能量时,核-核碰撞产生的射弹碎片集中在夹角小于10μrad的前向窄锥内飞出.这时需要用超高空间分辨率的探测器才能把它们分辨开来. 《中国物理快报》今年第4期发表了题为“基于扫描隧道显微镜的核探测器”的论文[1],文中提出对入射核在介质中的潜径迹不进行放大,而用扫描隧道显微镜或原子力显微镜在原子水平上直接观察和记录潜径迹.实验测量表明,这种潜径迹…     

三分裂中的级联裂变模式

用统计模型分析级联裂变，假设复合核首先分裂为两裂变碎片，其质量分布与实验分布一致，跟踪所有质量上可能的裂变碎片和所有能量上可能的衰变过程，统计裂变碎片再次裂变的几率，证明级联裂变模式基本上与三分裂的实验相符，复合核系统的激发能越高，裂片的质量越大，再裂的几率也就越大．     

基于GEM工艺的裂变时间投影室中裂变碎片的讨论

基于GEM工艺的裂变时间投影室兼具GEM工艺的高计数率、高空间分辨本领等优点,我们拟通过裂变时间投影室在单次测量中准确获取裂变产物的核电荷数、质量数以及能量等多种信息。本文主要讨论了基于GEM工艺的裂变时间投影室中工作气体的种类、气压以及裂变碎片在气室中的能量损失和有效电荷问题,发现对于轻重两种裂变碎片的能量损失而言,重裂变碎片的分布宽度更窄。并针对裂变碎片在气室中的能量损失,提出了一种通过裂变碎片的有效电荷获取核电荷数的方法。这对于裂变时间投影室的研制工作以及实现裂变产物的多参量测量具有重要意义。     

40Ar+197Au(25MeV/u)产生的热核激发能与核温度的关系

对25MeV/u ⁴⁰Ar+¹⁹⁷Au反应系统裂变与后角轻粒子发射进行了符合测量,用裂变碎片折叠角和裂变碎片的飞行时间再构转移到类熔合核的线性动量.通过对线性动量转移和轻带电粒子能谱测量,给出从中心碰撞到周边碰撞产生的类熔合核的初始激发能、角动量和核温度,讨论它们的关系.发现了中心碰撞形成的类复合核的核温度已经接近饱和状态,接近多重碎裂的“准相变区”.     

非全熔合反应裂变角分布

采用核固体径迹探测器测量了¹⁶O+¹⁵⁹Tb、¹⁶O+¹⁹⁷)Au和¹⁶O+²⁰⁹Bi反应碎片角分布,扣除中等质量碎片(IMF)的贡献,用过渡态统计模型(TSM)和单个自旋标准理论拟合实验的裂变角分布,提取裂变核的自旋. 讨论了它随质心系入射能量的变化.     

~(12)C离子引起裂变反应的碎片角分布

本工作采用固体核径迹探测器(天然白云母)和金硅面垒型半导体器测量了72.7,69.6,67.4,65.4,63.4和61.4MeV~(12)C离子轰击~(169)Tm,~(175)Lu,~(181)Ta,W,Re,pt,~(197)Au,Pb和~(209)Bi裂变反应的碎片角分布.建立在鞍点模型基础上的裂变碎片角分布理论能够很好地解释碎片角分布实验数据.对于不同的可裂变参数Z~2/A,本工作给出了K_0~2随核激发能E的变化趋势.由碎片角分布各向异性提取的(?)_0/(?)_(eff)值与转动液滴模型的计算值做了比较.     

重离子裂变反应碎片角分布

本工作采用固体核径迹探测器和金硅面垒型半导体探测器测量了¹²C+¹⁸¹Ta,¹⁹⁷Au,Pb和²⁰⁹Bi以及¹⁴N+Pb裂变反应碎片角分布.还借助于已经发表的若干裂变反应碎片角分布数据,在可裂变参数Z²/A,激发能E和角动量I较宽的范围内,用碎片角分布统计断点模型分析了重离子裂变反应碎片角分布数据.结果表明,统计断点模型能够解释重离子裂变反应碎片角分布.     

关于裂变中子谱结构现象的理论探讨

本文提出了三种可能的物理因素,企图解释热中子对U²³⁵,Pu²³⁹的裂变中子谱中,在2-3兆电子伏附近出现的结构现象。首先讨论了核温度分布可能产生的影响,结果表明,连续的核温度分布是不会在能谱上出现有结构现象的;而在两个孤立的核温度情况,发现要在相当不合理的温度比,即T₁/T₂ ≥3 时才会在能谱上出现有结构现象。其次,考虑到在能谱的“蒸发”公式中应该用光学模型的吸收截面。在裂变的情况下,光学模型吸收截面在轻重碎片不同的能量位置出现巨共振,计算结果表明,目前裂变中子谱中2-3兆电于伏出现的结构现象,很可能是重碎片吸收截面中d波巨共振所引起。在考虑了一定的核温度分布以后,用光学模型吸收截面所计算的裂变中子谱在结构的大小和位置上,和实验符合得很好。再其次,我们考虑了中子从碎片中发射可能存在各向异性,发现它也可能在裂变中子谱上出现一定的结构现象,但是很为微弱。最后,作者提出了进一步澄清这些物理因素可能做的一些实验。     

230Acβ延发裂变的观测

搜索了230Ac β延发裂变. 由60MeV/u18O离子照射232Th,通过多核子转移反应产生230Ra. 经放射化学分离和薄的230Raβ- 230 Ac源的制备,获得了108个230Ac原子. 该源对云母裂变径迹探测器曝光. 借助于所测的γ能谱和两个裂变事件,鉴别了β延发裂变核230Ac,得到了它的β延发裂变几率为(1.19±0.85)×10-8.     

中等质量核的裂变有效转动惯量

本工作采用固体径迹探测器和半导体探测器测量了120MeV ¹⁴N+¹¹⁸Sn和138MeV ²⁰Ne+¹¹⁸Sn裂变碎片角分布. 使用建立在统计模型基础上的碎片角分布理论公式拟合实验上测量的碎片角分布. 由碎片角分布各向异性计算中中等质量裂变核在鞍点的有效转动惯量J_eff, 并且讨论了在参数Z²/A<30的区域内核的鞍点形变.     

16O+232Th垒下全熔合裂变

利用裂变碎片的折叠角分布,从实验上实现了全熔合裂变和转移跟随裂变两种成份的区分.在此基础上测量了质心系能量72.61至80.11MeV ¹⁶O+²³²Th全熔合裂变截面和碎片角分布.包含靶核静态形变效应的耦合道模型计算与实验激发曲线一致.然而,裂变统计理论无法解释实验上观察到的全熔合裂变碎片角分布.而鞍点模型与断点模型的理论预言有较明显的差别.     

垒下重离子诱发裂变的Monte Carlo模拟

在简单的物理模型下建立了描述垒下重离子诱发裂变过程的ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模拟程序，用于计算转移裂变和复合核裂变碎片的质量，核电荷数，能量及角度分布和角关联。模拟中考虑了在不同反应道中碎片物理量的坐标系变换，各物理量分在产生的运动关联。模拟中考虑了在同反应道顺的理量的坐标系变换。各物理量分布产生的运动关联。模拟中考虑了发射和裂后碎粒子蒸发对碎片角分布及角关联的影响。模型结果可直接和实验测量进行比较，     

气泡室中"胚胎"气泡成长为可见气泡的模型建立及初步的理论计算

建立了气泡室中“胚胎”气泡成长为可见气泡模型.初步计算表明,“胚胎”气泡在成长为可见气泡的过程中,它不仅要从其周围吸收热量,而且还有分子进入到它的里面.理论上可以合理解释能量相同的中子和质子入射到气泡室所产生的径迹上的气泡半径是不同的,中子在气泡室中产生的径迹细长,而质子在气泡室中产生的径迹粗短;可以合理解释在同一径迹上某个区域内可以有半径大小相差不多的气泡存在;也可以合理解释电荷数较多的入射粒子较能量相同但电荷数不同的入射粒子,其在气泡室中径迹上气泡的半径要大;理论上预测入射粒子刚进入气泡室时,其径迹上有大气泡破裂现象发生.通过选择合适的工作物质可以提高气泡室的灵敏度和探测效率.     

12C离子引起裂变反应的碎片角分布

本工作采用固体核径迹探测器(天然白云母)和金硅面垒型半导体器测量了72.7,69.6,67.4,65.4,63.4和61.4MeV ¹²C离子轰击¹⁶⁹Tm,¹⁷⁵Lu,¹⁸¹Ta,W,Re,Pt,¹⁹⁷Au,Pb和²⁰⁹Bi裂变反应的碎片角分布.建立在鞍点模型基础上的裂变碎片角分布理论能够很好地解释碎片角分布实验数据.对于不同的可裂变参数Z²/A,本工作给出了K²随核激发能E^*的变化趋势.由碎片角分布各向异性提取的J₀/J_eff值与转动力液滴模型的计算值做了比较.     

12C+27Al,12C+209Bi和14N+Pb反应全熔合截面测量

本文叙述了用云母径迹探测器分别探测复合核蒸发余核和裂变碎片的实验,从而测出了¹²C+²⁷Al,¹²C+²⁰⁹Bi和¹⁴N+Pb反应的全熔合截面和激发函数.并用锐截止模型由全熔合截面导出了临界角动量.实验结果和当前有关的理论计算进行了比较,在实验误差范围内基本相符.     

氯化银晶体径迹探测器

六十年代初期,蔡尔兹等人[1]发现在透明氯化银单晶片中重带电粒子可以产生能在显微镜下观察的径迹,此径迹是沿粒子在单晶体内的路径形成潜影,经显影处理后沉淀出银颗粒而显现的.由于它用干法显影,并具有对带电粒子灵敏,对r射线不灵敏和空间分辨率高等特性,所以在生命科学和核物理学等方面得到了应用. 一、径迹的形成1.记录带电粒子的灵敏度 纯氯化银单晶对带电粒子毫不灵敏,只有掺入一定杂质后才对带电粒子灵敏,灵敏度与所掺杂质的种类和数量有关.根据现有资料,认为掺入5000ppm(按重量)镉离子的氯化银单晶片最为灵敏,它对质子的灵敏阈约为30…