原子阱，氪-81，撒哈拉的地下水

自放射性碳年龄测定法在1949年首次在实验中得以证实以来,长寿命的由宇宙射线产生的放射性核素痕量分析这一领域,无论是在分析技术还是在可利用的核素种类上,都取得了长足的进步.它所产生的影响已经渗透到广泛的科学和技术领域.文章介绍了一种新的痕量分析方法——原子阱痕量分析(atom trap trace analysis,ATTA).这种方法已经用于分析环境样品中的氪-81(半衰期为23万年;同位素含量约为1×10-12)和氪-85(半衰期为10.8年;同位素含量约为2×10-11)核素.氪-81主要由宇宙射线产生于大气层上部.它是理想的测定年代范围从5万年到100万年的水和冰样品的放射性核素.另一方面,氪-85是铀-235和钋-239的核裂变产物.对氪-85的同位素含量测定可以用于监督国际核公约的执行情况.在ATTA中,一个由激光光束和磁场共同产生的原子阱可以有选择地捕陷特定核素的原子.被囚禁的原子可以通过观察其荧光来进行探测.作为ATTA技术的第一次实际应用,一个国际合作小组确定了撒哈拉沙漠地区Nubian含水土层中地下水的寿命.利用ATTA对地下水寿命的成功测定,标志着放射性氪年龄测定法在地球科学中的广泛应用已经具备了可行性.     

原子阱,氪-81,撒哈拉的地下水

自放射性碳年龄测定法在1949年首次在实验中得以证实以来,长寿命的由宇宙射线产生的放射性核素痕量分析这一领域,无论是在分析技术还是在可利用的核素种类上,都取得了长足的进步.它所产生的影响已经渗透到广泛的科学和技术领域.文章介绍了一种新的痕量分析方法——原子阱痕量分析(atomtraptraceanalysis,ATTA).这种方法已经用于分析环境样品中的氪-81(半衰期为23万年;同位素含量约为1×10-12)和氪-85(半衰期为10.8年;同位素含量约为2×10-11)核素.氪-81主要由宇宙射线产生于大气层上部.它是理想的测定年代范围从5万年到100万年的水和冰样品的放射性核素.另一方面,氪-85是铀-235和钋-239的核裂变产物.对氪-85的同位素含量测定可以用于监督国际核公约的执行情况.在ATTA中,一个由激光光束和磁场共同产生的原子阱可以有选择地捕陷特定核素的原子.被囚禁的原子可以通过观察其荧光来进行探测.作为ATTA技术的第一次实际应用,一个国际合作小组确定了撒哈拉沙漠地区Nubian含水土层中地下水的寿命.利用ATTA对地下水寿命的成功测定,标志着放射性氪年龄测定法在地球科学中的广泛应用已经具备了可行性.     

原子核从何而来

原子核是由质子和中子组成的。由确定的中子数和质子数构成的原子核被称为核素。目前实验上发现了3450多种不同的核素。每种核素都有自己的寿命。这些核素中,稳定的和至今没有观察到衰变的核素只有254种,另外有34种核素,其寿命比地球的年龄还长。它们在核素图上的位置——即β稳定线,位于狭长区域的中央。除这些核素外,其他核素寿命都比较短,统称放射性核素,位于β稳定线的两侧。离稳定线越远,核素的寿命越短,甚至即生即死。人们不禁要问,这3450多种核素是从何而来？这是一个较为复杂的问题,简单来说：核素有两种来源,即在宇宙演化中产生和实验室中人工合成。     

等待点N=82附近核素β~-衰变寿命的研究

利用提出的远离稳定线附近的原子核β-衰变寿命的指数规律理论计算公式,对N=82附近快中子过程中等待点核素的β-衰变寿命进行了理论计算,比较了所获得的计算结果与最新的理论结果和实验结果并加以讨论.研究表明,相对于理论复杂和计算时间长的微观理论计算而言,利用考虑壳效应的远离稳定线的原子核β-衰变寿命指数规律理论计算公式能较快且准确地得出快中子俘获过程(R过程)等待点核素的β-衰变寿命.这能为R过程核素合成网络计算研究提供有效可靠的重要物理输入,并对今后天体中核素的合成研究具有重要意义.     

丰中子Zn核素奇特核结构讨论和展望

不稳定核结构是当前核物理研究的前沿热点问题之一,尤其是针对丰中子幻数核附近的区域。中子数N=40, 50附近镍区域核素展现出丰富的结构特征,激励了众多理论和实验研究。原子核的基本性质与核的结构密切相关,这里我们选择分析丰中子Zn(Z=30)同位素的基本性质来进一步了解这一核区的核结构特征。本文回顾了在欧洲核子中心(CERN)的ISOLDE测量Zn 同位素的实验,基于62–80Zn 核素基态和长寿命同核异能态的自旋、磁矩、电四极矩以及电荷均方根半径等基本性质,并结合各种大规模壳模型计算结果,系统地讨论了这一核区的壳结构演化、幻数特征、奇特形变和形状共存,以及核子间关联激发等物理现象。最后,基于已有的实验数据和物理现象,以及理论预言的 N=50以上镍核区的能级演化特征,我们提出在ISOLDE的共线共振电离谱装置上测量更加丰中子的81,82Zn 核素基本性质的实验设想。     

中国科学院物理研究所2008年度人才招聘启事

在以质子数和中子数为坐标画出的核素图中,分布着100多种元素的几千种同位素．除少量核素是稳定的以外,其他核素大都有可以测量的半衰期,衰变模式为发射α,β粒子或自发裂变．换句话说,这些核素的基态不会自发地发射质子或中子．核素图的边界分别叫质子滴线和中子滴线,滴线以外的核对质子或中子衰变是不稳定的．     

缺中子Np新核素的α衰变研究

合成远离稳定线的新核素、探索原子核存在的极限是目前核物理研究的重要课题。在中子壳N=126的最丰质子一侧,极端缺中子的超铀核素处于质子滴线和中子壳的交叉位置,合成和研究该核区核素对研究N=126壳结构的演化性质具有重要意义。基于兰州重离子加速器上的充气反冲核谱仪装置(SHANS),利用36,40Ar+185,187Re熔合蒸发反应,合成了极缺中子的219,220,223,224Np新核素,在中子壳N=126附近首次建立了Np同位素链的$ \alpha$衰变系统性,获得了N=126壳效应在Np同位素链中依然存在的实验证据。依据单质子分离能的系统性分析,确定了Np同位素链中质子滴线的位置,219Np也成为目前已知的最重的质子滴线外核素。此外,基于实验测量的反应截面,并与理论模型的计算结果相比较,讨论了进一步合成该核区其它新核素218,221,222Np的可行性。     

稳定核素的应用

引 言同位素和核素 本世纪初,索迪和汤姆逊发现了元素的同位素.同位素是指某元素的几种不同的原子形式,其原子序数相同而原子量(或质量数)不同.其后的四十年中,把不同原子序数的各种原子形式泛称为同位素,这是不确切的,混淆了同位素的定义.五十年代创造了一个新词“核素”(Nucl     

利用α关联衰变链鉴别新同位素_(107)~(265)Bh

主要介绍了合成和鉴别107号元素的新同位素265Bh的实验装置、实验方法以及实验结果.目标核265Bh是由能量为135MeV的26Mg离子轰击243Am靶,通过融合蒸发反应而产生.反应产物首先由He jet系统传输到装有数个探测器对的转轮收集测量系统,然后依靠母子核遗传关系通过观察新同位素和它们已知子核261Db和257Lr之间的α衰变的关联,来实现对新核素的鉴别.实验测得265Bh的α衰变能量为(9.24±0.05)MeV, 半衰期为0.94+0.70-0.31s.从该实验得出的265Bh的α衰变能量和半寿命能够与理论预言一致.     

利用α关联衰变链鉴别新同位素265107Bh

主要介绍了合成和鉴别107号元素的新同位素265Bh的实验装置、实验方法以及实验结果.目标核265Bh是由能量为135MeV的26Mg离子轰击243Am靶,通过融合蒸发反应而产生. 反应产物首先由He-jet系统传输到装有数个探测器对的转轮收集测量系统，然后依靠母子核遗传关系通过观察新同位素和它们已知子核261Db和257Lr之间的a衰变的关联，来实现对新核素的鉴别. 实验测得265Bh的a衰变能量为(9.24±0.05)MeV, 半衰期为0.94＋0.70 -0.31s. 从该实验得出的265Bh的a衰变能量和半寿命能够与理论预言一致.     

130Nd和140Tb的EC/β+衰变研究

利用能量为１７０ＭｅＶ左右的３６Ａｒ重离子束轰击９６Ｒｕ和１０６Ｃｄ浓缩同位素靶,分别生成缺中子同位素１３０Ｎｄ和１４０Ｔｂ．借助氦喷嘴带传输系统,用 Ｘ－γ和 γ－γ符合方法,分离鉴别了这两种核素,并进一步测定了它们的衰变性质．得到１３０ Ｎｄ的半衰期为（１３± ３）ｓ,首次建议了它的ＥＣ／β＋衰变纲图,推测了其子核１３０Ｐｒ的基态和低位能级的自旋宇称．修订了１４０Ｔｂ的原有极简单的ＥＣ／β＋衰变纲图并指认１４０Ｔｂ的基态自旋宇称为７＋．     

首次测定短寿命缺中子同位素~（153）Er和~（157）Yb的EC／β~＋衰变

利用（１６）Ｏ重离子束轰击（１４２）Ｎｄ和（１４７）Ｓｍ同位素靶分别生成（１５３）Ｅｒ和（１５７）Ｙｂ．借助氦喷嘴带传输系统和Ｘ－γ、γ－γ符合测量方法分离鉴别核素并测量其衰变性质．首次建立了（１５３）Ｅｒ和（１５７）Ｙｂ的ＥＣ／β＋衰变纲图．从中指认出（１５３）Ｈｏ的一个新三（准）粒子态和两个新单粒子态，指认出（１５７）Ｔｍ的一个新的同质异能态和一条新转动带．低位能级系统分析表明：在Ｈｏ和Ｔｍ这两条奇Ａ核的同位素链中基态形状的转变区都在中子数８６和８８之间．     

新重丰中子核素￣(209)Hg

报道了重丰中子核素２０９Ｈｇ的首次合成、鉴别和半衰期测定．     

超重核294118和291116及其α衰变链上各核素半衰期的研究

运用推广的液滴模型（GLDM）确定了超重核294118和291116及其α衰变链上各核素的衰变势垒, 采用量子力学中的WKB方法计算α衰变中的势垒穿透几率, 对该链上各原子核的α衰变半衰期进行了研究。 此外, 还利用Royer公式对该链上各原子核的α衰变半衰期进行了计算。 结果表明, GLDM 考虑亲和能与Royer公式给出的α衰变半衰期与超重核区的实验值符合很好, 验证了GLDM和Royer公式在超重核区的适用性,可以用来预测超重核的半衰期。 最后, 预言了Z=118 和116 同位素链上各核素的半衰期, 结果表明, 在Z=118和116中存在α衰变长寿命同位素, 这需要实验上的检验。The α decay potential barrier of the newly synthesized superheavy nuclei starting from 294118 and 291116 have been determined and their half lives have been studied with the Generalized Liquid Drop Model(GLDM) connected with WKB approximation and Royer’s formulae．The α decay half lives of the nuclei belonging to the superheavy nuclei starting from 294118 and 291116 have been calculated．The calculated results are in agreement with the experimental data, which show that the α decay half lives of superheavy nuclei with the GLDM and Royer’s formulae can be applied in the studying on superheavy nuclei successfully．Finally, the half lives of Z=118 and 116 isotopes have been predicted, and the results suggest there may be some long lived superheavy nuclei for α decay in those isotopes.     

改进的线性子链方法在中子活化计算中的应用

在传统线性子链方法（TTA）采用的Bateman表达式基础上,利用极限运算推导出允许重复特征值出现的广义解析表达式,克服了重复核素对线性子链方法计算稳定性的限制,并通过回溯算法的应用实现了对核反应链的自动搜索。通过以上对线性子链方法的改进,显著提高了计算效率,最终形成了用于中子活化计算的程序ITACT。基于ITACT程序和EAF-2007数据库,计算了压水堆燃料包壳材料和聚变堆第一壁材料活化等例题,并将计算结果与欧洲活化程序FISPACT进行对比。结果表明:对于长寿命核素,两者的计算结果较为接近,对于短寿命核素,ITACT程序的计算精度更高,初步验证了ITACT程序的可用性和准确性。     

改进的线性子链方法在中子活化计算中的应用

在传统线性子链方法（TTA）采用的Bateman表达式基础上,利用极限运算推导出允许重复特征值出现的广义解析表达式,克服了重复核素对线性子链方法计算稳定性的限制,并通过回溯算法的应用实现了对核反应链的自动搜索。通过以上对线性子链方法的改进,显著提高了计算效率,最终形成了用于中子活化计算的程序ITACT。基于ITACT程序和EAF-2007数据库,计算了压水堆燃料包壳材料和聚变堆第一壁材料活化等例题,并将计算结果与欧洲活化程序FISPACT进行对比。结果表明：对于长寿命核素,两者的计算结果较为接近,对于短寿命核素,ITACT程序的计算精度更高,初步验证了ITACT程序的可用性和准确性。     

4π△E_β探测器的建立及其在丰中子核素研究中的应用

建立了一台４π△Ｅβ探测器，它具有很好的时间响应性能，它的上升时间为８ｎｓ．利用４π△Ｅβ－γ符合的技术使缺中子核素中来自电子俘获的γ线强度受到了很大的抑制，而对以１００％β－方式衰变的丰中子Ｈｇ同位素的γ线具有６０％的符合探测效率．将该探测器用于１８Ｏ十２０８Ｐｂ的实验中，使康普顿本底水平大大降低．     

新重丰中子核素209Hg

报道了重丰中子核素²⁰⁹Hg的首次合成、鉴别和半衰期测定．     

上海核技术发展概况(续完)

医用同位素和标记化合物的研制和应用医用同位素包括医用放射性核素和体内放射性药物制剂。从生产设备上来分有反应堆生产的医用同位素,特别是钼锝和锡铟母牛等发展很快。生产量和产值目前还是以反应堆生产的医用同位素为主。近几年来加速器生产的短半衰期的同位素医用核素和药物发展更快,其品种已超过反应堆的医用核素品种,主要有~(123)I,~(201)Te,~(67)Ga,~(111)In,~(11)C,~(13)N,~(15)O 和~(18)F 等.     

核素图软件简介

介绍了作者开发的核素图软件。 该软件利用红橙黄绿青蓝紫等连续的光谱标示核素寿命从短到长的变化, 并给出了每个核素的Z、 N、 质量盈余、 半衰期及衰变模式等基本信息。 该核素图将电子、 正电子、 反质子、 反中子和光子收录在内, 完美地表现了质量和电荷的对称性。 介绍了该核素图的使用方法。 希望大家提出进一步的要求, 以便该软件不断改进和完善。