进一步指认近质子滴线核129Pm的衰变

2004年曾报道过利用⁴⁰Ca＋⁹²Mo融合蒸发反应产生了近质子滴线新核素Pm,并首次观测到它(EC+b+)衰变产生的能量为99keV的γ射线. 为了进一步确认上述指认，以下提供了三方面的新证据：1)在164－190MeV能量范围内测量了99keV衰变γ射线的激发函数;2)进行了交叉反应 ³⁶Ar＋⁹⁶Ru的实验,观察到了相同的99keV衰变γ射线；3)用Woods-Saxon Strutinsky方法计算了¹²⁹Pm的核势能面，其基态自旋宇称被预言为5/2^－，所以¹²⁹Pm的(EC＋b＋)衰变有利于馈送到子核¹²⁹Nd的5/2_－的低位态，这也与前期报道相符.     

新重丰中子同位素238Th

利用兰州重离子加速器(HIRFL)所提供的60MeV/u的¹⁸O离子束照射天然铀靶,通过多核子转移反应生成²³⁸Th.由快速放射化学分离技术从铀及其反应产物的混合物中分离出钍.使用2台高纯锗(HPGe)探测器对样品的γ(X)活性进行测量,观测到了²³⁸Th的β^－衰变子体²³⁸Pa的635.0keV和1060.5keV2条γ射线峰的增长、衰变行为.利用分析递次衰变的计算机程序对其后一条进行了拟合,得到母、子体半衰期分别为(9.4±2.0)min和(2.1±0.4)min,二者分别与预言值和文献值相符.另外,在由²³⁸Pa的X射线开门的γ谱中,发现一条能量为89.0keV的新γ射线,经计算,其半衰期为(8.9±1.5)min,由跃迁能量和半衰期的关系认定该射线来源于²³⁸Th的β–衰变.从而证明本实验合成和鉴别了重丰中子新核素²³⁸Th,并测定它的半衰期为(9.4±2.0)min.     

208Hg β－ 衰变γ纲图

以¹⁸O重离子束轰击厚天然铅靶,通过多核子转移反应生成²⁰⁸Hg核.辐照铅片放入离线熔化铅靶气相热色谱装置中处理,分离并收集汞元素产物.完成了4πΔE_βγ-γ,γX(γ)关联事件谱及γ射线时序单谱测量.建议了21条γ射线,以及能量为1365,1727keV的两条²⁰⁸Tl新能级的²⁰⁸Hg β^－ 衰变部分γ纲图.     

相对论电子束在角向磁场中产生硬X射线的实验研究

 在闪光二号加速器上用相对论电子束在低压气体和角向磁场中传输打靶的方法，进行了硬X射线产生的实验研究。在47cm传输距离上，电子束与钽靶作用，获得了面积积分剂量率为2.1×10¹⁰Gy·cm²/s的硬X射线辐射（能谱范围为20～120keV），在总的辐照面积上(4π方向)面积积分剂量达1 843Gy·cm²，X射线转换率达到108Gy·cm²/kJ。     

新核素238Th的鉴别

利用60MeV/u的¹⁸O离子束轰击天然铀靶,通过多核子转移反应生成重丰中子新核素²³⁸Th.观测到了²³⁸Th的子体²³⁸Paγ活性的生长、衰变行为,鉴别了²³⁸Th的存在,并测得它的半衰期为(9.4±2.0)min.同时,发现了一条能量为(89.0±0.3)keV、半衰期为(8.9±1.5)min的新γ射线,指定为²³⁸Th的衰变γ射线.     

高电荷态离子入射Al表面库仑势对靶原子特征谱线强度的影响

用同一动能(150keV)而不同电荷态的⁴⁰Ar^q+(8≤q≤16)离子入射金属Al表面，靶原子受激辐射产生特征光谱线. 实验结果表明：高电荷态离子与金属表面相互作用过程中，经过与靶原子碰撞(Penning碰撞)交换动能和共振电子俘获(resonant capture)释放库仑势能，将携带的能量沉积于靶表面，使靶原子激发. 这种激发不同于光激发，它不仅激发了原子复杂电子组态之间的跃迁，而且跃迁辐射的特征谱线强度增强的趋势与入射粒子的库     

新重丰中子同位素175Er的合成和γ衰变

用14MeV中子轰击天然镜靶,通过¹⁷⁶Yb(n,2p)¹⁷⁵Er反应,首次合成了新同位素¹⁷⁵Er.利用γ(X)谱学方法,对¹⁷⁵Er的活性进行了观测,发现了能量为76.5,120.9,123.7,128.5,227.3,234.0,281.4,1167.5keV半衰期为1.2±0.3min的八条新γ射线,并指定为¹⁷⁵Er的β-衰变.建立了¹⁷⁵Er的部分衰变纲图.     

电子-离子束缚态及其引发核聚变

 在文献[1]关于电子 离子束缚态的基本概念的基础上, 对电子-离子束缚态三体系统给出严格的薛定谔方程, 给出能量的近似解:(1)对pep束缚态, 释放单能E_p≈12.5keV的X射线; (2)对D⁺eD⁺束缚态, 释放单能E_D≈25keV的X射线, 同时引发少量的核聚变, 放出γ、质子、中子、氚、³He和⁴He。这是两个独立发生的过程。以Ni-H和氘气辉光放 电实验为例,用束缚态模型给出定量的解释。进而提出太阳耀斑发生过程中也包含电子-离子束缚态放射12.5keV和25keV两种X射线并引发少量核聚变的过程, 给出了观测结果验证。     

60MeV/u 18O离子同天然铀反应236Th的产生截面

用60MeV/u ¹⁸O离子轰击天然铀靶, 通过²³⁸U-2p多核子转移反应产生丰中子类靶同位素²³⁶Th. 从复杂的反应产物和大量的铀中放射化学分离、纯化钍, 用HPGe探测器联同多道分析器测量分离出的钍部分. 根据642.2keV, 687.6keV和229.6keV特征γ射线, 指定²³⁶Th同位素; 确定²³⁶Th同位素的产生截面为250±50μb.     

73Br的衰变研究

以⁶⁴Zn(¹²C,2np)反应得到⁷³Br,经过氦喷嘴传输系统和快速化学分离后进行了γ单谱、γ-γ符合和角关联测量,得到了⁷³Br的27条γ射线能量和相对强度,其中102.1、137.2、166.2、249.0、345.5、363.8、381.5、385.7和390.2keV 9条γ射线以及192.4、537.4和574.1keV 3条能级为本工作首次测得.建立了⁷³Br的衰变纲图,由log ft值和角关联系数测量值推测了90.4keV能级的自旋.     

CsI光阴极在10-100 keV X射线能区的响应灵敏度计算

为了满足10-100 keV高能X射线光电探测器研究的需要,对CsI光阴极在该能量范围的响应灵敏度进行了研究.基于高能量X射线光子与材料相互作用的物理过程,分析了康普顿散射等效应对CsI响应灵敏度的影响.推导了CsI的响应灵敏度与二次电子平均逃逸深度和光阴极厚度的关系式和二次电子平均逃逸深度与入射光子能量的关系式,计算了CsI在10-100 keV范围内的响应灵敏度,计算结果与实验测试数据相符,验证了分析与推导的可靠性.根据计算可以获得不同入射X射线能量下CsI光阴极的最佳厚度,从而为高能X射线光电探测器的设计优化提供了理论参考.     

Laser-produced plasma He-alpha source for pulse radiography

Through the use of time and space integrated kiloelectronvolt （keV） spectroscopy, we investigate the thermal emission of plasma, which produces strong line emission from the titanium K shell （He-a at 4.7 keV and H-α at 4.9 keV）, created by laser. In order to optimize the conversion efficiency enhancement on titanium foils, the experiment is conducted under a variety of laser-driven intensity conditions. The X-ray emission intensity at 4.7 keV is measured and compared with prediction. The experimental result demonstrates that the solid Ti target laser-produced plasma （LPP） source has X-ray emission at 4.7 keV, which are all generated from electronic transitions in Ti ions at pulse width of 2.1 ns or 30 ps, the crudely evaluated He-α X-ray intensity appears to slightly increase with laser intensity enhancement, and the pre- pulse effect increases the conversion efficiency of the He-α X-ray. In addition, a 90-μm-thick Ti foil as a filter is used to transmit He-α X-ray at near 4.7 keV, creating a quasi-monochromatic transmission and greatly reducing the lower- and higher-energy background.     

平响应X射线光阴极的理论设计与计算模拟

给出了适用于0.1~5keV的平响应X射线光阴极的设计方案.采用两层不同厚度、相同面积的相同金属材料制备X射线光阴极,两金属层的厚度和微观结构经过优化后,在惯性约束聚变实验感兴趣的能区具有良好的平响应特征,不需要复杂的解谱过程.选取4种不同的光阴极材料,改变厚度和占空比设计,计算得到了光阴极不平整度.模拟结果表明,该光阴极在0.1~5keV能量响应基本一致,不平整度优于5%.     

标定脉冲星导航探测器的荧光X射线光源

为标定X射线脉冲星导航用探测器, 设计了一种荧光X射线源, 该射线源的工作原理是 用X射线管的出射线轰击特定荧光靶材, 从而获得能量一定的荧光X射线, 并以此作为标定探测器的荧光X射线光源. 采用硅漂移半导体探测器在大气环境下测试了按上述原理搭建的荧光X射线光源的能谱分布和光子流量, 从光子流量入手推算了该荧光X射线光源用于真空系统中对探测器进行标定的可行性. 研制出了荧光X射线光源样机, 并在真空系统中对荧光X射线光源样机光子流量做了测试. 在探测距离D_x=300 cm, X射线管管流I_a=200 μA时, 所测得的荧光X射线光源光子流量可达19.57 ph/s@4.51 keV, 25.22 ph/s@5.41 keV, 33.27 ph/s@8.05 keV, 确认了所提方法的可行性, 获得了标定探测器的荧光X射线光源.     

Design and performance evaluation of SDD based X-ray spectrometer for future planetary exploration

Silicon Drift Detector (SDD) based X-ray spectrometer has been developed for obtaining the elemental composition of unknown samples by detecting fluorescent X-rays in the energy region 1–25 keV by a non-destructive process. The use of new technology X-ray detector provides good energy resolution for detecting the elements separated with ～150 eV apart. Here we present the design of a complete X-ray spectrometer intended for use in the future space-born experiment. The low energy threshold of <1 keV and the energy resolution of ～150 eV at 5.9 keV, as measured from the system is comparable to the standard spectrometers available off-the-shelf. We evaluated the system performance for different signal peaking time, as well as for different input count rates and show that the performance remains stable for incident count rate up to 20,000 counts per second. We have also carried out a ‘proof of concept’ experiment of measuring fluorescent X-ray spectrum from various standard XRF samples from the USGS catalog irradiated by the laboratory X-ray source ²⁴¹Am with 1 mCi activity. It is shown that intensities of various characteristic X-ray lines are well correlated with the respective elemental concentrations. A specific effort has been made while designing the developed X-ray spectrometer to use electronic components which are available in space grade so that the same electronic design can be used in the upcoming planetary missions with appropriate mechanical packaging.     

超强飞秒激光驱动气体靶致X光源的背光成像

在拍瓦级飞秒激光装置上完成了两轮激光驱动甲烷气体靶的实验,用产生的X光源配合SCCD（转换屏+CCD相机）对小型金属器件背光成像,采用经验公式和PIC数值模拟方法分别预估了超热电子温度,得到X光能量分别为377 keV和130 keV,据此两轮实验分别选择1.3 mm和0.8 mm厚度的轫致辐射体。分析比较了两轮实验背光成像质量。通过对次轮实验图像中铝、铜金属台阶灰度值曲线的分析求得X光的能量分别为49 keV和92 keV,这表明采用PIC数值模拟方法得到的X光能量更加符合实验结果。     

银吸收边附近X射线衰减系数测量

在北京同步辐射装置的4B7A中能X光束线上,光源能区为2.1~6.0keV,能量分辨大于5000,高次谐波小于0.1%,光源强度大于109光子/s。通过全能区多能点的透过率精确测量Ag样品质量厚度,然后采用Ag薄膜对单能X光子的透过率进行测量,给出了Ag薄膜在吸收边(3.4~3.9keV)的衰减系数。建立了Ag样品吸收边附近衰减系数同步辐射测量方法。通过不确定度分析给出衰减系数测量不确定度小于1%,填补了在该区间衰减系数的空白。     

X光胶片响应曲线的实验标定

 介绍了天津ⅢX光胶片在北京同步辐射源3W1B装置上进行绝对响应标定的一种实验方法。实验中采用快门控制曝光时间,标准探测器记录积分光强,从而得到胶片接收到的绝对光强,并用黑密度计扫描胶片得到光学黑密度。数据处理中通过对快门响应的标定和对光源分布不均匀性的处理来减小光强的不确定度。实验得到了胶片在1 keV和1.5 keV两个能点绝对光强与黑密度之间的绝对响应实验数据,并用Henke的理论公式拟合得到绝对响应曲线。     

软X射线KBA显微镜分辨力及其影响因素

为了对KBA显微镜的分辨能力进行准确计算,对KBA显微镜的分辨力和影响因素进行了研究,分析了衍射效应、几何像差、面形误差和粗糙度等因素对分辨力的影响,以此为基础建立了KBA显微镜的分辨力计算模型,并模拟了KBA显微镜的分辨力与视场的关系。用KBA显微镜获得了2.5 keV能量的X射线成像结果,中心视场范围的分辨力约为6 m。通过实验结果与模型模拟的对比,可得建立的模型对KBA显微镜分辨力与视场尺寸的关系的描述与实际测试的结果基本符合,并对不完善之处进行了分析。     

会聚X射线圆柱形直导管特性研究

计算了圆柱形直导管会聚区域的功率密度增益K和等效距离L_eq随导管长度和导管内径的变化值. 实验上测量了能量为8.04keV的X射线经过半径为0.54mm的直导管的K和L_eq以及会聚位置的光强分布, 并和计算结果进行了对比. 结果表明: 圆柱形直导管在小尺寸样品X射线衍射领域具有良好的应用前景.