利用强流ISOL束研究20Na的奇异衰变模式(英文)

北京放射性离子束装置（Beijing Radioactive Ion-beam Facility,BRIF）是基于在线同位素分离器技术的国家大科学平台。在BRIF装置上利用100 MeV的质子束轰击较厚的反应靶产生放射性核素;反应产物经离子源电离和在线分离,在线同位素分离段可引出100~300 keV的放射性核束,质量分辨率达20 000。在基金委科学仪器基础研究专项的支持下,建成了多用途的衰变实验终端,包括束流传输管道、通用靶室、带电粒子和γ探测器、集成电子学和数据获取系统等。利用100 MeV的质子束轰击MgO厚靶产生了流强高达1×105 pps的20Na放射性核束。通过高效率地同时测量β,γ和α,第一次直接观测到20Na非常稀有的β-γ-α衰变模式。Beijing Radioactive Ion-beam Facility(BRIF) has been commissioned as the national Radioactive Ion Beam(RIB) facility based on the Isotope Separator On Line(ISOL) technique since 2016. At BRIF, the radioactive nuclides are produced by the proton beam of 100 MeV bombarding a thick-target, the reaction products diffusing out of the target are ionized by an ion source and delivered to the online mass separator. In addition to the post-accelerated radioactive ion beams, BRIF can provide low-energy ISOL beams of 100 to 300 keV with a mass resolution of 20 000. A general-purpose decay station has been built including the ISOL beam transport line, a conventional reaction chamber, charge-particle and γ detectors with integrated electronics and data acquisition system. An intense 20Na ISOL beam up to 1×105 pps was produced by using the 100 MeV proton beam bombarding a MgO thick target. With high-efficiency measurements of β, γ and α simultaneously, very rare β-γ-α decay mode in 20Na has been directly observed for the first time in the present work.     

BRISOL铝同位素放射性核束的产生

北京放射性核束装置在线同位素分离器(BRISOL)采用100 MeV回旋加速器提供的最大200μA的质子束打靶在线产生放射性核束。在BRISOL上已经使用氧化钙靶、氧化镁靶产生了Na⁺、K⁺等放射性核束。为了产生铝同位素放射性核束,研发了碳化硅靶材,开展了碳化硅靶产生铝放射性核束的实验研究。在BRISOL装置上首次产生了铝同位素放射性核束,其中^26gAl⁺的束流强度为8.7×10⁷ pps,²³Al⁺的束流强度为2.2×10² pps,同时将BRISOL靶能承受的质子束流强提升至15。     

600MeV~(18)O ~(nat)Pb(厚靶)系统生成Hg同位素独立产额测量(Ⅰ)实验和技术

采用在束气相热色谱的Hg元素分离方法和特殊的探测技术，测量了600MeV(18)O束轰击厚天然铅靶生成的(180)Hg至(209)Hg计20余种放射性Hg同位素产物的独立截面，描写了实验装置、探测技术、γ谱分析以及从递次衰变子体的γ活性来提取Hg同位素生成截面的方法。     

BRISOL靶源的远控操作系统

北京放射性核束装置在线同位素分离器(Beijing Radioactive Ion-beam Facilities Isotope Separator On-line)利用回旋加速器提供的100 Me V高能质子束轰击靶材料产生放射性核束。高能质子束轰击靶材料产生的最高10~(14)n/s的中子及很强的γ射线会对靶附件的设备造成严重的活化。为了解决靶源系统设备的维护问题,靶源系统采用模块化设计。靶源系统共分为3个模块,每个模块具有独立的水冷、供电及电信号馈入。真空、水、电、气等可以伴随模块的插拔自动接通或者断开。各模块可以通过特制的吊钩远程抓取或者释放,借助监控系统,实现各个模块从靶源间到热室的远程转运。该系统已完成了安装和调试,并已投入使用。     

在20Na β延迟α衰变中观察到的新衰变道

用高能物理研究所直线加速器提供的35.5MeV质子轰击浓缩氖靶,得到了²⁰Na的β延迟α衰变谱,在谱中0.78MeV处观察到一个新峰,由粒子鉴别、粒子能谱和寿命测量确信,它是来自²⁰Na的β延迟α衰变中首次被观察到的低能α衰变道.     

BRISOL靶源的远控操作系统北大核心CSCD

北京放射性核束装置在线同位素分离器(Beijing Radioactive Ion-beam Facilities Isotope Separator On-line)利用回旋加速器提供的100 Me V高能质子束轰击靶材料产生放射性核束。高能质子束轰击靶材料产生的最高10^(14)n/s的中子及很强的γ射线会对靶附件的设备造成严重的活化。为了解决靶源系统设备的维护问题,靶源系统采用模块化设计。靶源系统共分为3个模块,每个模块具有独立的水冷、供电及电信号馈入。真空、水、电、气等可以伴随模块的插拔自动接通或者断开。各模块可以通过特制的吊钩远程抓取或者释放,借助监控系统,实现各个模块从靶源间到热室的远程转运。该系统已完成了安装和调试,并已投入使用。     

600MeV 18O+natPb(厚靶)系统生成Hg同位素独立产额测量(Ⅰ)实验和技术

采用在束气相热色谱的Hg元素分离方法和特殊的探测技术,测量了600MeV ¹⁸O束轰击厚天然铅靶生成的¹⁸⁰Hg至²⁰⁹Hg计20余种放射性Hg同位素产物的独立截面,描写了实验装置、探测技术、γ谱分析以及从递次衰变子体的γ活性来提取Hg同位素生成截面的方法.     

20Naβ延迟α衰变研究的新结果

以25及35.5MeV质子轰击氖靶,对²⁰Na的β延迟α衰变作了重新研究.实验中使用了以气体电离室作为ΔE探测器的新型粒子望远镜系统,在所测带电粒子谱的0.695MeV及0.907MeV处,首次观察到两个新峰.根据粒子鉴别、分支比和寿命测量,确信它们是来自²⁰Na的低能β延迟α衰变,由此修改了²⁰Na的衰变纲图和低激发态纲图,并讨论了它在天体物理研究中的意义.     

延迟质子先驱核~(33)Ar、~(49)Fe的实验研究

用65MeV的~(12)C束轰击~(24)Mg、~(40)Ca靶,通过(~(12)C,3n)反应,产生了延迟质子先驱核~(33)Ar及~(49)Fe,观测了它们的β~ 延迟质子谱,其主峰能量分别在3.28±0.07MeV与1.98±0.04MeV,截面分别为0.4±0.08μb与0.7±0.14μb,测得~(33)Ar的半衰期为167±24ms。     

ISOL靶－源中铀靶的放射性活度研究

用3种方法计算在线同位素分离器(ISOL)靶－源中铀靶在100MeV, 200μA强流质子束照射下产生的放射性核素活度及γ射线强度随时间的变化, 为铀靶的设计、更换及后期处理提供一定的设计依据.     

缺中子核素129Ce的(EC/β+)衰变

利用 10 2MeV16O6+束轰击同位素靶117Sn ,通过熔合蒸发 4n反应产生核素12 9Ce.由氦喷嘴快速带传输系统将反应产物送到低本底区 .通过化学分离来制备待测的Ce样品 ,与此同时用16O束轰击117Sn的两种相邻的同位素靶118Sn和116Sn ,并比较上述 3种反应中的产物来进一步区分元素Ce的不同的同位素 .结果一种半衰期为 4.1min的活性被鉴定为12 9Ce.基于X -γ -t和γ -γ -t符合测量 ,建议了包括 5 1条射线在内的12 9Ce的 (EC/ β+)衰变纲图 .其中 ,12 9Ce基态直接馈送到12 9La基态的份额 ( 2 6± 7) %是用观测到的12 9La衰变的 2 78.6keV的γ射线的生长和衰变曲线估计出来的 .另外还给出了用La Kα X射线和6 8.2keVγ射线开门的γ谱以及典型的衰变γ射线的时间谱     

120Ba的β衰变

用68MeV的¹⁶O束轰击2mg/cm²的¹⁰⁶Cd靶产生¹²⁰Ba再把它氟化,送入氦喷嘴离子源.在线质量分离的¹²⁰Ba的衰变性质被γ-X,γ-γ和γ-β符合测量.其半衰期为24±2S,总衰变能Q_EC=5.0±0.3MeV,并获得了简单的¹²⁰Ba的衰变纲图.     

~(20)Mg β衰变谱学与~(15)O(α,γ)~(19)Ne反应（英文）

~(15)O(α,γ)~(19)Ne(p,γ)~(20)Na反应链是高温CNO循环向快速质子俘获过程突破的一条关键路径,相关的反应率输入量可通过~(20)Mg的β衰变可布居~(19)Ne共振态并测量其衰变性质来获得。通过高效率高精度地测量~(20)Mgβ衰变中产生的质子与γ射线得到了~(20)Mg衰变的详细信息,并构建了完整的衰变纲图,还进行了~(19)Ne 4 033 keV共振态衰变性质的探索,获得了该态在~(20)Mgβ衰变中被布居的分支比上限。通过比~(20)Mg和~(20)O镜像能级跃迁的结果确认了同位旋非对称性,为检验相关理论模型提供了精确的实验数据。对于突破路径中有重要影响的~(19)Ne 4 033 keV共振态的性质,有待更高统计的实验进一步研究。     

低能质子束产生感生放射性的蒙特卡罗模拟

质子束轰击探测器产生的感生放射性核素,将使探测器成为一个典型的外照射辐射源,针对感生放射性核素种类、活度的计算有利于辐射防护工作的开展。使用FLUKA蒙特卡罗程序,研究了低能质子束（20 MeV以内）轰击三种探头材料（铜、钽、钨）产生的感生放射性问题,得到探头材料在一定照射时间下的放射性核素活度及指定冷却时间后的剂量水平。研究结果表明,质子束轰击铜探头产生感生放射性的能量阈值最低（4~5 MeV）,而钨、钽探头与质子束产生感生放射性的能量阈值较高。相同照射时间下的钨、钽探头产生感生放射性总活度远低于铜探头,在冷却1 h后其放射性总活度降至最低。     

20 Na的β+延发α粒子测量

利用兰州放射性次级束流线提供的^20Na束流,通过^20Na→^β^ ^20Ne*→^16O α过程,测量了^20Na的衰变半衰期T1／2及衰变α粒子能谱。结果表明,除了Ed≥2.688MeV的9条较高激发能级的衰变α粒子外,实验中还观察到衰变能量Ed为0.890和1.054MeV,1.991MeV,2.424和2.457MeV的^20Ne低激发能级的3条α谱线。     

600MeV ~(18)O+~(nat)Pb(厚靶)系统生成Hg同位素独立产额测量(Ⅱ)结果与分析

报道了600MeV（18）O轰击（nat）Ph（厚靶）生成的质量数在180—209之间的Hg同位素产物独立截面的测量结果．通过与600MeV质子轰击天然铅靶生成Hg同位素产额分布的比较，讨论了几个质量区段Hg同位素的生成机制．测量结果也与相对论重离子碎裂反应双质子移出道的产额分布进行了比较．结果表明，中能重离子与中子较富集靶核组成的反应系统对生成丰中子类靶余核具有较明显的优势．     

中能8B和9C与Si反应总截面的测量

能量为75MeV/u的¹²C初级束轰击2mm厚的初级Be靶,并利用RIBLL从弹核碎片中分离出54.2MeV/u质子滴线核束8B和61.1MeV/u的⁹C,再轰击Si靶,用透射法测量了它们与Si的反应总截面σ_R.并应用Glauber模型进行理论计算,分析结果表明⁸B和⁹C都可能具有质子晕结构.     

600MeV 18O+natPb(厚靶)系统生成Hg同位素独立产额测量(Ⅱ)结果与分析

报道了600MeV ¹⁸O轰击^natPh(厚靶)生成的质量数在180—209之间的Hg同位素产物独立截面的测量结果.通过与600MeV质子轰击天然铅靶生成Hg同位素产额分布的比较,讨论了几个质量区段Hg同位素的生成机制.测量结果也与相对论重离子碎裂反应双质子移出道的产额分布进行了比较.结果表明,中能重离子与中子较富集靶核组成的反应系统对生成丰中子类靶余核具有较明显的优势.     

由58Fe 和209Bi 熔合后的相关衰变过程得到的109号元素的证据

本文报导了合成109号元素的实验。用能量为4.95,5.05和5.15MeV/u 的~(58)Fe 束轰击~(209)Bi 靶,研究了全熔合产物衰变模式的特性。总辐照剂量为7×10~(17)粒子。所用的实验方法是:用静电场速度过滤器在飞行过程中分离向前方向成峰的反应产物,经过飞行时间装置后注入到位置灵敏固态探测器中,测量其动能,估算出质量、入射的时间和位置。以所有的出射粒子的能量和时间来记录很有限的反应产物发生级联α粒子和(或)自发裂变的继发衰变。在5.15 MeV/u 时的一个特别的衰变过程是:在5ms 和22ms 先分别发射两个α粒子,最后,在13s 后发生自发裂变。第一个α粒子的动能为11.10±0.04MeV。对各种可能的解释进行了详细的分析,例如纯属偶然的信号相关,转移反应产物的衰变和从能量上看允许的余核蒸发等。最后表明质量数为266的109号元素的同位素、即全熔合后的单中子蒸发道、从统计的观点看是最好的指定。本文同时也讨论了合成新元素的前景。     

内转换效应在稀土区丰中子新核素鉴别中的应用

用14MeV中子轰击天然镱靶,通过¹⁷⁶Yb(n,2p)反应产生了新核素¹⁷⁵Er的活性.由于丰中子核¹⁷⁵Er衰变γ跃迁有较大的内转换系数,因而伴随其衰变产生了较强子核Tm的特征X射线,因此,本工作借助于X-γ-t,γ-γ-t符合测量技术并结合对反应道的分析,成功地从复杂反应产物中鉴别出稀土新丰中子同位素¹⁷⁵Er的活性,并首次建议了该核素的部分衰纲图.