活性靶探测器鉴别熔合反应的研究

发布时间：2020-07-26 18:04

【摘要】：丰中子核素间的熔合反应是解释超暴现象C点火的重要机制。对于这种放射性束流实验,传统探测技术因为效率低而无法达到天体物理能区截面测量的要求。活性靶技术因为高探测效率的优势而开始代替传统实验技术用来研究丰中子核素熔合反应。本文通过使用Geant4模拟~(13)C+~(12)C的熔合反应与弹性散射,来分析活性靶探测器的事件鉴别能力进而讨论其熔合截面最低能量极限。第一部分先采用美国阿贡实验室(Argonne National Laboratory,简称ANL)的多重采样电离室(Multi-Sampling Ionization Chamber,简称MUSIC)读出方法,在2×10~4 Pa的甲烷(CH_4)和入射粒子能量E_(cm)=13.6 MeV条件下研究时间投影室(Time Projection Chamber,简称TPC)中~(13)C+~(12)C体系的弹性散射和熔合反应事件特征。总结和发展四个鉴别弹性散射与熔合反应事件的判据:反应点后射程,读出平面双重点火,峰后平台以及电子漂移方向多重信号。本文分别探究了这些鉴别判据的作用范围与局限性,并计算出弹性散射与熔合反应事件的误判率及其对应的误判截面。最后分析了10~4 Pa的气压和入射粒子能量E_(cm)=5.3 MeV时的TPC与MUSIC对弹性散射与熔合反应事件的鉴别能力以及误判截面对熔合截面测量的影响。第二部分介绍采用同样读出结构的48路TPC对~(16)O+~(40)Ar熔合反应的截面测量实验,讨论ANL小组所使用的MUSIC读出方法对于入射粒子轻于靶粒子的反应系统时的熔合反应与弹性散射事例的鉴别能力。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O571.5
【图文】：

1.1.1 X 射线暴X 射线暴是研究中子星结构的重要途径，分为 I 型和 II 型[1]。其中大多数是 I 型 X 射线暴，特征是每一次爆发时光度会急剧地增加达到峰值后再缓慢下降。I 型 X 射线暴主要发生位于 LMXB（Low Mass X-Ray Binary）中。LMXB由一个致密天体（如中子星等）和一个伴星（如主序星或者红巨星等）组成。当伴星体积超出洛希瓣（在某天体洛希瓣范围内的物质会受到此天体的引力作用作环绕运动）范围之外，其外围物质会摆脱伴星的引力约束而被中子星吸引，如图 1.1（左）。中子星将持续地吸积伴星上的氢和氦。这些被吸积的物质在中子星强引力场中加速获得很高的动能，它们达到中子星表面，使得中子星表面温度不断升高，物质密度持续增加，最终导致氢和氦通过热 CNO（碳氮氧）循环与 3-α 反应发生不可控的爆发性燃烧，中子星表面会在几秒至十几秒时间内释放高达 1039ergs 的能量（相当于太阳 3 天内发出光的能量）。

离子核反应分类[12]离子核反应使用半经典模型描述，可以根据入射离子和 ρ 从大到小分为以下几种（示意图见图 1.3）： 很大，即 ρ 大于入射离子与靶粒子半径之和（R1+R2）力作用，只有库仑力，只能发生弹性散射（卢瑟福散射激发）。 约等于 R1+R2，此时核力开始参与相互作用。发生了直反应，电荷改变反应等。 小于 R1+R2，此时核力的影响更大。两个粒子间的反应个阶段被称为深度非弹性散射。 远小于 R1+R2，两个粒子在核力作用下形成一个复合核。此过程被称为熔合反应。

称此过程为复合核的粒子蒸α 粒子和 γ 光子等，如质心系能量 3 M离子之间有库仑相互作用和原子核间的库仑静电势与核力势共同作用形成的，者叠加得到库仑势垒，如图 1.4 所示。 Vb和 rb。原子核需要足够的动能克服合在一起。因此库仑位垒决定了熔合截

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王东玺;贾会明;林承键;马楠茹;孙立杰;潘敏;杨峰;徐新星;杨磊;张焕乔;;近垒及垒下能区~(32)S+~(154)Sm体系熔合反应研究[J];中国原子能科学研究院年报;2016年00期

2 刘祖华;阮明;张焕乔;杨峰;林承键;吴岳伟;;弱束缚弹核引起的部分熔合反应[J];中国原子能科学研究院年报;2005年00期

3 张立;冷熔合反应合成超重元素的进展[J];原子核物理评论;2001年02期

4 林承键,许谨诚,张焕乔,刘祖华,杨峰;~ (19)F+~(208)Pb“阈异常”和熔合反应异常之间的联系[J];中国原子能科学研究院年报;1998年00期

5 孙乾;上官丹骅;包景东;;五参数哑铃模型中核熔合反应的新奇不稳定度[J];原子核物理评论;2014年01期

6 冯兆庆,张丰收,李文飞,靳根明;库仑位垒附近熔合反应的研究(英文)[J];高能物理与核物理;2005年01期

7 刘祖华;张焕乔;许谨诚;徐侃;吕俊;阮明;;垒下熔合反应耦合道模型的实验检验[J];中国原子能科学研究院年报;1990年00期

8 田俊龙;吴锡真;李祝霞;;熔合反应中动力学势垒的研究[J];中国原子能科学研究院年报;2005年00期

9 阎辰;用于测量熔合反应产物的反冲质量谱仪[J];物理;1983年08期

10 贾会明;林承键;杨磊;徐新星;马南茹;孙立杰;杨峰;吴振东;张焕乔;刘祖华;王东玺;;一种分析熔合反应中正Q值中子转移道效应的自洽方法[J];中国原子能科学研究院年报;2015年00期

相关会议论文 前10条

1 王宁;;重离子熔合反应的动力学核-核势[A];全国第18次原子、原子核物理研讨会暨全国近代物理研究会第十一届学术年会论文集[C];2010年

2 梁国照;郑纪文;李光伟;白兴平;马骏;尹淑芝;;~(12)C+~(12)C全熔合反应的研究[A];第五次核物理会议资料汇编（中册）[C];1982年

3 刘祖华;;弱束缚弹核引起的熔合反应[A];2005年全国核反应会议论文摘要集[C];2005年

4 刘祖华;;重离子垒下熔合反应研究新进展[A];第八届全国核物理会议文摘集（下册）[C];1991年

5 贾会明;林承键;张焕乔;刘祖华;杨峰;徐新星;贾飞;吴振东;安广朋;张春雷;喻宁;白春林;;利用背角准弹散射抽取势垒外部核势的表面弥散参数[A];二00九全国核反应会暨生物物理与核物理交叉前沿研讨会论文摘要集[C];2009年

6 李剑峰;徐瑚珊;李文飞;左维;李君清;王楠;赵恩广;;熔合反应双核系统核子交换驱动势[A];The Reaction of Unstable Nuclei--Proceedings of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];2002年

7 陈宝秋;马中玉;;超重核结构和熔合反应(英文)[A];第十届全国中高能核物理大会暨第五届全国中高能核物理专题研讨会论文摘要集[C];2004年

8 赵恩广;周善贵;李君清;左维;王楠;;合成超重核的重离子熔合反应与双核模型[A];第十一届全国中高能核物理大会暨第六届全国中高能核物理专题研讨会会议手册[C];2006年

9 张焕乔;刘祖华;吴岳伟;林承键;杨峰;阮明;;~6Li+~(208)Pb的近垒熔合激发函数[A];The Reaction of Unstable Nuclei--Proceedings of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];2002年

10 贾会明;林承键;张焕乔;刘祖华;杨峰;徐新星;杨磊;包鹏飞;孙立杰;马南茹;;近垒能区~(32)S+~(94)Zr熔合反应研究[A];中国原子能科学研究院年报 2013[C];2014年

相关博士学位论文 前6条

1 刘敏;Skyrme能量密度泛函在核基态性质的研究以及熔合反应中的应用[D];中国原子能科学研究院;2006年

2 田俊龙;重离子熔合反应和强阻尼反应的输运理论研究[D];中国原子能科学研究院;2007年

3 王兵;近库仑位垒重离子熔合反应动力学的系统研究[D];郑州大学;2016年

4 王宁;量子分子动力学模型的发展及其在低能重离子反应中的应用[D];中国原子能科学研究院;2003年

5 张进娟;重离子熔合反应中蒸发残余截面的理论计算[D];南京大学;2012年

6 蒋翔;重离子熔合、碎裂反应的量子输运理论研究[D];北京师范大学;2015年

相关硕士学位论文 前5条

1 季炼程;活性靶探测器鉴别熔合反应的研究[D];中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所);2018年

2 席宇荣;核势对耦合道效应影响的理论研究[D];辽宁师范大学;2018年

3 秦玉娇;重离子熔合反应中穿透系数与有效质量研究[D];广西师范大学;2013年

4 孙清;量子内部多重反射法的理论探讨和验证[D];中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所);2016年

5 姜永英;应于量子分子动力学模型研究核—核相互作用势的动力学效应[D];广西师范大学;2010年

本文编号：2771113