Tài liệu Nghiên cứu cấu trúc hạt nhân

LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn Lêi c¶m ¬n §Ó hoµn thµnh hÕt kho¸ häc cao häc vµ lµm luËn v¨n tèt nghiÖp, t«i xin bµy tá lßng biÕt ¬n s©u s¾c cña m×nh tíi tÊt c¶ c¸c thÇy c« gi¸o trong Khoa VËt Lý vµ Phßng Sau §¹i Häc-Tr−êng §¹i Häc Khoa Häc Tù Nhiªn-§¹i Häc Quèc Gia Hµ Néi, ®Æc biÖt lµ c¸c thÇy ë Bé m«n VËt Lý H¹t Nh©n ®· tËn t×nh truyÒn ®¹t cho t«i nh÷ng kiÕn thøc v« cïng quý b¸u vµ tËn t×nh gióp ®ì t«i trong qu¸ tr×nh häc tËp t¹i tr−êng, trong ®ã ThÇy Ph¹m §×nh Khang lµ ng−êi ®· trùc tiÕp h−íng dÉn t«i trong qu¸ tr×nh lµm luËn v¨n tèt nghiÖp. T«i còng xin bµy tá lßng biÕt ¬n s©u s¾c tíi Ban l·nh ®¹o ViÖn Nghiªn Cøu H¹t Nh©n §µ L¹t vµ Phßng VËt Lý-§iÖn Tö H¹t Nh©n, n¬i t«i ®· lµm thùc nghiÖm ®o ®¹c vµ xö lý sè liÖu trong b¶n luËn v¨n. Qua ®©y t«i còng xin ch©n thµnh c¶m ¬n tíi tÊt c¶ c¸c b¹n trong líp cao häc VËt Lý kho¸ 2004-2006 vµ c¸c b¹n trong nhãm chuyªn ngµnh VËt Lý H¹t Nh©n, nh÷ng ng−êi ®· gióp ®ì t«i trong qu¸ tr×nh häc tËp. §ång thêi t«i còng xin göi lêi c¶m ¬n tíi b¹n bÌ vµ gia ®×nh ®· ®éng viªn t«i trong suèt qu¸ tr×nh häc tËp. Hµ Néi ngµy th¸ng 06 n¨m 2006. NguyÔn Xu©n Kiªn Líp cao häc vËt lý 1 ngµnh vËt lý h¹t nh©n LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn môc lôc Ch−¬ng I Mét sè ®Æc tr−ng trung b×nh cña h¹t nh©n ë tr¹ng th¸i kÝch thÝch vµ sù ph¸t triÓn cña ph−¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng (SACP) ……………………………………………………………………………….. 5 I.1. TÝnh to¸n c−êng ®é chuyÓn dêi nèi tÇng …………………………………5 I.2. Mét sè ®Æc trung trung b×nh vÒ cÊu tróc h¹t nh©n………………………...6 I.2.1. MËt ®é møc h¹t nh©n……………………………………………………6 I.2.2. §é réng møc vµ hµm lùc ……………………………………………...10 I.3. C¸c ph−¬ng ph¸p ghi ®o gamma kinh ®iÓn vµ vÊn ®Ò ph«ng……………14 I.4. Sù xuÊt hiÖn vµ ph¸t triÓn cña ph−¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng ………………………………………………………………………..15 Ch−¬ng II HÖ ®o céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng t¹i lß ph¶n øng h¹t nh©n §µ L¹t ……………………………………………………………………….16 II.1. HÖ thèng dÉn dßng n¬tron ……………………………………………..16 II.2. HÖ thèng ®ãng më kªnh dÉn dßng n¬tron sè 3 …...……………………17 II.3. HÖ thèng n©ng vµ di chuyÓn ®Çu dß cña hÖ ®o SACP ………………….18 II.4. C¸c khèi chuÈn trùc, dÉn dßng vµ che ch¾n bøc x¹ ……………………19 II.5. HÖ ®o c«ng biªn ®é c¸c xung trïng phïng t¹i lß ph¶n øng h¹t nh©n §µ L¹t …………………………………………………………………………...21 II.5.1. S¬ ®å khèi cña hÖ ®o SACP ………………………………………….21 II.5.2. Nguyªn t¾c lµm viÖc cña hÖ ®o SACP ……………………………….23 Ch−¬ng III. Lý thuyÕt x©y dùng s¬ ®å møc …………………………………29 III.1. Phæ tæng vµ phæ vi ph©n ………………………………………………29 III.1.1. Phæ tæng……………………………………………………………..29 III.1.2. Phæ vi ph©n ………………………………………………………….30 III.2. VÊn ®Ò hiÖu suÊt ghi cña detector …………………………………….31 III.3. ThuËt to¸n x©y dùng s¬ ®å møc ………………………………………34 III.3.1. ThuËt to¸n x©y dùng s¬ ®å møc nhê ph−¬ng ph¸p SACP …………..34 III.3.2. X©y dùng s¬ ®å ph©n r· dùa trªn sè liÖu tõ ph¶n øng (n,2γ) vµ (n,γ)..35 Líp cao häc vËt lý 2 ngµnh vËt lý h¹t nh©n LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn III.3.3. X¾p xÕp vµo s¬ ®å c¸c møc chuyÓn dêi quan s¸t ®−îc trong ph¶n øng (n,γ) mµ kh«ng quan s¸t ®−îc trong ph¶n øng (n,2γ)………………………..36 III.3.4. X¸c ®Þnh thø tù chuyÓn dêi trong c¸c chuyÓn dêi nèi tÇng ®¬n lÎ…..37 III.3.5. TÝnh to¸n sù c©n b»ng c−êng ®é chuyÓn dêi ë tr¹ng th¸i kÝch thÝch ®ñ lín……………………………………………………………………………38 III.3.6. X¾p xÕp c¸c chuyÓn dêi tõ ph¶n øng (n,γ) mµ chóng kh«ng ®−a ®−îc vµo s¬ ®å møc cña ph¶n øng (n,2γ)………………………………………….38 Ch−¬ng IV KÕt qu¶ thùc nghiÖm ……………………………………………40 IV.1. X©y dùng ®−êng cong hiÖu suÊt ghi …………………………………..40 IV.2. KÕt qña thùc nghiÖm ®èi víi Cl36……………………………………...42 IV.2.1. §−êng chuÈn n¨ng l−îng …………………………………………...42 IV.2.2. Phæ tæng vµ phæ vi ph©n …………………………………………….44 IV.3. KÕt qña thùc nghiÖm ®èi víi Ti49……………………………………...47 IV.3.1. §−êng chuÈn n¨ng l−îng …………………………………………...47 IV.3.2. Phæ tæng vµ phæ vi ph©n …………………………………………….49 KÕt LuËn …………………………………………………………………….53 Tµi liÖu tham kh¶o …………………………………………………………. 54 Phô lôc ………………………………………………………………………57 Líp cao häc vËt lý 3 ngµnh vËt lý h¹t nh©n LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn Më §Çu ViÖc nghiªn cøu cÊu tróc cña c¸c h¹t nh©n lµ mét lÜnh vùc rÊt khã kh¨n vµ phøc t¹p c¶ viÖc ®o ®¹c thùc nghiÖm vµ tÝnh to¸n b»ng lý thuyÕt ®Æc biÖt lµ khi nghiªn cøu c¸c h¹t nh©n cã n¨ng l−îng kÝch thÝch trong vïng 4 MeV tíi Bn. Cã nhiÒu c¸ch kh¸c nhau ®Ó nghiªn cøu vÒ cÊu tróc h¹t nh©n ch¼ng h¹n nh− th«ng qua c¸c ph¶n øng h¹t nh©n hoÆc th«ng qua ph©n r· phãng x¹ cña chÝnh h¹t nh©n ®−îc nghiªn cøu. Trong khu«n khæ cña b¶n luËn v¨n nµy t«i ®· tiÕn hµnh thu thËp sè liÖu chuyÓn dêi gamma nèi tÇng cña h¹t nh©n Cl36 ®−îc t¹o thµnh tõ ph¶n øng Cl35(n,2γ)Cl36 vµ Ti49 ®−îc t¹o thµnh tõ ph¶n øng Ti48(n,2γ)Ti49 th«ng qua ph¶n øng (n,2γ) nhê ph−¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng (SACP). HÖ ®o céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng (SACP) t¹i §µ L¹t thu thËp d÷ liÖu d−íi ®Ó l−u tr÷ vµ xö lý b»ng m¸y tÝnh. Ph−¬ng ph¸p nµy cã −u ®iÓm lµ gi¶m ph«ng rÊt lín vµ tû sè diÖn tÝch ®Ønh trªn ph«ng cao h¬n h¼n so víi c¸c lo¹i phæ kÕ th«ng th−êng. HÖ phæ kÕ céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng ®· ®−îc l¾p ®Æt vµ ®i vµo ho¹t ®éng t¹i viÖn nghiªn cøu h¹t nh©n §µ L¹t tõ th¸ng 08/2005 vµ nhãm nghiªn cøu t¹i ®©y vÉn ®ang tiÕp tôc c¶i tiÕn hÖ ®o ®Ó n©ng cao chÊt l−îng c¸c phÐp ®o. Môc ®Ých cña luËn v¨n lµ t×m hiÓu vÒ ph−¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng t¹i lß ph¶n øng h¹t nh©n §µ L¹t, sö dông hÖ ®o nãi trªn ®Ó tiÕn hµnh nghiªn cøu thùc nghiÖm víi c¸c bia Cl35, Ti48 nh»m thu ®−îc c¸c phæ tæng, phæ vi ph©n øng víi c¸c ®Ønh tæng cã diÖn tÝch lín, x©y dùng s¬ ®å ph©n r· vµ tÝnh to¸n c−êng ®é chuyÓn dêi nèi tÇng ®èi víi hai h¹t nh©n trªn. Líp cao häc vËt lý 4 ngµnh vËt lý h¹t nh©n LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn Ch−¬ng I Mét sè ®Æc tr−ng trung b×nh cña h¹t nh©n ë tr¹ng th¸i kÝch thÝch vµ sù ph¸t triÓn cña ph−¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng. Trong ch−¬ng nµy sÏ giíi thiÖu mét sè m« h×nh lý thuyÕt kh¸c nhau ®Ó tÝnh mét sè ®Æc tr−ng trung b×nh cña h¹t nh©n ë tr¹ng th¸i kÝch thÝch nh− c−êng ®é chuyÓn dêi γ nèi tÇng, mËt ®é møc, ®é réng møc vµ hµm lùc. Ngoµi ra trong ch−¬ng nµy còng giíi thiÖu mét sè −u nh−îc ®iÓm cña c¸c hÖ phæ kÕ gamma kh¸c nhau vµ sù ph¸t triÓn cña hÖ phæ kÕ céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng. I.1. TÝnh to¸n c−êng ®é chuyÓn dêi nèi tÇng. VÊn ®Ò tÝnh to¸n c−êng ®é chuyÓn dêi nèi tÇng ®· ®−îc ®Ò cËp ®Õn trong c¸c luËn ¸n cña Sukhovoj A.M., Ph¹m §×nh Khang [a]... Tãm l−îc néi dung cña vÊn ®Ò ®ã nh− sau: C−êng ®é chuyÓn dêi nèi tÇng Iγγ liªn quan gi÷a møc ban ®Çu i vµ møc cuèi f qua tr¹ng th¸i trung gian g theo ®−îc biÓu diÔn b»ng c«ng thøc sau: iγγ (Eγ , EC ) = Γig (Eγ )Γgf (EC − Eγ ) Γi Γ f (1.1) víi Γig vµ Γgf lµ ®é réng phãng x¹ riªng phÇn cña c¸c chuyÓn dêi γ cña tr¹ng th¸i ®Çu vµ cuèi. Γi vµ Γf lµ ®é réng phãng x¹ toµn phÇn cña tr¹ng th¸i ®Çu vµ tr¹ng th¸i cuèi. Eγ, (EC-Eγ) lµ n¨ng l−îng chuyÓn dêi s¬ cÊp, vµ n¨ng l−îng chuyÓn dêi thø cÊp. NÕu coi møc l lµ møc trung gian ®−îc t¹o nªn bëi c¸c chuyÓn dêi s¬ cÊp cã n¨ng l−îng n»m trong kho¶ng tõ Eγ ®Õn Eγ + ∆E th× c−êng ®é chuyÓn dêi tæng céng sÏ lµ: l Γig (Eγ )Γgf (EC − Eγ ) g =1 Γi Γg ∆I γγ = ∑ iγγ (Eγ , EC ) = ∑ (1.2) V× trong thùc nghiÖm kh«ng x¸c ®Þnh ®−îc trùc tiÕp ®−îc thø tù chuyÓn dêi cña c¸c l−îng tö γ, nªn chuyÓn dêi víi n¨ng l−îng (EC-Eγ) cã thÓ lµ Líp cao häc vËt lý 5 ngµnh vËt lý h¹t nh©n LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn chuyÓn dêi s¬ cÊp, cßn chuyÓn dêi cã n¨ng l−îng Eγ lµ chuyÓn dêi thø cÊp. Khi ®ã, c−êng ®é ph©n r· γ nèi tÇng tæng céng lµ mét trong hai chuyÓn dêi cã n¨ng l−îng EC : ∆I γγ (Eγ , EC ) = 1 ⎡ l Γig (Eγ )Γgf (EC − Eγ ) l Γih (EC − Eγ )Γhf (Eγ )⎤ +∑ ⎥ ∑ ⎢∑ 2 ⎣⎢ g =1 Γi Γg Γi Γh h=1 ⎦⎥ (1.3) NÕu tÝnh ®Õn hÖ thøc: l = ∫ ρ(E g )dE g vµ k = ∫ ρ(E h dE h ) th× ta thu ®−îc: ∆E ∆E ( ) ∆I γγ E γ , E C = ( ) ( ) ( ) ( ) ⎤ Γih E C − E γ Γh E γ ∆E ⎡ Γig E γ Γgf E C − E γ ρg + ρh ⎥ ⎢ ∑ 2 Γi Γg Γi Γh ⎥⎦ ⎣⎢ (1.4) víi h lµ chØ sè cña møc trung gian t¹o nªn bëi chuyÓn dêi s¬ cÊp víi n¨ng l−îng (EC - Eγ) vµ <ρ> lµ mËt ®é møc trung b×nh trong kho¶ng n¨ng l−îng ∆E. trong thùc nghiÖm, gi¸ trÞ ∆Iγγ(Eγ,EC) t−¬ng øng víi diÖn tÝch phæ vi ph©n trong kho¶ng n¨ng l−îng ∆E. Tæng c¸c gi¸ trÞ ∆Iγγ(Eγ,EC) theo c¸c møc trung gian kh¶ dÜ g vµ h ®−îc ký hiÖu lµ Iγγ. VËy Iγγ lµ tæng c−êng ®é cña tÊt c¶ c¸c ph©n r· γ nèi tÇng gi÷a tr¹ng th¸i compound i vµ tr¹ng th¸i cuèi f. Tõ biÓu thøc (1.4), ta dÔ dµng thÊy r»ng c−êng ®é tæng céng cña c¸c ph©n r· γ nèi tÇng ®−îc x¸c ®Þnh b»ng tÝch ®é réng phãng x¹ riªng phÇn víi mËt ®é møc d−íi n¨ng l−îng liªn kÕt cña n¬tron trong h¹t nh©n. Nh− vËy, ®Ó tÝnh gi¸ trÞ c−êng ®é cña ph©n r· nèi tÇng gi÷a tr¹ng th¸i compound vµ mét møc cuèi, cÇn ph¶i tÝnh gi¸ trÞ mËt ®é møc h¹t nh©n ë n¨ng l−îng ®· biÕt víi c¸c sè l−îng tö cô thÓ vµ ®é réng phãng x¹ riªng phÇn cña chuyÓn dêi gi÷a hai møc ®ã. I.2. Mét sè ®Æc trung trung b×nh vÒ cÊu tróc h¹t nh©n. I.2.1. MËt ®é møc h¹t nh©n. VÊn ®Ò mËt ®é møc h¹t nh©n ®· ®−îc Sokolov Iu.P. tr×nh bµy trong.... D−íi ®©y lµ quan ®iÓm chÝnh cña t¸c gi¶ vÒ vÊn ®Ò nµy: ViÖc m« t¶ mËt ®é møc tr¹ng th¸i h¹t nh©n víi c¸c ®Æc tr−ng l−îng tö x¸c ®Þnh lµ mét trong nh÷ng c«ng viÖc chÝnh cña vËt lý h¹t nh©n. HiÖn nay, Líp cao häc vËt lý 6 ngµnh vËt lý h¹t nh©n LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn viÖc tÝnh to¸n mËt ®é møc tr¹ng th¸i cña h¹t nh©n ®−îc thùc hiÖn b»ng mét sè ph−¬ng ph¸p sau ®©y: * Ph−¬ng ph¸p tæ hîp: Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc dùa trªn viÖc gi¶i bµi to¸n trÞ riªng, chóng ta sÏ thu ®−îc mËt ®é møc cña h¹t nh©n (sè tr¹ng th¸i trong mét kho¶ng n¨ng l−îng) nhê viÖc gi¶i bµi to¸n trÞ riªng nµy. Halmintonian cña h¹t nh©n cã d¹ng: Hˆ = Hˆ sp + Hˆ pair + Hˆ q (1.5) Víi Ĥ sp lµ thÕ h¹t nh©n mét h¹t m« t¶ tr−êng trung b×nh cña hÖ c¸c nucleon. Ĥ pair lµ phÇn t−¬ng t¸c cÆp trong kªnh h¹t-h¹t dÉn ®Õn t−¬ng quan cÆp d¹ng siªu ch¶y. Ĥ q lµ phÇn t−¬ng t¸c thÆng d− trong kªnh h¹t-lç trèng. Ph−¬ng ph¸p nµy cho phÐp tÝnh to¸n mËt ®é møc ë n¨ng l−îng kÝch thÝch bÊt kú trªn c¬ së ®· biÕt Hamiltonian cña h¹t khi nghiªn cøu c¸c tr¹ng th¸i kÝch thÝch thÊp. Tuy nhiªn, viÖc gi¶i ph−¬ng tr×nh nµy trªn thùc tÕ lµ rÊt khã. * Ph−¬ng ph¸p nhiÖt ®éng häc : Ph−¬ng ph¸p nµy dùa trªn viÖc x¸c ®Þnh entropi cña hÖ. NÕu chóng ta gi¶ thiÕt h¹t nh©n lµ mét hÖ c¸c h¹t c« lËp vµ ®−îc ®Æc tr−ng b»ng M+1 tÝch ph©n chuyÓn ®éng (M lµ sè th«ng sè tù do), th× sù liªn hÖ gi÷a mËt ®é tr¹ng th¸i P cña hÖ vµ entropi S cña hÖ ®−îc biÔu diÔn b»ng c«ng thøc sau: ⎤ ⎡ S (q ) P(q ) = exp ⎢ ⎥ 1 / 2 ( M + 1) / 2 ∆ ⎥⎦ ⎢⎣ (2π ) (1.6) §Ó x¸c ®Þnh P(q), ta cÇn x¸c ®Þnh entropi cña hÖ, nh−ng ®Ó lµm ®iÒu nµy ta cÇn ph¶i biÕt phæ tr¹ng th¸i cña hÖ (gi¶i bµi to¸n trÞ riªng víi Hamiltonian). Do vËy, biÓu thøc (1.6) kh«ng thÓ lµm c¬ së ®Ó tÝnh chÝnh x¸c gi¸ trÞ cña mËt ®é møc. * Ph−¬ng ph¸p b¸n vi m« : Líp cao häc vËt lý 7 ngµnh vËt lý h¹t nh©n LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn Ph−¬ng ph¸p nµy dùa trªn mét sè gi¶ thiÕt ®Ó lµm ®¬n gi¶n vÊn ®Ò h¬n: VÝ dô coi h¹t nh©n nãi trªn nh− mét hÖ h¹t khÝ tu©n theo ph©n bè Fermi. Trong nh÷ng mÉu lý thuyÕt nµy, ng−êi ta chó ý tíi c¸c hiÖn t−îng kh¸c nhau kh«ng liªn quan tíi tÝnh thèng kª nh− sù t−¬ng t¸c cÆp vµ dao ®éng bÒ mÆt cña h¹t nh©n. Víi nh÷ng gi¶ thiÕt vÒ h¹t nh©n nh− mét hÖ khÝ tu©n theo ph©n bè Fermi, th× mËt ®é møc tr¹ng th¸i kÝch thÝch ®−îc x¸c ®Þnh lµ hµm cña n¨ng l−îng kÝch thÝch E víi hai th«ng sè a vµ σ [2]. Sù phô thuéc cña mËt ®é møc vµo n¨ng l−îng kÝch thÝch vµ spin cã d¹ng: 2 ⎛ ( J + 1 / 2) ⎞ ⎟ (2J + 1)exp⎜⎜ 2 aE − (2σ )2 ⎟⎠ ⎝ ρ(E, J ) = 24 2σ 3 a 1 / 4 E 5 / 4 (1.7) cßn mËt ®é møc toµn phÇn phô thuéc vµo n¨ng l−îng theo c«ng thøc: ρ(E ) = ( exp 2 aE ) 12 2σa 1 / 4 E 5 / 4 (1.8) víi a lµ th«ng sè mËt ®é møc, σ2 lµ th«ng sè phô thuéc spin vµ ®−îc tÝnh nh− sau: σ2 = 6 π2 aE m 2 (1.9) C¸c sè liÖu thùc nghiÖm vÒ mËt ®é møc céng h−ëng n¬tron hay chÝnh x¸c h¬n lµ c¸c sè liÖu vÒ kho¶ng c¸ch trung b×nh D gi÷a c¸c céng h−ëng lµ th«ng tin trùc tiÕp kiÓm tra sù ®óng ®¾n cña c«ng thøc (1.7). ViÖc so s¸nh thùc nghiÖm lËp tøc chøng tá r»ng sù phô thuéc nãi trªn cÇn bæ sung thªm nh÷ng hiÖu øng kh«ng liªn quan tíi c¸c gi¶ thiÕt thèng kª: - HiÖu øng cÆp nucleon. - HiÖu øng líp [10]. C¸c sè liÖu thùc nghiÖm vÒ th«ng sè mËt ®é møc kh«ng phô thuéc ®¬n ®iÖu vµo sè khèi A. Mèi t−¬ng quan gi÷a tû sè a/A vµ bæ chÝnh líp (thÓ hiÖn trong mÉu líp) ®· ®−îc ph¸t hiÖn vµ nghiªn cøu trong c«ng tr×nh [4]. Sù t−¬ng Líp cao häc vËt lý 8 ngµnh vËt lý h¹t nh©n LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn quan ®ã chØ ra vai trß quan träng cña hiÖu øng líp trong viÖc m« t¶ c¸c ®Æc tr−ng thèng kª cña h¹t nh©n. Tõ viÖc so s¸nh víi sè liÖu thùc nghiÖm, ng−êi ta ®· nhËn thÊy r»ng trong mét sè tr−êng hîp mËt ®é møc thÊp ®−îc m« t¶ b»ng c«ng thøc sau: ρ (E ) = 1 ⎛ E − E0 ⎞ exp⎜ ⎟ T ⎝ T ⎠ (1.10) CÇn l−u ý r»ng, ®èi víi c¸c h¹t nh©n víi A < 40 vµ nh÷ng h¹t nh©n cã N hoÆc Z nhá h¬n sè magic 1-2 ®¬n vÞ th× viÖc m« t¶ mËt ®é møc nh− c«ng thøc (1.10) lµ kh«ng thÝch hîp cho vïng n¨ng l−îng liªn kÕt cña n¬tron trong h¹t nh©n. §iÒu nµy lµ do nh÷ng h¹t nh©n nµy cã sè møc kÝch thÝch rÊt Ýt [4], viÖc chuyÓn sù m« t¶ mËt ®é møc tõ vïng n¨ng l−îng thÊp tíi vïng n¨ng l−îng liªn kÕt cña n¬tron ë trong h¹t nh©n lµ kh«ng ®¬n gi¶n. Nh÷ng ®iÓm ®Æc biÖt cña th«ng sè a ®−îc tÝnh ®Õn trong d¹ng chung ®−îc m« t¶ trong gi¶ thiÕt cña ph−¬ng ph¸p bæ chÝnh líp. C¸c sè liÖu vÒ sù t−¬ng quan cña ®¹i l−îng a/A vµ bæ chÝnh líp lµ c¬ së ®Ó hÖ thèng ho¸ sù phô thuéc cña th«ng sè a vµo sè khèi A: f (E ) ⎞ ⎛ a (E , Z , A) = a~ ( A) ⋅ ⎜1 + E0 (Z , A) ⎟ E ⎠ ⎝ (1.11) trong ®ã f(E) vµ a~ ( A) liªn quan ®Õn c¸c gi¸ trÞ A vµ E th«ng qua c¸c th«ng sè α vµ β d−íi d¹ng sau: a~ ( A) = αA + βA2 (1.12) f (E ) = 1 − exp(− γE ) (1.13) vµ C¸c gi¸ trÞ α, β, γ ®−îc lµm khíp víi thùc nghiÖm b»ng ph−¬ng ph¸p khi b×nh ph−¬ng tèi thiÓu, sau khi lµm khíp víi 203 h¹t nh©n th× ta cã: α = 0.154; β = -6.3×10-5; γ = 0.054 MeV-1. ViÖc lµm khíp ®èi víi nh÷ng h¹t nh©n trong nh÷ng vïng nµo ®ã cã thÓ sÏ cã gi¸ trÞ kh¸c nhau. Dilg W. vµ c¸c céng sù ®· ®−a ra c¸c ph−¬ng ph¸p m« t¶ ph©n ®o¹n mËt ®é møc cña h¹t nh©n trong vïng n¨ng l−îng kÝch thÝch tõ 0÷10MeV [11]. C¬ Líp cao häc vËt lý 9 ngµnh vËt lý h¹t nh©n LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn së cña ph−¬ng ph¸p nµy dùa trªn c¸c hÖ thøc cña mÉu khÝ Fermi víi sù dÞch chuyÓn ng−îc phô thuéc vµo n¨ng l−îng kÝch thÝch E vµ moment gãc J cã d¹ng: ρ (E , J ) = (2 J + 1)exp⎡⎢2 a(E − ∆ ) − J (J +2 1)⎤⎥ ⎣ 24 2σ a 3 1/ 4 (E − ∆ + t ) (2σ ) 5/ 4 ⎦ (1.14) MËt ®é møc toµn phÇn cã d¹ng: ρ (E ) = ( ) exp 2 a (E − ∆ ) 5/ 4 12 2σa1 / 4 (E − ∆ + t ) (1.15) NhiÖt ®é t ®−îc thu tõ viÖc gi¶i ph−¬ng tr×nh: E − ∆ = at 2 − t (1.16) Th«ng sè phô thuéc spin σ2 ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc: σ2 = 6 π 2 (aE )1 / 2 m2 = Jt h2 (1.17) C¸c biÓu thøc (1.14) vµ (1.15) kh«ng chuyÓn thµnh biÓu thøc cña mÉu khÝ Fermi khi ∆ = 0, chóng chØ cã d¹ng gÇn gièng c¸c biÓu thøc cña mÉu khÝ Fermi vµ kh«ng ph©n kú khi E → 0 ®èi víi ∆ ≤ 0. C¸c ®¹i l−îng a, ∆ vµ J ®−îc x¸c ®Þnh tõ sè liÖu thùc nghiÖm. Gi¸ trÞ a vµ ∆ ®−îc chän ë gi÷a gi¸ trÞ Jtb vµ Jtb/2 víi Jtb = 2/5MR2 , víi R = 1.25A1/3 fm: σ2 = J tbt = 0.0150 A5 / 3t. 2 h §èi víi c¸c h¹t nh©n lÎ-lÎ vµ h¹t nh©n cã sè khèi lÎ th× ∆ < 0, cßn víi h¹t nh©n ch½n-ch½n th× ∆ > 0 mét chót [8]. C¸c gi¸ trÞ lý thuyÕt cã thÓ thu ®−îc b»ng c¸ch sö dông mÉu siªu ch¶y ®Ó tÝnh hiÖu øng ch½n lÎ. NÕu so s¸nh a vµ ∆ thu ®−îc víi J = Jtb vµ J = Jtb/2 cho thÊy: Víi h¹t nh©n cã A > 70, c¸c gi¸ trÞ ∆ kh¸c nhau cì 0.1MeV, cßn c¸c gi¸ trÞ cña a kh¸c nhau cì 8%. Qua viÖc so s¸nh c¸c sè liÖu thùc nghiÖm víi c¸c gi¸ trÞ lý thuyÕt [3,4,7,7] cho thÊy mÉu khÝ Fermi cã tÝnh ®Õn sù kh«ng ®ång nhÊt cña mÉu líp cña phæ mét h¹t nhê ph−¬ng ph¸p bæ chÝnh líp cña Structinski lµ mÉu c¬ b¶n Líp cao häc vËt lý 10 ngµnh vËt lý h¹t nh©n LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn ®Ó tÝnh mËt ®é møc. Sö dông mÉu khÝ Fermi víi sù dÞch chuyÓn ng−îc ®Ó tÝnh c−êng ®é ph©n r· γ nèi tÇng [3], c¸c th«ng sè ®−îc lùa chän víi moment trung b×nh b»ng mét nöa moment qu¸n tÝnh cña vËt r¾n. I.2.2. §é réng møc vµ hµm lùc. Theo Vaiskop, c−êng ®é ph©n r· nèi tÇng kh«ng chØ phô thuéc vµo mËt ®é møc mµ cßn phô thuéc vµo tû sè gi÷a ®é réng møc riªng phÇn vµ ®é réng møc toµn phÇn. §iÒu ®¸ng chó ý lµ th«ng tin vÒ ®é réng møc riªng phÇn chØ thu ®−îc th«ng qua tÝnh to¸n lý thuyÕt. C¬ së chung cho viÖc tÝnh to¸n lý thuyÕt nµy lµ lý thuyÕt nhiÔu lo¹n v× h»ng sè t−¬ng t¸c gi÷a nucleon vµ tr−êng ®iÖn tõ lµ 1/137. Sù ph©n t¸ch thÕ vÐct¬ cña tr−êng ®iÖn tõ theo ®a cùc víi gÇn ®óng sãng dµi lµ: (λ + 1) ⎛ E ⎞ 8π ⋅ Pif (∆λ ) = ⎜ ⎟ h λ [(2λ + 1)!!]2 ⎝ hc ⎠ 2 λ +1 B(∆λ ) (1.18) víi ∆ lµ ký hiÖu chuyÓn dêi ®iÖn hoÆc tõ (E hoÆc M t−¬ng øng). B(∆λ) lµ x¸c suÊt chuyÓn dêi ®iÖn tõ, tû lÖ víi b×nh ph−¬ng yÕu tè ma trËn chuyÓn dêi M if2 trong ®ã: M if2 = ∑ f M (∆λ ) i §èi víi tr−êng hîp chuyÓn dêi cã liªn quan tíi sù thay ®æi tr¹ng th¸i 1 nucleon th× yÕu tè ma trËn cã thÓ ®−îc chän nh− sau: M if = e0 e 3R0 U f (r )rU i (r )r 2 dr = 0 ∫ 4π 4π λ + 3 (1.19) §¸nh gi¸ nµy dùa trªn gi¶ thiÕt lµ Uf(r) vµ Ui(r) lµ hµm sãng cña mét nucleon b»ng 0 ë ngoµi h¹t nh©n. §iÒu nµy dÉn tíi kÕt luËn lµ x¸c suÊt bay ra cña l−îng tö cã ®a cùc bËc λ tû lÖ víi E2λ+1. Trong thùc tÕ, viÖc tÝnh to¸n yÕu tè ma trËn chuyÓn dêi rÊt phøc t¹p, h¬n n÷a c¸c yÕu tè ma trËn chuyÓn dêi cßn phô thuéc vµo kho¶ng c¸ch n¨ng l−îng gi÷a hai møc. Vaiscèp ®· gi¶ thiÕt r»ng tû sè cña b×nh ph−¬ng yÕu tè Líp cao häc vËt lý 11 ngµnh vËt lý h¹t nh©n LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn ma trËn chuyÓn dêi trªn kho¶ng c¸ch Di gi÷a c¸c møc ban ®Çu cña chuyÓn dêi lµ h»ng sè vµ b»ng ®¹i l−îng t−¬ng øng tÝnh ë mÉu mét h¹t: M if2 2 M mh Dmh = Di (1.20) Tõ nh÷ng gi¶ thiÕt trªn ta cã: Κ (Eλ ) = Κ (Mλ ) = Γif (Eλ ) (1.21a) E 2λ +1Di Γif (Mλ ) (1.21b) E 2 λ +1Di lµ c¸c h»ng sè. C¸c ®¹i l−îng K(Eλ) vµ K(Mλ) ®−îc gäi lµ hµm lùc. Nh− vËy ta cã thÓ tÝnh ®−îc c¸c gi¸ trÞ ®é réng møc riªng phÇn cña chuyÓn dêi (lo¹i vµ bËc ®a cùc) nÕu nh− ta biÕt ®−îc hµm lùc ( tõ thùc nghiÖm). Gi¸ trÞ cña hµm lùc lµ kh¸c nhau trong kho¶ng n¨ng l−îng 1÷15 MeV, ®iÒu nµy chøng tá gi¶ thiÕt trªn chØ lµ gÇn ®óng rÊt th«. Mét c¸ch kh¸c lµ sö dông nguyªn lý c©n b»ng chi tiÕt vµ mét sè gi¶ thiÕt cho phÐp t×m ®−îc ®é réng møc riªng phÇn, cßn tiÕt diÖn hÊp thô l−îng tö γ l−ìng cùc cã d¹ng céng h−ëng khæng lå, céng h−ëng khæng lå ®−îc g©y lªn bëi sù dao ®éng tËp thÓ cña c¸c nucleon bªn trong h¹t nh©n. §é réng møc cña chuyÓn dêi γ l−ìng cùc lµ: Γ E1 i→ f Eγ4Γg2σ g0 Di (E ) = ⋅ 2 2 2 3(πhc ) Eγ − E g2 + E g2Γg2 [( ) ] (1.22) Axel-Brink ®· ®−a ra gi¶ thiÕt ë trong [2], c«ng thøc (1.22) cã thÓ thay thÕ b»ng c«ng thøc ®¬n gi¶n h¬n: Γ E1 = K ( E1) A8 / 3 E 5 Di (1.23) hay lµ: K (E1) = Γ E1 (1.24) A8 / 3 E 5 Di víi K(E1) lµ hµm lùc chuyÓn dêi l−ìng cùc ®iÖn vµ cã gi¸ trÞ cì: Líp cao häc vËt lý 12 ngµnh vËt lý h¹t nh©n LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn K ( E1) = 6.1 × 10 −15 MeV −5 ViÖc ph©n tÝch c¸c th«ng sè cña céng h−ëng khæng lå thu ®−îc tõ ®é réng møc riªng phÇn trung b×nh cña c¸c chuyÓn dêi E1 trong ph¶n øng (n,γ) cho gi¸ trÞ: K ( E1) = (3 ÷ 4) × 10−15 MeV −5 §Ó thu ®−îc kÕt qu¶ tèt h¬n c¸c kÕt qu¶ thùc nghiÖm, ng−êi ta ®· ®−a ra gi¶ thiÕt lµ tiÕt diÖn hÊp thô n¨ng l−îng cña l−îng tö γ nhá h¬n n¨ng l−îng liªn kÕt cña n¬tron cã d¹ng kh¸c víi ®−êng cong Lorent. Daretxki vµ Xurotkin ®· gi¶ thiÕt ®é réng cña c¸c céng h−ëng khæng lå phô thuéc vµo n¨ng l−îng chuyÓn dêi. Cßn Bondarenko vµ Urin gi¶ thiÕt ®é réng céng h−ëng khæng lå phô thuéc vµo nhiÖt ®é tr¹ng th¸i cuèi. ViÖc kiÓm tra gi¶ thiÕt trªn qua sù ®o¸n nhËn gi¸ trÞ ®é réng møc toµn phÇn cña céng h−ëng n¬tron cho thÊy chóng lµ c¸c gi¶ thiÕt tèt. Trong c«ng tr×nh cña Catmenxki ®· thu ®−îc sù phï hîp tèt gi÷a lý thuyÕt vµ thùc nghiÖm nÕu ®−a vµo trong c«ng thøc (1.22) hÖ sè: R= Eγ2 + 4πT 2 (Eγ ) Eγ Eg (1.25) phô thuéc vµo n¨ng l−îng chuyÓn dêi Eγ vµ nhiÖt ®é h¹t nh©n T. Cã thÓ rót ra nhËn xÐt lµ c¸c hÖ thøc trªn ®Æc tr−ng cho sù phô thuéc tr¬n cña ®é réng møc riªng phÇn vµo n¨ng l−îng chuyÓn dêi hoÆc n¨ng l−îng kÝch thÝch. Thùc nghiÖm nhËn thÊy c−êng ®é ph©n r· nèi tÇng thay ®æi theo n¨ng l−îng, tuy nhiªn l¹i biÕn thiªn kh«ng ®Òu. VÊn ®Ò ë ®©y lµ xuÊt hiÖn trong c¸c lý thuyÕt Vaiscèp vµ mÉu céng h−ëng khæng lå, ¶nh h−ëng cña cÊu tróc c¸c møc ®Çu vµ møc cuèi liªn quan tíi chuyÓn dêi γ lªn yÕu tè ma trËn chuyÓn dêi Mif ®· kh«ng ®−îc tÝnh ®Õn. VÊn ®Ò nµy b¾t ®Çu ®−îc kh¾c phôc trong mÉu h¹t nh©n siªu ch¶y mµ nã ®−îc ph¸t triÓn trong c«ng tr×nh cña Soloviev vµ c¸c céng sù [9]. Trong lý thuyÕt, yÕu tè ma trËn chuyÓn dêi Mif cã thÓ ®−îc tÝnh trùc tiÕp nÕu cã ®−îc sè liÖu vÒ cÊu tróc c¸c tr¹ng th¸i ®Çu vµ tr¹ng th¸i cuèi cña chuyÓn dêi γ. Sù ®óng ®¾n cña viÖc m« t¶ cÊu tróc tr¹ng Líp cao häc vËt lý 13 ngµnh vËt lý h¹t nh©n LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn th¸i ®Çu i vµ tr¹ng th¸i cuèi f quyÕt ®Þnh ®é chÝnh x¸c cña kÕt qu¶ tÝnh to¸n. V× thÕ, c¸c kÕt qu¶ lý thuyÕt nµy chØ thu ®−îc ®èi víi nh÷ng chuyÓn dêi tõ tr¹ng th¸i compound xuèng c¸c møc thÊp. Do khèi l−îng tÝnh to¸n lín vµ sù phøc t¹p cña mÉu lý thuyÕt lµ trë ng¹i lín ®èi víi ng−êi lµm thùc nghiÖm cho nªn kh¶ n¨ng øng dông nã vµo thùc tÕ lµ ch−a cao. I.3. C¸c ph−¬ng ph¸p ghi ®o gamma kinh ®iÓn vµ vÊn ®Ò ph«ng. §Ó ghi nhËn bøc x¹ γ, ng−êi ta sö dông c¸c hÖ phæ kÕ γ. HÖ phæ kÕ dïng ®Ó ®o bøc x¹ γ hay cßn gäi lµ phæ kÕ gamma cã nhiÒu lo¹i nh− phæ kÕ gamma ®¬n tinh thÓ, phæ kÕ Compton, phæ kÕ t¹o cÆp, phæ kÕ ®èi trïng triÖt Compton… Phæ kÕ gamma ®¬n tinh thÓ cã −u ®iÓm lµ rÊt ®¬n gi¶n, nh−ng do nÒn ph«ng Compton cao nªn chØ cung cÊp tèt c¸c th«ng tin vÒ c¸c chuyÓn dêi γ cã c−êng ®é lín vµ n¨ng l−îng cña c¸c ®Ønh c¸ch xa nhau. Phæ kÕ Compton cã nhiÒu −u ®iÓm khi nghiªn cøu c¸c qu¸ tr×nh ph©n r· phøc t¹p, tuy nhiªn nã vÉn kh«ng ®¸p øng ®−îc khi nghiªn cøu trong vïng tr¹ng th¸i kÝch thÝch cã mËt ®é møc cao, n¨ng l−îng kÝch thÝch gÇn n¨ng l−îng liªn kÕt cña n¬tron. Khi ghi nhËn b»ng c¸c detector b¸n dÉn th× phæ cã d¹ng phøc t¹p do qu¸ tr×nh t¸n x¹ lµm t¨ng ph«ng hay ¶nh h−ëng cña hiÖu øng t¹o cÆp khi n¨ng l−îng cña tia γ lín h¬n 1,022 MeV. HÖ phæ kÕ t¹o cÆp chØ ghi nhËn nh÷ng tia γ tíi mµ cã x¶y ra hiÖu øng t¹o cÆp nªn nã cã hiÖu suÊt ghi vµ ®é ph©n gi¶i n¨ng l−îng thÊp h¬n phæ kÕ ®¬n tinh thÓ, nh−ng nÒn ph«ng Compton ®−îc gi¶m mét c¸ch ®¸ng kÓ. Tuy nhiªn, hÖ kh«ng thÓ ghi nhËn ®−îc c¸c tia γ cã n¨ng l−îng nhá h¬n 1,022 MeV (kh«ng x¶y ra hiÖu øng t¹o cÆp). HÖ phæ kÕ ®èi trïng triÖt Compton chØ ghi nhËn nh÷ng tia γ tíi detector mµ cã x¶y ra hiÖu øng hÊp thô toµn phÇn. Nh− vËy phæ thu ®−îc chñ yÕu lµ ®Ønh hÊp thô quang ®iÖn, ph«ng do ¶nh h−ëng cña hiÖu øng Compton hay hiÖu øng t¹o cÆp gÇn nh− ®−îc lo¹i bá (møc ®é tuú thuéc vµo hiÖu suÊt ghi cña detector b¶o vÖ ®èi víi c¸c l−îng tö γ t¸n x¹). HiÖu suÊt cña hÖ phô thuéc vµo Líp cao häc vËt lý 14 ngµnh vËt lý h¹t nh©n LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn x¸c suÊt x¶y ra hiÖu øng hÊp thô toµn phÇn, cßn ®é ph©n gi¶i phô thuéc vµo ®é ph©n gi¶i cña detector chÝnh. HÖ phæ kÕ ®èi trïng triÖt Compton cã nhiÒu −u ®iÓm h¬n so víi c¸c hÖ phæ kÕ kh¸c nh−ng ph«ng Compton còng chØ gi¶m ®−îc kho¶ng 30%. I.4. Sù xuÊt hiÖn vµ ph¸t triÓn cña ph−¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng. Ph−¬ng ph¸p trïng phïng γ-γ ®Ó nghiªn cøu ph©n r· γ nèi tÇng ban ®Çu ®−îc sö dông víi c¸c detector nhÊp nh¸y, sau ®ã c¸c detector nhÊp nh¸y ®−îc thay thÕ bëi c¸c detector b¸n dÉn. C¸c detector b¸n dÉn l¹i cã hiÖu suÊt ghi nhá h¬n nhiÒu so víi detector nhÊp nh¸y nh−ng cã ®é ph©n gi¶i n¨ng l−îng cao h¬n. Ph−¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng sö dông hai detector nhÊp nh¸y chØ nghiªn cøu ®−îc nh÷ng ph©n r· nèi tÇng cña c¸c h¹t nh©n cã s¬ ®å møc ®¬n gi¶n vµ n¨ng l−îng kÝch thÝch thÊp, do detector nhÊp nh¸y cã ®é ph©n gi¶i n¨ng l−îng thÊp. HÖ phæ kÕ céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng cã thÓ ®−îc sö dông trong nhiÒu lÜnh vùc kh¸c nhau. Mét trong nh÷ng øng dông ®Æc tr−ng cña hÖ lµ thu thËp c¸c sè liÖu thùc nghiÖm vÒ n¨ng l−îng vµ c−êng ®é chuyÓn dêi γ nèi tÇng cña c¸c møc kÝch thÝch cao cña h¹t nh©n (d−íi n¨ng l−îng liªn kÕt cña n¬tron víi h¹t nh©n). §©y lµ nh÷ng th«ng tin cã ý nghÜa rÊt quan träng ®èi víi c¶ lÜnh vùc cÊu tróc h¹t nh©n vµ sè liÖu h¹t nh©n. Tõ n¨m 1981 t¹i phßng thÝ nghiÖm liªn hîp nghiªn cøu h¹t nh©n Dupna xuÊt hiÖn c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ ph©n r· γ nèi tÇng khi h¹t nh©n b¾t n¬tron nhiÖt. Theo thêi gian, sù hoµn thiÖn vÒ ph−¬ng ph¸p thùc nghiÖm còng nh− viÖc lùa chän lý thuyÕt tÝnh to¸n ngµy mét tèt h¬n. HiÖn t¹i t¹i mét sè phßng thÝ nghiÖm trªn thÕ giíi còng ®· vµ ®ang sö dông ph−¬ng ph¸p céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng víi c¸c detector b¸n dÉn siªu tinh khiÕt HPGe vµ ®· thu ®−îc mét sè kÕt qu¶ kh¶ quan. HiÖn t¹i ë ViÖn nghiªn cøu h¹t nh©n §µ L¹t còng ®−îc trang bÞ hÖ phæ kÕ céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng víi detector b¸n dÉn siªu tinh khiÕt Ge. HÖ ®o nµy ®· Líp cao häc vËt lý 15 ngµnh vËt lý h¹t nh©n LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn ®−îc l¾p ®Æt vµ ho¹t ®éng tõ th¸ng 08/2005 vµ nhãm nghiªn cøu ®ang cã mét sè c¶i tiÕn míi vÒ hÖ ®o ®Ó cã thÓ thu ®−îc c¸c kÕt qu¶ tèt h¬n n÷a. Ch−¬ng II HÖ ®o céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng t¹i lß ph¶n øng h¹t nh©n ®µ l¹t Trong ch−¬ng nµy sÏ giíi thiÖu hÖ ®o céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng t¹i lß ph¶n øng h¹t nh©n §µ L¹t: S¬ ®å khèi, cÊu t¹o vµ nguyªn t¾c ho¹t ®éng, c¸ch s¾p xÕp vµ bè trÝ hÖ ®o. II.1. HÖ thèng dÉn dßng n¬tron. HÖ ®o céng biªn ®é c¸c xung trïng phïng ®−îc l¾p ®Æt t¹i lß ph¶n øng h¹t nh©n §µ L¹t trªn kªnh dÉn dßng n¬tron sè 3. CÊu tróc cña lß ph¶n øng h¹t nh©n §µ L¹t ®−îc tr×nh bµy trong b¶ng d−íi ®©y. Lß ph¶n øng h¹t nh©n nµy cã 4 kªnh dÉn dßng n¬tron. HiÖn t¹i kªnh sè 4 ®−îc sö dông cho môc ®Ých ph©n tÝch kÝch ho¹t n¬tron gamma tøc thêi (PGNAA), kªnh sè 3 ®−îc sö dông cho môc ®Ých nghiªn cøu sè liÖu vµ cÊu tróc h¹t nh©n th«ng qua ph¶n øng (n,2γ). Do kh«ng gian bªn ngoµi cöa kªnh kh¸ chËt hÑp cho nªn viÖc bè trÝ hÖ ®o ph¶i rÊt tèi −u. C¸c thiÕt bÞ che ch¾n vµ di chuyÓn ®Çu dß ®· ®−îc thiÕt kÕ rÊt chÝnh x¸c vµ hîp lý. Líp cao häc vËt lý 16 ngµnh vËt lý h¹t nh©n LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn B¶ng II.1: C¸c ®Æc tr−ng n¬tron cña lß ph¶n øng h¹t nh©n §µ L¹t. Th«ng l−îng n¬tron ë møc VÞ trÝ L¸ dß Rcd BÉy n¬tron Au 3.2 2.1×1013 Kªnh 7-1 Au 2.5 5.1×1012 Kªnh 13-2 Au 2.3 4.2×1012 M©m quay Au 6.0 3.2×1012 Cét nhiÖt Au 54.0 4.5×1010 Au 4.3 2.0×1012 Kªnh sè 1 Kªnh sè 2 Kªnh sè 3 Kªnh sè 4 1.5×1010 (E > 3MeV) S Au 6.6 3.6 1.5×1012 2.9×1010 (E > 3MeV) S Au 9.1×1011 7.5×109 (E > 3MeV) S Au c«ng suÊt 500kW(n/cm2s) 4.3 5.0×1012 5.7×1011 (E > 3 MeV) S II.2. HÖ thèng ®ãng më kªnh dÉn dßng sè 3. Chïm n¬tron trªn kªnh sè 3 ®−îc ®ãng më b»ng n−íc mét c¸ch ®¬n gi¶n. Mét thïng n−íc ®−îc ®Æt phÝa ngoµi vµ mét thïng n−íc ®−îc ®Æt phÝa trong cña kªnh, ch¾n ngang ®−êng ®i cña chïm n¬tron. Khi thïng n−íc bªn ngoµi ë vÞ trÝ cao h¬n thïng n−íc ë phÝa bªn trong, th× n−íc trong thïng phÝa bªn ngoµi sÏ ch¶y vµo thïng phÝa bªn trong, cã t¸c dông ng¨n kh«ng cho n¬tron kh«ng ®i ra phÝa bªn ngoµi (kªnh ®ãng). Ng−îc l¹i, khi thïng n−íc bªn trong kªnh kh«ng chøa n−íc vµ thïng n−íc phÝa ngoµi kªnh ®Çy, khi ®ã chïm n¬tron tõ phÝa trong cña lß ph¶n øng cã thÓ ®i ra ngoµi kªnh (kªnh më). Tr−íc Líp cao häc vËt lý 17 ngµnh vËt lý h¹t nh©n LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn ®©y hÖ thèng dÉn n−íc vµo kªnh ®−îc ®iÒu kiÓn b»ng tay, cßn hiÖn nµy hÖ thèng nµy ®· ®−îc thay thÕ b»ng c¸c b¬m n−íc ch¹y b»ng ®iÖn (s¬ ®å khèi ®−îc m« t¶ trong h×nh d−íi ®©y). èng dÉn n−íc èng b¸o møc n−íc B×nh chøa n−íc trong kªnh Van Thïng chøa n−íc ngoµi kªnh B¬m ®iÖn H×nh II.1: S¬ ®å hÖ thèng ®ãng më kªnh dÉn dßng n¬tron sè 3 t¹i lß ph¶n øng h¹t nh©n §µ L¹t. II.3. HÖ thèng n©ng vµ di chuyÓn ®Çu dß cña hÖ ®o. Do kªnh sè 3 cã mét cöa s¾t ë phÝa ngoµi, chØ ®−îc më khi tiÕn hµnh thÝ nghiÖm vµ ph¶i ®ãng kÝn khi kh«ng thùc hiÖn thÝ nghiÖm hoÆc khi lß ngõng ho¹t ®éng. C¸c ®Çu dß cña hÖ ®o cÇn ®−îc bè trÝ cµng gÇn miÖng kªnh cµng tèt, song vÉn ph¶i ®¶m b¶o yªu cÇu vÒ ph«ng phãng x¹ vµ cã thÓ di chuyÓn dÔ dµng ®Ó ®ãng më cöa s¾t. §Ó ®¸p øng nhu cÇu ®ã, hÖ n©ng vµ di chuyÓn ®Çu dß ph¶i ®−îc thiÕt kÕ b»ng thÐp vµ ®−îc ®Æt trªn c¸c ray dÉn h−íng sao cho cã thÓ dÞch chuyÓn vµo gÇn hoÆc ra xa miÖng kªnh. CÊu tróc cña hÖ ®−îc m« t¶ nh− h×nh d−íi ®©y. PhÝa tr−íc mÆt bµn ®−îc chia lµm hai khu vùc: khu vùc bè trÝ mÉu vµ khu vùc bè trÝ c¸c chuÈn trùc phô. KÕt cÊu cña hÖ nµy cho phÐp hai ®Çu dß cïng víi c¸c khèi che ch¾n bøc x¹ cã thÓ di chuyÓn vµo gÇn hoÆc ra xa cöa Líp cao häc vËt lý 18 ngµnh vËt lý h¹t nh©n LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn kªnh vµ song song víi chïm n¬tron. Víi thiÕt kÕ nh− vËy, yªu cÇu ®ãng kÝn kªnh khi kh«ng tiÕn hµnh thÝ nghiÖm ®−îc thùc hiÖn mét c¸ch dÔ dµng. H×nh II.2 : HÖ thèng n©ng vµ di chuyÓn ®Çu dß. II.4. C¸c khèi chuÈn trùc, dÉn dßng vµ che ch¾n bøc x¹. C¸c khèi chuÈn trùc vµ dÉn dßng gåm hai lo¹i cã ®−êng kÝnh 1.2cm vµ 2.5 cm t−¬ng øng víi kÝch th−íc ®−êng kÝnh cña chïm n¬tron. C¸c khèi chuÈn trùc vµ dÉn dßng n¬tron ®−îc chÕ t¹o b»ng c¸c vËt liÖu cã tiÕt diÖn hÊp thô n¬tron lín nh− B, parafin, Li, Cd…, ngoµi ra cßn cã c¸c khèi chuÈn trùc b»ng ch× ®Ó gi¶m c¸c t¸c ®éng cña ph«ng γ tõ phÝa lß ®i vµo c¸c detector t¹o ra c¸c trïng phïng γ-γ cña ph«ng hoÆc γ cña mÉu víi γ cña ph«ng lµm t¨ng sai sè cña phÐp ®o vµ lµm phøc t¹p thªm qu¸ tr×nh xö lý. PhÝa ngoµi kªnh ®−îc bè trÝ thªm c¸c khèi chuÈn trùc thø cÊp b»ng parafin, phÝa ngoµi c¸c khèi chuÈn trùc vµ quanh hai detector ®−îc bè trÝ c¸c khèi ch× cã chiÒu dµy tèi thiÓu lµ 5cm ë c¸c mÆt. Líp cao häc vËt lý 19 ngµnh vËt lý h¹t nh©n LuËn v¨n tèt nghiÖp NguyÔn xu©n kiªn Towards water level monitor 152mm 203 mm 80 mm Towards water tank 150 cm 315 cm lead graphite water air borated heavy concrete borated paraffin H×nh II.3: S¬ ®å mÆt c¾t ngang kªnh dÉn dßng sè 3. VÞ trÝ vµ ph©n bè cña chïm n¬tron t¹i vÞ trÝ ®Æt mÉu ®−îc x¸c ®Þnh b»ng kü thuËt chôp ¶nh: gi¸ trÞ th«ng l−îng Φth vµ Φepi, tû sè Cd (RCd) cña chïm t¹i vÞ trÝ mÉu t−¬ng øng víi tr−êng hîp kh«ng cã c¸c phin läc: Φth ≈ 2.964×107n/cm2s Φepi ≈ 3.98×106 n/cm2s RCd ≈ 8.45 C¸c vÞ trÝ vµ gi¸ trÞ suÊt liªn quan ®Õn suÊt liÒu ®−îc cho trong b¶ng d−íi ®©y: B¶ng II.2: SuÊt liÒu gamma vµ n¬tron t¹i mét sè vÞ trÝ trong khu vùc bè trÝ hÖ ®o ( KÕt qña cña Phßng ATBX) VÞ trÝ Kªnh ®ãng (µSv/h) Kªnh më (µSv/h) Gamma N¬tron Gamma N¬tron 1 2.8-3 0.1 4 1.2 2 6.5 0 9 - 10 7.13 3 5.5 0 22 14 4 3.5 0 1.4 - 3 20 5 2.5 0 16 60 6 0.3 0 8-9 10.1 7 0.18 0 1.1 0.5 Líp cao häc vËt lý 20 ngµnh vËt lý h¹t nh©n