在线同位素分离器和丰中子核β衰变

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1、第22卷第3期原子核物理评论Vo1．22．No．32005年9月NuclearPhysicsReviewSep．，2005文章编号：1007—4627(2005)03—0261—06在线同位素分离器和丰中子核I3}衰变王友宝(中国原子能科学研究院，北京102413)摘要：简要介绍了在线同位素分离器的原理以及在奇异核B衰变核谱学中的应用。着重介绍了芬兰Jyvaskyla大学的离子制导型在线同位素分离器，并对在该装置上开展的丰中子Ag同位素的B一衰变研究进行了综述。关键词：在线同位素分离器；B衰变核谱学；丰中子核结构

2、；质子诱发裂变中图分类号：O571．322文献标识码：A1引言垒下熔合和垒上熔合，则是合成丰质子中重核以及超重核的主要途径。多重碎裂反应通常使用每核子长期以来，远离稳定线核的结构和衰变性质研上百MeV至GeV量级的高能质子或重离子束，能究一直是核物理领域的一个前沿性课题这直接推够同时产生多达上千种的不稳定核素。总地来说，动了各种先进的加速器和高灵敏度谱仪的发展，并对于远离稳定线的核素，由于产额低本底大，必须为人们探索各种不同的反应机制提供了动力。就现借助有效的分离技术才能达到谱学实验的要求，这在的核素版图而言，已

3、确知的不稳定核的数量远超使得在线同位素分离器应运而生。过稳定核，对这些核的结构和衰变性质的研究极大地丰富和发展了原子核理论。2在线同位素分离器在不同的能区，运用不同的弹靶组合能够产生的不稳定核的数量和种类相差很大。从需要较低能在线同位素分离器(ISOL)成型于20世纪50量的少数核子转移反应、热中子诱发裂变到中高能年代⋯。陆续建成的分离器中：一类建造在高通区的深部非弹、多重碎裂等都可以用来产生不稳定量的反应堆上，如美国BNL的TRISTANl3]，瑞典核，几种常用的反应如表1所示。诱发裂变的柬流Studsvik的

4、OSIRIS，法国Grenoble的LOHEN—主要是中子或轻带电粒子，裂变碎片多分布在丰中GRIN【5等，这类分离器通常利用热中子打u靶子一侧的中等质量核区。重离子熔合蒸发反应包括(～5g量级)产生丰中子核；另一类则建造在不同的加速器上，因而在束一靶组合上有较大的选择余表1产生不稳定核的几种常用的反应地。建造在加速器上的分离器又可根据弹核的能区、种类细分，其中使用低能轻、重离子的分离器较多，如德国GSIUNILAC上的ISOLl6J，芬兰Jyvaskyla的IGISOL79，比利时Leuven的LISOL等。这

5、类分离器上用以产生不稳定核的反应机制通常为熔合蒸发或诱发裂变等。使用高能质子束的分奇异度简指远离稳定线的程度。离器有欧洲核子中心(CERN)的ISOLDEl9和加拿收稿日期：2004—12—13；修改日期：2005—02—03基金项目：国家自然科学基金资助项目(10445004)；人事部留学人员科技项目启动基金资助项目；中国原子能科学研究院核物理所青年启动基金资助项目作者简介：王友宝(1966一)，男(汉族)，山东新泰人，博士，研究员，从事实验核物理研究；E—mail：ybwang@iris．ciae．ac．cn

6、原子核物理评论第22卷大TRIUMF的TISOL¨l。。等。它们的特点是一般使合磁带传输系统进行直接测量；或进一步注入离子用厚达数百g／cm的金属靶，利用碎裂、裂变等反源电离后进行在线质量分离。氦气的流速可达200应产生远离稳定线核，分离束品种多、强度大。cm／s，延迟时间可短至20一l00ms。为了提高传在线同位素分离器的工作原理⋯大致如下：输效率，须在氦气中添加有助于形成团结构的气溶选择适当的反应产生感兴趣的不稳定核；反应产物胶，例如甲烷、乙炔等有机气体，或NaC1和PbC1经慢化后注入离子源电离，继而用适当

7、的电场引出等无机盐的蒸汽。这项技术在研究短寿命核，特别并加速到几十keV的能量，通过磁场分离成质量分是丰质子核B衰变方面发挥了很大作用¨。在氦离束。在线意味着整个过程以一种连续的方式进喷技术的基础上又产生了不用气溶胶的离子制导型行，因此可以产生亚秒级的短寿命核束。从技术角分离器，如IGISOL和LISOL等。此外，为了探索度来讲，分离器可以按慢化过程不同划分为厚靶、新的传输机制，使用液氦作为慢化、收集介质的可薄靶两类，简单的示意图如图1所示。行性研究也已经开始。3离子制导型在线同位素分离器E目靶霰黎3．1离子制导

8、原理厂L—、，]一加速器束流20世纪80年代初，芬兰Jyvaskyla大学发明了!反应，产物离子制导技术¨。根据不同的反应类型，陆续发><漏，、J展了分别适用于轻离子¨、重离子熔合蒸发反应E2O]以及质子诱发裂变E2a等3种不同的离子制导：ji离子制导j；：一、．技术，其中适用于轻离子熔合蒸发反应以及质子诱⋯⋯≤发裂变的离子制导技术相当成功。利用轻离子一离，．．．．．．．