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《用屏栅电离室法和小立体角法测量样品中的~(238)u核素数目》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第34卷第6期原子能科学技术Vol.34,No.62000年11月AtomicEnergyScienceandTechnologyNov.2000用屏栅电离室法和小立体角法238测量样品中的U核素数目张国辉,郭春刚,唐国有(北京大学重离子物理研究所,北京 100871)238摘要:用屏栅电离室法和小立体角法测量了高纯度U3O8样品中的U核素数目。两种方法的探测效率虽相差近500倍,但得到的结果在实验误差范围内符合得很好。238关键词:屏栅电离室法;小立体角法;U核素数目+中图分类号:TL81612文献标识码:A文章编号:100
2、026931(2000)0620487206在应用屏栅电离室测量(n,α)、(n,p)核反应的反应截面、微分截面和双微分截面时,需要238确定入射中子注量。本工作的目的是准确定出U3O8样品(U纯度达到991999%,由俄罗238斯Dubna联合核子所提供)中的U核素数目。通过本工作,一方面建立电离室内部中子注238量标准,通过截面已知的U(n,f)反应确定中子注量;另一方面探讨准确测量弱α源活度的2389方法,明确进一步减小测量误差应采取的措施。U具有α放射性(T1/2=41468×10a,Eα1=41196MeV(77%)
3、,Eα2=41149MeV(23%),平均能量41185MeV),根据放射性衰变理论可得:T1/2·ΔNN=(1)ln2·ε·Δt 本工作用屏栅电离室法和小立体角法测出Δt时间内的α粒子数ΔN,已知效率ε和半衰期T1/2,即可算出核素数目N。1 屏栅电离室法111 原理与装置屏栅电离室的最大特点是对带电粒子的探测立体角接近2π,其工作原理参见文献[1]。屏栅电离室的阳极脉冲幅度基本上反映了待测粒子能量的大小,阴极脉冲幅度不但与能量有关,还与待测粒子的方向有关。对阳极和阴极信号进行符合测量,即可得到粒子的能量和方向信息。实验装
4、置及电子学线路示于图1。其阴极双屏栅电离室由俄罗斯Dubna联合核子所设计加工,原用于测量(n,α)反应。本实验只使用了电离室的一侧,待测样品粘在阴极板上。收稿日期:1999207221;修回日期:1999209230作者简介:张国辉(1964—),男,河北海兴人,博士,讲师,原子核物理专业488原子能科学技术 第34卷图1 屏栅电离室测量装置及电子学示意图Fig.1Set2upandelectronicsoftheGICexperiment112 工作条件11211 工作气体 考虑到尽可能小的复合损失、高的阻止本领、高的电
5、子漂移速率和能量分辨率等因素,选Kr+2173%CO2做工作气体。11212 极板间距和工作气体压强 阴极2栅极、栅极2阳极以及阳极2屏蔽极的距离分别为415、212和1.1cm。工作气体的压强由待测粒子的射程及阴极2栅极距离决定。本实验采用48630Pa的工作气体。[2]11213 各极电压 各极电压由饱和条件及栅极非捕获条件确定。本实验中,阳极、栅极和阴极电压分别为Va=500V,Vg=0V,Vc=-600V。113 实验23423923811311 能量刻度 用混合α源(U,41775MeV;Pu,51155MeV;Pu
6、,51499MeV;244Cm,51805MeV)对测量系统进行能量刻度。测得混合源的阴极2阳极双维谱示于图2。将238混合α源以及Uα源的α粒子能量和其对应的阳极脉冲幅度道数直线拟合得图3。图3 系统的能量刻度直线拟合图图2 混合α源的阴极2阳极双维谱Fig.3EnergycalibrationofthesystemFig.2Twodimensionalspectrumforthecompoundαsource238第6期 张国辉等:用屏栅电离室法和小立体角法测量样品中的U核素数目48923811312 事件测量 测量U样
7、品,由双参数获取系统获取数据。测量时间Δt=68796s。得238到的U源阴极2阳极双维谱示于图4。114 数据处理由图4,可以通过两种方法得到探测效率ε和事件数ΔN,进而得到核素数目。11411 由α能谱进行处理 双维谱向阳极投影,得到α能谱(图5)。由α能谱得到事件数为ΔN=421682。考虑到源有一定的厚度且有靶衬(Ta,厚0110mm),以上事件数对应的探测效率不为0150,需进行自吸收和散射修正。修正量与源的均匀性、厚度、源物质材料、衬底材料、衬底表面光滑程度以及α粒子能量有关。假定源的厚度均匀(由以上α能谱事件数、
8、测量时2-7间、源的面积S=2100cm及U3O8的密度可得源的厚度h0≈31851×10m),由Trim程序238-6算得Uα粒子(平均能量41185MeV)在U3O8中的射程R=71804×10m。根据以上参数以及参考文献[3]中的有关参数和其中的式(1)和(4),计算得
