MCP-原子核物理评论.PDF

第33 卷第4 期 原 子 核 物 理 评 论 Vol. 33, No. 4 2016 年 12 月 Nuclear Physics Review Dec. , 2016 文章编号 1007-4627(2016) 04-0442-07 用于裂变碎片质量测量的 和 飞行时间探测系统 孟庆华 ，王涛峰 ，朱丽萍 ，王黎明 ，韩洪银 ( 1. 中国原子能科学研究院核物理所，北京 102413； 2. 兰州大学物理科学与技术学院，兰州 730000； 3. 北京航空航天大学物理科学与核能技术学院，北京 100191 ) 摘要 为了能很好地鉴别碎片质量，建立一个好的飞行时间测量方法是十分必要的。阐述了建立用于裂 变碎片质量测量的微通道板(MCP) 和金硅面垒探测器(SBD) 飞行时间探测系统。对于80 g/cm 厚的碳 膜， Am 的 粒子的探测效率约为39% ， Cf(sf) 裂变碎片的探测效率约为98% 。在动能为78 MeV 条件 下，对 Cf(sf) 重裂变碎片(138 148 u)得到的时间分辨为(2241 61) ps；在动能为102 MeV 条件下， 对 Cf(sf) 轻裂变碎片(101 111 u)，得到的时间分辨为(1545 58) ps 。 关键词 微通道板；飞行时间法；质量测量；自发裂变 中图分类号 O571.1；O571.435 文献标志码 A 10.11804/NuclPhysRev.33.04.442 引言 和动量能量法(即能量与速度的关联测量法)。在核物理 实验中，通过能量与速度的关联测量来鉴别重离子的质 核裂变是一个伴随着中子、 光子发射的释放巨大 量和能量已成为一种被广泛应用的技术。粒子飞行时间 能量的过程，也是一个丰中子裂变碎片产生的过程。从 定义为粒子通过路程 所需要的时间，起始时间探测 基础理论研究的角度来说，裂变反应是一个受核动力学 器和终止时间探测器给出的时间差是粒子飞行时间的 效应控制的过程，当复合裂变核从它的鞍点向断点运动 直接量度。在TOF 测量系统中，常常用金硅面垒探测 时，核物质的重新安排和大块移动必将发生，在能量守 器(SBD) 测量带电粒子的能量，并用它提供飞行时间 恒、角动量守恒和K量子数近似守恒条件下的核子激发 的终止信号。目前使用微通道板(MCP) 的次级电子发 是以消耗裂变核集体动能为代价的核过程。可以预期， 射探测器是在重离子定时技术方面指标最高的一类。这 裂变碎片的质量分布、电荷分布和碎片的动能分布以及 种装置的主要优点是定时性能比较好，缺点是面积比较 它们间的关联都直接与核动力学性质有关。因此，通过 小，因为膜非常薄，面积大了不牢固，如果用一个栅网 实验测量对核裂变反应的质量分布、电荷分布、裂变过 支撑箔，会产生散射。 程中的中子与 光子发射以及这些物理量间的关联进行 本文第二部分是实验原理包括TOF 方法、定时探 研究，将有助于人们了解核裂变反应过程中的集体运动 测器、裂变源的制作和实验过程的详细描述。第三部分 与粒子激发之间的耦合性质。 是微通道板的探测效率和整个探测系统的时间分辨实验 结果。第四部分是分析和讨论。最后给出结论。 为了建立一个可对 Cf(sf) 和 U( , f) 等裂变 反应的碎片质量、碎片电荷和瞬发中子能量进行关联测 量的大型综合探测器系统, 本工作预