Доповідач
Опис
Слабо дослідженими залишаються фотоядерні реакції з вильотом протонів, хоча в них заселяються інші збуджені стани, часто недоступні для (γ,γ')- і (γ,n)-реакцій. Причиною цього є високий кулонів-ський бар’єр, який значно знижує їх переріз. Тому вивчення даних реакцій дозволить пролити світло на механізми їх перебігу. Виходячи з вищевикладеного метою даної роботи є дослідження виходів напрацювання як ядер 111Agm+g, 112Ag та 113Agm+g в (γ,p)-реакції на ядрах кадмію, так і ядер 122Sbm+g, 124Sbm+g, 127Sb та 129Sbm+g в (γ,p)-реакції на ядрах телуру при опроміненні мішеней з природних металі-чних кадмію та телуру гальмівними гамма-квантами з енергією в області гігантського дипольного ре-зонансу (ГДР).
Дослідження середньозважених виходів проводилось активаційним методом на гальмівному γ-пучку для граничної енергії гальмівних γ-квантів (Егр) 17.5 МеВ. В якості моніторних мішеней вико-ристовувались зразки природного металічного танталу та золота. До них додавались мішені металіч-ного кадмію та телуру. В якості гальмівної мішені використовувався металічний тантал товщиною 1.05 мм, за яким на відстані 8 см розміщувались досліджувані мішені. Тантал та золото використову-вались для отримання потоку гальмівних γ-квантів за допомогою реакцій 181Ta(γ,n)180Ta та 197Au(γ,n)196Au, відповідно. Експериментальні перерізи даних реакцій добре відомі для монохромати-чних γ-квантів в досліджуваному енергетичному діапазоні. Виконувалось декілька серій опромінень та вимірювань в низькофоновій спектрометричній лабораторії.
Спектри опромінених мішеней вимірювались на двох гамма-спектрометрах, зібраних на базі над-чистих напівпровідникових детекторів фірм Canberra та Ortec з ефективністю реєстрації 15 та 40 % порівняно з NaI(Tl)-детектором розмірами 3′′×3′′ та блоків електроніки цих же фірм. Енергетична роздільна здатність спектрометрів склала 1.9 кеВ на γ-лініях 1173 та 1332 кеВ з розпаду 60Со.
В γ-спектрах, обробка яких проводилась за допомогою програми Winspectrum [1] надійно виділені γ-переходи, які супроводжують розпад 111Agm+g, 112Ag, 113Agm+g, 122Sbm+g, 124Sbm+g, 127Sb, 129Sbm+g, 196Au та 180Ta. Зокрема на рис. 1 показано фрагменти γ-спектру опроміненої мішені кадмію.
Рис. 1. Фрагмент γ-спектру активованої мішені металічного кадмію природного ізотопного складу. Його маса склала 1,8 г. Тривалість опромінення склала 2 години, період витримки 8 діб, тривалість вимірювання 8 діб.
Моделювання гальмівного спектру проводилось в рамках програмного коду Geant4 [2]. Враховува-лась реальна геометрія гальмівної та експериментальних мішеней. Даний код враховує поглинання гальмівного пучка в усіх мішенях зі збірки, яка опромінювалася. В той же час при вимірюванні наве-деної активності мішеней коефіцієнти самопоглинання γ-квантів, які відповідають розпадам дослі-джуваних нуклідів розраховувались в рамках програмного коду MCNP [3].
Використовуючи стандартні формули активаційного аналізу [4] були розраховані експерименталь-ні значення середньозважених виходів досліджуваних реакцій , які наведені в таблиці.
Було проведено моделювання досліджуваних реакцій в рамках програмного коду TALYS-1.96 [5]. Розраховані теоретичні виходи ( ) також показані в таблиці разом із енергетичними бар’єрами зазначених реакцій (Q).
Таблиця. Середньозважені виходи (γ,p)-реакцій на ядрах телуру та кадмію
Реакція Q
MeВ , мкбн
112Cd(γ,p)111Agm+g 9.6 88(10) 8.3(4)
113Cd(γ,p)112Ag 9.7 25.0(23) 1.60(8)
114Cd(γ,p)113Agm+g 10.3 54(16) 1.70(9)
123Te(γ,p)122Sbm+g 8.1 92.0(82) 30.0(15)
125Te(γ,p)124Sbm+g 8.7 20.2(18) 12.0(6)
128Te(γ,p)127Sb 9.6 4.4(5) 1.00(5)
130Te(γ,p)129Sbm+g 10 3.1(6) 0.110(5)
Для середньозважених виходів, які розраховувались за даними коду TALYS-1.96 ( ) похибка складається лише з похибки моделювання гальмівного спектру в коді Geant4, яка знаходиться в межах 5 % для даних граничних енергій гальмівних гамма-квантів, оскільки теоретичні виходи розрахову-ються як згортка модельованого гальмівного γ-спектру з теоретичними перерізами для монохроматич-них гамма-квантів з кроком 1 МеВ.
Похибка потоку гальмівних γ-квантів при розрахунку експериментальних середньозважених вихо-дів ( ) знаходиться в межах 7 %. В нашому випадку похибки визначення квантових виходів складали менше 1 %, оскільки ми використовувалися найбільш інтенсивні γ-лінії, статистична похи-бка визначення площ піків переважно домінувала в загальній невизначеності і перебувала в межах 4-28 %. Загальна похибка визначення ефективностей реєстрації коливалася в межах 2-3%, оскільки проводяться відносні вимірювання. Тому загальна похибка експериментальних середньозважених ви-ходів знаходилась в межах 9-29 %.
Як видно з таблиці середньозважені виходи усіх (γ,p)-реакцій, які виміряні нами вперше значно вищі теоретичних даних. Це свідчить про нестатистичний характер перебігу даних реакцій. Можли-вий значний внесок прямих та напівпрямих механізмів.
- N.V. Strilchuk The WinSpectrum manual (2000).
- S. Agstinelli et al. Nucl. Instrum. Methods. Phys. Res A 506 (2003) 250.
- J.F. Briesmeister, MCNP—A General Monte Carlo N-Particle Transport Code, Los Alamos National Laboratory Report LA-12625-M, 989, 1997.
- V.A. Zheltonozhsky et al. Eur. Phys. Jour. A 57 (2021) 121.
- A.J. Koning, S. Hilaire and M. C. Duijvestijn TALYS: Comprehensive nuclear reaction modeling. In: AIP Conference Proceedings. Proc. of the Inter. Conf. on Nucl. Data for Science and Technology, San-ta Fe, USA, 26 September-1 October, 2004 (Washington, 2005) p. 1154.
