Tổng quan về phương pháp và đối tượng nghiên cứu

24 phương pháp cộng biên độ các xung trùng phùng, Tuyển tập Hội nghị vật lý hạt nhân toàn quốc lần thứ IX, 8/2011, (223-228). 9) Nguyễn An Sơn, Hồ Hữu Thắng, Vương Hữu Tấn, Phạm Đình Khang, Nguyễn Xuân Hải, Nguyễn Đức Hòa, Nghiên cứu cường độ chuyển dời và mật độ mức của 52V bằng phản ứng (n, 2), Tuyển tập Hội nghị vật lý hạt nhân toàn quốc lần thứ IX, 8/2011, (229-234). 10) Phạm Đình Khang, Nguyễn Xuân Hải, Nguyễn An Sơn, Hồ Hữu Thắng, Nguyễn Đức Hòa, Mangeno Lumengnod, Đường cong hiệu suất của phổ kế trùng phùng sử dụng hai đầu dò bán dẫn trong vùng năng lượng từ 0,5 ÷ 8 MeV, Tuyển tập Tuyển tập Hội nghị vật lý hạt nhân toàn quốc lần thứ IX, 8/2011, (235-239). 11) Phạm Đình Khang, Đoàn Trọng Thứ, Nguyễn Đức Hòa, Nguyễn An Sơn, Nguyễn Xuân Hải, Hồ Hữu Thắng, Lê Đoàn Đình Đức, Bạch Như Nguyện, Cải thiện chất lượng phổ bằng kỹ thuật đo trùng phùng sự kiện – sự kiện, Tuyển tập Hội nghị vật lý hạt nhân toàn quốc lần thứ IX, 8/2011, (266-271). 12) Hồ Hữu Thắng, Phạm Đình Khang, Nguyễn Xuân Hải, Nguyễn An Sơn, Nguyễn Hoàng Xuân Phúc, Thiết lập các tham số cho khối khuếch đại lọc lựa thời gian và khối gạt ngưỡng hằng trong hệ đo trùng phùng gamma-gamma, Tuyển tập báo cáo hội nghị vật lý hạt nhân toàn quốc lần thứ VIII, 11/2011, (362-366). 13) Nguyễn An Sơn, Phạm Đình Khang, Nguyễn Đức Hòa, Nguyễn Xuân Hải, Phân rã gamma nối tầng của 59Ni trong phản ứng (nth, 2), Tạp chí Khoa học công nghệ, số 3A, 2010, (790-796). 14) Nguyễn An Sơn, Nguyễn Đức Hòa, Phạm Đình Khang, Nguyễn Xuân Hải, Vương Hữu Tấn, Xác lập các tham số của hệ trùng phùng - cho nghiên cứu cấu trúc hạt nhân và phân tích kích hoạt nơtron, The 7th national conference on physics, 11/2010, (227-232). 1 MỞ ĐẦU Phương pháp trùng phùng gamma – gamma là phương pháp ghi đo hiện đại được sử dụng trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng, với phương pháp trùng phùng ghi đo sự kiện – sự kiện và việc xử lý phổ theo phương pháp cộng biên độ các xung trùng phùng đã tách ra các dịch chuyển nối tầng hai gamma với độ chính xác cao hơn các phương pháp khác. Tại Việt Nam, đến cuối năm 2008 phương pháp trùng phùng gamma – gamma đã được triển khai khá hoàn chỉnh. Hệ trùng phùng gamma – gamma được lắp đặt tại KS3 của LPUHNDL. Tuy nhiên, do hạn chế về thiết bị nên hệ đo hoạt động có khi không ổn định, tốc độ xử lý của hệ chậm. Phương pháp thiết lập các tham số cho hệ đo còn mang tính kinh nghiệm, chưa có quy trình cụ thể chọn lựa tham số. Không gian bố trí thí nghiệm tại KS3 còn giới hạn và chưa tính đến các yếu tố đảm bảo an toàn hạt nhân. Các hạt nhân 49Ti, 52V, 59Ni nằm trong nhóm hạt nhân trung bình, có cấu trúc không suy biến, đây là những hạt nhân liên quan đến vật liệu dùng trong thiết kế lò phản ứng hạt nhân, do đó nghiên cứu phản ứng bắt nơtron của các hạt nhân này là cần thiết đối với các nước đang phát triển năng lượng hạt nhân như Việt Nam. Nhằm nâng cao chất lượng thiết bị thực nghiệm và triển khai nghiên cứu cấu trúc của các hạt nhân 49Ti, 52V và 59Ni, luận án tập trung nghiên cứu giải quyết các vấn đề sau: 1) Nghiên cứu thực nghiệm phân rã gamma nối tầng của các hạt nhân 49Ti, 52V và 59Ni trong phản ứng bắt nơtron nhiệt; 2) Đánh giá số liệu thực nghiệm theo mẫu lý thuyết đơn hạt. 3) Nghiên cứu nâng cao chất lượng hệ trùng phùng gamma- gamma; xây dựng phương pháp lựa chọn các tham số tối ưu cho hệ đo trùng phùng gamma – gamma; quy hoạch lại không gian KS3, thiết kế và chế tạo lại một số thiết bị che chắn, dẫn dòng nhằm tạo không gian thuận tiện cho người làm thực nghiệm, giảm phông và tăng mức độ an toàn của LPUHNDL; 2 Chương một TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1.1. Phương pháp trùng phùng gamma-gamma 1.1.1. Quá trình phát triển phương pháp Phương pháp trùng phùng gamma – gamma đã được Hoogenboom đề xuất và thử nghiệm từ năm 1958. Sơ đồ của hệ đo được trình bày trên Hình 1.1. Hình 1. 1 Hệ trùng phùng do Hoogenboom thiết kế. Từ năm 1981, tại Viện Liên hợp nghiên cứu Hạt nhân Dubna đã đưa ra vấn đề ghi nhận, lưu trữ và xử lý số trên máy tính các thông tin thu được từ hệ đo cộng biên độ các xung trùng phùng. Sơ đồ của hệ được trình bày trên hình 1.2. Hình 1. 2 Hệ đo trùng phùng nhanh chậm tại Dubna. 1.1.2. Hệ đo thực nghiệm tại Viện NCHN 1.1.2.1. Hệ phổ kế trùng phùng gamma-gamma Hệ phổ kế sử dụng trong nghiên cứu phục vụ cho luận án là hệ trùng phùng gamma – gamma dùng TAC ghi đo theo phương pháp sự kiện – CF2a N gu ồn PM1 CR1 CR2 PM2 CF1a CF1b Amp.1 MCA Amp. Sum D.D Sum CF2b Amp.2 MONITOR R1 RV1 R2 Gate 23 CÁC CÔNG TRÌNH LÀM CƠ SỞ CHO LUẬN ÁN Công bố nước ngoài 1) Nguyen An Son, Pham Dinh Khang, Nguyen Duc Hoa, Nguyen Xuan Hai, Dang Lanh, Determination Gamma Width and Transition Strength Of Gamma Rays from 48Ti(nth, 2 gamma)49Ti Reaction, International Journal of Computational Engineering Research (IJCER), Vol, 03, Issue 11, 2013, (pp.33-37). 2) Nguyen An Son, Pham Dinh Khang, Nguyen Duc Hoa, Vuong Huu Tan, Nguyen Xuan Hai, Dang Lanh, Pham Ngoc Son, Ho Huu Thang, Determining Experimental Transition Strengths of 52V by Two-Step Gamma Cascades, International Organization of Scientific Research Journal of Engineering (IOSRJEN) Vol 03, Issue 11, 2013, (pp16-21). 3) Nguyen An Son, Pham Dinh Khang, Nguyen Duc Hoa, Nguyen Xuan Hai, Dang Lanh, Truong Van Minh, Study of Gamma Cascades of 59Ni by Thermal Neutron Reaction, Research Journal in Engineering and Applied Sciences (RJEAS), Vol 02, Number 06, 2013, (pp. 409-412). 4) Nguyen Xuan Hai, Pham Dinh Khang, Vuong Huu Tan, Ho Huu Thang, Nguyen An Son, Nguyen Duc Hoa, Gamma cascade transition of 51V(n, gamma)52V reaction, World Journal of Nuclear Science and Technology (WJNST) Vol 04, Number 1, 2014. 5) Nguyen An Son, Nguyen Van Kien, Nguyen Duc Hoa, Nguyen Dac Chau, Pham Dinh Khang, Nguyen Xuan Hai, Ho Huu Thang, Vuong Huu Tan, Nguyen Nhi Dien, Gamma-gamma coincidence measurement setup for neutron activation analysis and nuclear structure studies, The first Academic Conference on Natural Science for Master and PhD Students from Cambodia, Laos, Vietnam, Proceedings 2010, (pp.304-309). Công bố trong nước 6) Nguyễn An Sơn, Phạm Đình Khang, Nguyễn Đức Hòa, Xác định thời gian bán rã, độ rộng mức và hàm lực dịch chuyển E1 của 49Ti bằng phản ứng 48Ti(n, 2)49Ti , Tạp chí khoa học Đại học sư phạm Tp HCM, số 51, 2013 (131-137). 7) Nguyễn An Sơn, Phạm Đình Khang, Nguyễn Đức Hòa, Nguyễn Xuân Hải, Phương pháp đo cường độ chuyển dời gamma nối tầng bằng thực nghiệm tại Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt, Tạp chí Đại học Thủ Dầu một, số 2, 2012, (28-34). 8) Nguyễn An Sơn, Nguyễn Đức Hòa, Phạm Đình Khang, Nguyễn Xuân Hải, Kết quả nghiên cứu cường độ và năng lượng của các chuyển dời gamma nối tầng của 59Ni trong phản ứng 58Ni(nth, 2)59Ni bằng 22 1. Đã sắp xếp được hai tia gamma chuyển dời gamma nối tầng là: 4950,46 keV và 4050,44 keV của hạt nhân 59Ni vào sơ đồ mức. Mức trung gian được xác định là 4048,69 keV; 2. Đã tính được spin và độ chẵn lẻ của một số mức mà thư viện LANL chưa xếp hoàn chỉnh của cả 03 hạt nhân 49Ti, 52V và 59Ni. Nhược điểm của phương pháp nghiên cứu: 1. Không thể xác định được đơn trị các giá trị spin ở mức trung gian với các nghiên cứu trên những hạt nhân isomer hay những đồng vị sống dài; 2. Rất khó xác định được những cặp chuyển dời đơn lẻ với cường độ phát thấp do không thể xác định các cặp chuyển dời này bằng phương pháp phổ tổng. Các triển khai nghiên cứu tiếp theo: Dựa trên các kết quả đã đạt được của luận án, có thể triển khai nghiên cứu thêm các vấn đề sau: 1. Phát triển hệ nhiều đetectơ trong nghiên cứu (n, 3) sử dụng TAC; 2. Đánh giá cường độ chuyển dời nối tầng bằng thực nghiệm của các hạt nhân 49Ti, 52V và 59Ni qua tính toán tiết diện riêng phần, tiết diện toàn phần của các mức. 3 sự kiện. Hệ được đặt tại KS3 của LPUHNDL. Sơ đồ hệ phổ kế mô tả trên Hình 1.5. Hình 1. 5 Hệ phổ kế trùng phùng gamma – gamma tại LPUHNDL. 1.1.2.2. KS3 của LPUHNDL LPUHNDL được nâng cấp từ Lò TRIGA của Mỹ là loại lò bể bơi, công suất cực đại 500 kW và thông lượng trung bình của nơtron nhiệt tại tâm vùng hoạt có thể đạt 1,991013 nơtron/cm2/s. Lò có 4 kênh ngang, KS3 của LPUHNDL được đưa vào sử dụng từ rất sớm sau khi khôi phục lại Lò phản ứng. Ban đầu, KS3 được sử dụng cho mục đích chụp ảnh nơtron và phân tích kích hoạt gamma tức thời. Các thiết bị chuẩn trực, dẫn dòng, đóng mở kênh được thiết kế, chế tạo lại cho phù hợp với việc bố trí thí nghiệm. 1.3. Cơ sở lý thuyết tính toán trong luận án 1.3.1. Cường độ dịch chuyển gamma nối tầng Cường độ dịch chuyển gamma nối tầng (I) liên quan đến độ rộng mức riêng phần ở trạng thái đầu (i), độ rộng mức toàn phần ở trạng thái đầu (i), độ rộng mức riêng phần ở trạng thái cuối (f) và độ rộng mức toàn phần ở trạng thái cuối (f) theo công thức: i f i f I        (1.1) Trong thực nghiệm trùng phùng gamma-gamma, cường độ dịch chuyển gamma nối tầng tỷ lệ với diện tích đỉnh tương ứng với dịch chuyển nối tầng và được xác định theo công thức: i i n i 1 SS I S       (1. 2) trong đó iS  là số đếm đỉnh của dịch chuyển gamma nối tầng thứ i sau khi đã hiệu chỉnh hiệu suất ghi. 4 1.3.2. Mật độ mức 1.3.2.1. Tổng quan sự phát triển lý thuyết mật độ mức Nếu gọi hàm mật độ mức phụ thuộc năng lượng là ρ(E), số mức kích thích là N(E), thì mật độ mức kích thích trong vùng năng lượng  E là:    dE N E dE   (1. 3) 1.3.3. Spin và độ chẵn lẻ Photon là một bozon có spin bằng 1, vì thế mô men góc L của photon phải là nguyên dương và phụ thuộc vào spin của trạng thái đầu Ji và spin của trạng thái cuối Jf:    i f i fJ J L J J (1. 4) Độ chẵn lẻ cũng được bảo toàn trong quá trình dịch chuyển điện từ. if = 1 (1. 5) Như vậy độ chẵn lẻ của photon  là dương nếu i=f và  phải là âm nếu i=-f (i , f lần lượt là độ chẵn lẻ của trạng thái đầu và trạng thái cuối). Với dịch chuyển điện thì: ( 1)  L (1. 6) và dịch chuyển từ thì: 1( 1)   L (1. 7) 1.3.4. Bậc đa cực, xác suất dịch chuyển, độ rộng mức và hàm lực 1.3.4.1. Bậc đa cực và xác suất dịch chuyển Theo mẫu lớp, xác suất dịch chuyển điện từ được xác định như sau: - Xác suất dịch chuyển điện: 2L+12 L γEL γ 2 E8π(L+1)e bT = B(EL) L[(2L+1)!!] c        (1. 8) - Xác suất dịch chuyển từ: 2L+12 L-1 γML N γ 2 E8π(L+1)μ bT = B(ML) L[(2L+1)!!] c        (1. 9) Với B(EL) và B(ML) là xác suất dịch chuyển rút gọn của dịch chuyển điện, từ tương ứng; L là bậc đa cực của bức xạ gamma, E là năng lượng tia gamma,  là hằng số Dirac, 2 -10e =1.440×10 keV.cm, 2 -23 3 Nμ =1.5922×10 keV.cm , R = 1,210 -13A1/3cm. 1.3.4.2. Thời gian sống, độ rộng mức và hàm lực Độ rộng mức toàn phần của dịch chuyển gamma (Гγ) phụ thuộc vào thời gian sống trung bình của mức (τm) theo công thức: 21 KẾT LUẬN CHUNG Luận án đã hoàn thành được các mục tiêu nghiên cứu đặt ra, các kết quả chính của luận án đạt được như sau: A. Về mặt số liệu: 1. Đã đo đạc phân rã gamma nối tầng của 3 hạt nhân 49Ti, 52V, 59Ni dựa trên các phản ứng bắt nơtron nhiệt 48Ti(n, 2)49Ti, 51V(n, 2)52V và 58Ni(n, 2)59Ni; các số liệu này là cơ sở để nghiên cứu, đánh giá các trạng thái kích thích trung gian nằm dưới năng lượng liên kết của nơtron với hạt nhân; 2. Đã nghiên cứu sơ đồ mức, xác suất và hàm lực dịch chuyển gamma của các hạt nhân 49Ti, 52V và 59Ni; kết quả quả đã được so sánh với dự đoán của mẫu đơn hạt; 3. Sự phù hợp giữa thực nghiệm của các hạt nhân 49Ti, 52V và 59Ni với mẫu đơn hạt. Các số liệu thực nghiệm này được thu nhận tại KS3 của LPUHNDL trên hệ trùng phùng gamma-gamma. B. Về hệ thống thực nghiệm: 1. Đã xây dựng giao diện mới dùng PCI 7811R cho hệ phổ kế trùng phùng gamma – gamma ghi đo theo phương pháp “sự kiện – sự kiện”; kết quả của việc thay đổi giao diện đã làm hệ hoạt động ổn định, tin cậy và dễ sử dụng hơn, thời gian thu thập dữ liệu giảm từ 500 ns xuống còn 100 ns; 2. Thiết kế, chế tạo được hệ che chắn, dẫn dòng nơtron mới cho KS3 đảm bảo an toàn phóng xạ và an toàn hạt nhân, tạo không gian thuận lợi cho bố trí thí nghiệm và khai thác hệ đo hiệu quả hơn; 3. Xây dựng được phương pháp và quy trình chọn lựa các tham số một cách tối ưu cho hệ phổ kế trùng phùng gamma-gamma; do đó số liệu thực nghiệm thu được có độ tin cậy cao hơn. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: 1. Kết quả luận án đã khẳng định sự phù hợp giữa kết quả thực nghiệm của các hạt nhân 49Ti, 52V và 59Ni với tính toán của mẫu đơn hạt; 2. Luận án ứng dụng dòng nơtron nhiệt tại KS3 của LPUHNDL trong việc nghiên cứu cấu trúc hạt nhân ở các hạt nhân trung bình; 3. Khẳng định sự thành công trong việc ứng dụng hệ trùng phùng gamma – gamma trong nghiên cứu cấu trúc hạt nhân thực nghiệm. Tính mới của luận án: 20 4000 5000 6000 7000 8000 9000 5 10 15 20 25 30 35 40 M (E L, M L) E(keV) Hình 3. 6 Hàm lực chuyển dời gamma sơ cấp của 59Ni từ mức 8999,14 keV về các mức trung gian. 3.6. Kết luận chương Nội dung chương này trình bày kết quả thực nghiệm thu được của luận án gồm kết quả nâng cao chất lượng của hệ đo và hệ thống che chắn dẫn dòng; kết quả nghiên cứu thực nghiệm phân rã gamma nối tầng của các hạt nhân 49Ti, 52V và 59Ni. Cụ thể: - Đã thiết kế chế tạo được giao diện mới cho hệ đo dùng PCI 7811R làm hệ hoạt động tin cậy, ổn định và dễ sử dụng hơn; - Đã thiết kế, chế tạo được hệ che chắn, dẫn dòng nơtron cho KS3 đảm bảo an toàn phóng xạ và an toàn hạt nhân mới, tạo không gian thuận lợi cho bố trí thí nghiệm và khai thác hệ đo hiệu quả hơn; - Xây dựng được phương pháp và quy trình chọn lựa các tham số một cách tối ưu cho hệ phổ kế trùng phùng gamma-gamma; - Xác định năng lượng chuyển dời gamma nối tầng và cường độ tương đối của các chuyển dời, xác định các đặc trưng lượng tử của các mức và xây dựng sơ đồ phân rã gamma, tính xác suất dịch chuyển và hàm lực gamma của 49Ti, 52V và 59Ni; kết quả đã được so sánh với dự đoán của mẫu đơn hạt. 5 m      (1. 10) Thời gian bán rã của một mức t1/2 phụ thuộc vào xác suất dịch chuyển gamma theo bậc đa cực và loại dịch chuyển theo hệ thức sau: 1/2 , ln 2t EL MLT  (1. 11) Nếu một mức phân rã bằng cách phát gamma về các mức dưới có năng lượng khác nhau, thì độ rộng mức toàn phần  được xác định theo độ rộng mức riêng phần  i và hệ số rẽ nhánh . iB R : .i i i B R     (1. 12) Hàm lực dịch chuyển gamma ( , )M EL ML được xác định từ độ rộng mức theo công thức: ( , )( , ) ( , )wu EL ML M EL ML EL ML      (đơn vị w.u.) (1. 13) ( , )wu EL ML là độ rộng phóng xạ riêng phần của dịch chuyển tính theo đơn vị Weisskopf. Trong trường hợp dịch chuyển là lưỡng cực, tứ cực điện và lưỡng cực từ thì độ rộng phóng xạ riêng phần có thể xác định như sau: 11 2/3 3( 1) 6.7492 10wu E A E     (1. 14) 23 4/3 5( 2) 4.7925 10wu E A E     (1. 15) 11 3( 1) 2.0734 10wu M E     (1. 16) trong đó A là số khối của hạt nhân và Eγ là năng lượng bức xạ gamma (keV). I.4. Kết luận chương Chương một trình bày về các vấn đề sau: - Tổng quan về phương pháp trùng phùng gamma-gamma, hệ phổ kế trùng phùng gamma-gamma và ứng dụng cũng như sự phát triển của phương pháp này tại Việt Nam; - Tổng quan về tình hình nghiên cứu và số liệu thực nghiệm của các hạt nhân 49Ti, 52V và 59Ni; - Các cơ sở lý thuyết và tính toán được sử dụng trong luận án như: cường độ dịch chuyển, các đặc trưng lượng tử, độ rộng phóng xạ, mật độ mức và hàm lực dịch chuyển gamma. 6 Chương hai NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM Phần I. HOÀN THIỆN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Phát triển hệ thống thực nghiệm 2.1.1.2. Chế tạo giao diện bằng PCI 7811R Để khắc phục các nhược điểm trên, nhóm nghiên cứu đã thực hiện việc thay giao diện thiết kế trong nước bằng thiết bị NI PCI7811R. Nhóm nghiên cứu đã xây dựng các thuật toán và viết chương trình trên LabView để cấu hình cho giao diện PCI 7811R. Dual RAM Dual RAM Dual RAM B U S P C I Hình 2. 1a. Sơ đồ phần cứng khối đa kênh cấu hình trên FPGA. Hình 2.1b. Sơ đồ phần cứng khối trùng phùng cấu hình trên FPGA. 2.2. Xác lập các tham số cho hệ trùng phùng gamma-gamma Do diện tích đỉnh và số đếm thu được phụ thuộc vào tham số của hệ, nên ta có thể biểu diễn F qua các giá trị này như sau:    n i icpPeakSum fffF 1 )( (2. 1) Trong đó: fSumlà tỷ số giữa tốc độ đếm tổng có điều khiển trên tốc độ đếm tổng khi không điều khiển; fPeak là tỷ số giữa tốc độ đếm tại đỉnh thứ i trong trường hợp có điều khiển và không điều khiển. Phần II. NGHIÊN CỨU PHÂN RÃ GAMMA NỐI TẦNG CỦA CÁC HẠT NHÂN 49Ti, 52V VÀ 59Ni 2.4. Chuẩn bị bia mẫu 49Ti, 52V và 59Ni Bia mẫu 49Ti, 52V và 59Ni được sử dụng trong nghiên cứu phân rã gamma nối tầng ở dạng kim loại hoặc oxyt kim loại. - Bia mẫu Titan được làm từ Titan kim loại, có dạng hình tròn, đường kính 2 cm, dày 0,5 cm, khối lượng 7,02 gam; 19 * Với 59Ni Bảng 3.18 Độ rộng, thời gian sống của một số mức thực nghiệm. Hàm lực của 59Ni từ Bn về mức cơ bản theo phản ứng 58Ni(n, 2)59Ni. Mức trên (keV) Thời gian sống trung bình của mức (s) Độ rộng mức (eV) Năng lượng chuyển dời E (keV) Hàm lực tính theo đơn vị Weisskopf 8999,14 2,3599E-18 27,917 8533,5 2,43 8121,5 8,66 7697,5 24,69 6583,5 25,77 6105,5 11,20 5817,5 11,96 5435,5 29,68 5312,5 19,51 4950,5 39,29 4858,5 13,05 4284,4 38,96 3686,68 7,6810E-16 0,857 3686,4 0,07 3347,4 0,03 Mức trên (keV) Thời gian sống trung bình của mức (s) Độ rộng mức (eV) Năng lượng chuyển dời E (keV) Hàm lực tính theo đơn vị Weisskopf 3181,67 2,3849E-15 0,276 3181,4 0,05 2843,4 0,14 2717,4 0,12 2304,4 0,06 1993,4 0,19 1880,4 0,16 1735,4 2,32 2893,68 2,8409E-15 0,232 2554,4 0,03 2016,4 0,06 1703,4 0,39 2415,65 7,8119E-15 0,084 2415,4 0,33 1950,4 0,04 1537,4 0,06 1226,4 0,12 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 5 10 15 20 25 30 M (E L, M L) E(keV) Hình 3. 4 Hàm lực chuyển dời gamma sơ cấp của 49Ti từ mức 8142,50 keV về các mức trung gian. 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 20 40 60 80 100 120 140 160 M (E L, M L) E(keV) Hình 3. 5 Hàm lực chuyển dời gamma sơ cấp của 52V từ mức 7310,68 keV về các mức trung gian. 18 3.5. Độ rộng mức, thời gian sống của mức và hàm lực * Với 49Ti Bảng 3. 16 Độ rộng, thời gian sống của một số mức thực nghiệm. Hàm lực của 49Ti từ Bn về mức cơ bản theo phản ứng 48Ti(n, 2)49Ti. Mức trên (keV) Thời gian sống trung bình của mức (s) Độ rộng mức (eV) Năng lượng chuyển dời E (keV) Hàm lực tính theo đơn vị Weisskopf 8142,50 4,89599E-16 1,34 6761,08 1,48 6556,06 11,62 6419,04 16,39 4966,86 24,99 4713,83 14,92 4353,78 20,40 3920,73 27,02 3475,68 1,48 3026,62 0,06 Mức trên (keV) Thời gian sống trung bình của mức (s) Độ rộng mức (eV) Năng lượng chuyển dời E (keV) Hàm lực tính theo đơn vị Weisskopf 5115,38 6,67683E-16 0,99 3733,71 1,40 3389,66 3,52 4221,27 1,64314E-15 1,60 2839,60 1,64 2498,55 2,56 3260,08 8,65394E-15 0,08 1674,45 5,51 1498,43 1,27 * Với 52V Bảng 3. 17 Độ rộng, thời gian sống của một số mức thực nghiệm. Hàm lực của 52V từ Bn về mức cơ bản theo phản ứng 51V(n, 2)52V. Mức trên (keV) Thời gian sống trung bình của mức (s) Độ rộng mức (eV) Năng lượng chuyển dời E (keV) Hàm lực tính theo đơn vị Weisskopf 7310,68 3,5638E-18 18,695 6875,09 12,04 6518,05 5,65 6465,04 7,14 5892,97 16,39 5752,96 6,45 5578,93 142,81 5551,93 99,96 5516,93 6,94 5211,89 10,99 5142,88 14,70 4993,86 24,92 4884,85 32,25 4452,80 49,98 3579,69 111,08 2857,88 1,4678E-15 0,448 2842,60 1,67 2710,58 2,50 2425,83 4,4473E-15 0,148 2427,55 5,02 2410,54 2,73 1634,45 2,29 2167,80 3,3262E-15 0,198 2169,51 9,02 2146,51 1,44 2021,50 5,12 2098,79 6,6423E-15 0,099 2101,51 6,70 2083,50 7,82 1953,49 3,67 1664,45 3,90 1307,41 5,15 Mức trên (keV) Thời gian sống trung bình của mức (s) Độ rộng mức (eV) Năng lượng chuyển dời E (keV) Hàm lực tính theo đơn vị Weisskopf 1793,75 1,2572E-14 0,052 1795,47 12,03 1778,47 2,74 1358,41 2,56 1002,37 6,17 1557,72 8,8182E-15 0,075 1558,44 1,16 1410,42 7,04 1417,71 1,3370E-14 0,049 1418,42 2,36 1401,42 2,06 982,37 10,97 845,64 5,9512E-14 0,011 845,35 2,31 823,35 0,96 698,33 1,57 792,63 1,4730E-13 0,004 793,34 3,40 645,33 1,59 356,29 12,94 435,59 5,6046E-13 0,001 436,30 2,01 419,30 3,19 295,28 5,24 7 - Bia mẫu Vanadi được nén từ V2O5 dạng hình tròn, đường kính 2,2 cm, dày 0,5 cm, khối lượng 11,61 gam; - Bia mẫu Niken được làm từ Niken kim loại, có dạng hộp chữ nhật kích thước 2,2 cm  2,4 cm  0,6 cm, khối lượng 28,19 gam. a) b) c) Hình 2.2 Hình ảnh của các bia mẫu. a) bia mẫu Titan, b) bia mẫu Vanadi, c) bia mẫu Niken. 2.5. Thu thập số liệu phân rã gamma nối tầng của 49Ti, 52V và 59Ni Thực nghiệm nghiên cứu phân rã gamma nối tầng của các hạt nhân được tiến hành trên KS3 của LPUHNDL, thông lượng của chùm nơtron tại vị trí chiếu mẫu ~106 n/cm2/s tỉ số nơtron nhiệt đo với 197Au trong trường hợp có bọc cadmi và không bọc cadmi ~ 900 (hộp cadmi dày 1mm). Hệ đo có cấu hình như hình 1.5. Số liệu phân rã gamma nối tầng của các hạt nhân 49Ti, 52V và 59Ni được đo tích lũy theo thời gian. Thời gian đo của 49Ti là 300 giờ, của 52V là 280 giờ và của 59Ni là 400 giờ. Số liệu thực nghiệm phân rã gamma nối tầng sau khi đo được xử lý theo phương pháp cộng biên độ các xung trùng phùng. 2.7.2. Xác định các đặc trưng lượng tử Quy tắc chọn lựa spin, bậc đa cực và độ chẵn lẻ được xác định theo điều kiện (1.4) và (1.5). Vì tỷ số giữa xác suất dịch chuyển của bậc đa cực L+1 và bậc đa cực L xấp xỉ 2 3(2 3) R L  (R là bán kính hạt nhân), nên thường trong thực nghiệm chỉ có thể đo được các đa cực bậc thấp và có thể bỏ qua các đa cực bậc cao. Thực nghiệm chứng tỏ các kết quả sau: 1) Không tồn tại đơn photon ứng với dịch chuyển đơn cực E0; 2) Dịch chuyển lưỡng cực điện E1 có xác suất lớn nhất; 3) Nếu dịch chuyển hỗn hợp thì thường chỉ gồm hai thành phần với bậc đa cực sai khác nhau một đơn vị; 4) Không có dịch chuyển hỗn hợp của hai bức xạ cùng loại; 8 5) Nếu trong dịch chuyển hỗn hợp, đa cực bậc thấp nhất L đã tương ứng với bức xạ từ thì bức xạ hỗn hợp có đa cực L + 1 phải là bức xạ điện; 6) Nếu trong dịch chuyển có đa cực bậc thấp nhất L đã là dịch chuyển điện thì dịch chuyển từ với bậc đa cực L+1 thường không xảy ra; 7) Đối với một dịch chuyển hỗn hợp xác định thì tỷ số cường độ của các thành phần M(L) và E(L+1) là hằng số và chỉ phụ thuộc vào cấu trúc bên trong hạt nhân mà không phụ thuộc vào điều kiện bên ngoài; 8) Với cùng một giá trị L thì xác suất dịch chuyển điện lớn hơn 10 – 102 lần. Nguyên nhân của điều này là do tương tác từ yếu hơn tương tác điện khá nhiều; 9) Khi bậc đa cực tăng và năng lượng của lượng tử gamma giảm thì xác suất dịch chuyển giảm, thời gian sống sẽ tăng lên. 2.8. Đánh giá xác suất và hàm lực dịch chuyển gamma Áp dụng mẫu đơn hạt cho các hạt nhân 49Ti, 52V và 59Ni ta có:  Xác suất dịch chuyển điện từ: - Với 49Ti: E1 6 3 γ γ E2 -5 5 γ γ M1 4 3 γ γ M2 -7 5 γ γ T =1.3726×10 E T =1.3050×10 E T =3.1483×10 E T =2.9934×10 E        (2. 2) - Với 52V: E1 6 3 γ γ E2 -5 5 γ γ M1 4 3 γ γ M2 -7 5 γ γ T =1.4280×10 E T =1.4127×10 E T =3.1483×10 E T =3.1143×10 E        (2. 3) - Với 59Ni: E1 6 3 γ γ E2 -5 5 γ γ M1 4 3 γ γ M2 -7 5 γ γ T =1.5535×10 E T =1.6717×10 E T =3.1483×10 E T =3.3879×10 E        (2. 4)  Hàm lực dịch chuyển gamma: 17 3.4.2. Kết quả tính xác suất dịch chuyển theo mẫu đơn hạt * Với 49Ti Bảng 3. 13 Xác suất dịch chuyển điện từ của 49Ti từ Bn về mức cơ bản theo phản ứng 48Ti(n, 2)49Ti so sánh lý thuyết và thực nghiệm. Mức trên (keV) E (keV) E1 γT (1015) M1 γT (1015) E,M γT lý thuyết (%) E,M γT thực nghiệm (%) E,M γT / E,MγT 8142,50 6761,08 424,21 --- 27,90 70,76 (39) 0,39 6556,06 386,78 --- 25,44 9,05 (46) 2,81 6419,04 363,03 --- 23,87 6,34 (64) 3,77 4966,86 168,18 --- 11,06 4,13 (31) 2,68 3920,73 82,73 --- 5,44 2,39 (48) 2,28 3475,68 57,63 --- 3,79 3,32 (11) 1,14 3026,62 38,05 --- 2,50 4,01 (57) 0,62 Mức trên (keV) E (keV) E1 γT (1015) M1 γT (1015) E,M γT lý thuyết (%) E,M γT thực nghiệm (%) E,M γT / E,MγT 8142,50 4713,83 3,30 55,93 31,04(15) 1,80 4353,78 2,60 44,07 68,96(34) 0,64 5115,38 3733,71 --- 1,64 57,20 71,54(80) 0,80 3389,66 --- 1,23 42,80 28,46(20) 1,50 4221,27 2839,6 --- 0,72 59,48 60,96(75) 0,98 2498,55 --- 0,49 40,52 39,04(25) 1,04 3260,08 1674,45 --- 0,15 58,25 18,35(45) 3,18 1498,43 --- 0,11 41,75 81,65(56) 0,51 * Với 52V Bảng 3. 14 Xác suất dịch chuyển điện từ của 52V từ Bn về mức cơ bản Mức trên (keV) E (keV) E1 γT (1015) M1 γT (1015) E,M γT lý thuyết (%) E,M γT thực nghiệm (%) E,M γT / E,MγT 7310,68 6875,09 464,06 --- 16,55 10,71(84) 1,55 6518,05 395,45 --- 14,10 13,60(122) 1,04 6465,04 385,88 --- 13,76 15,89(109) 0,87 5892,97 292,24 --- 10,42 9,23(72) 1,13 5752,96 271,90 --- 9,70 34,77(128) 0,28 5516,93 239,79 --- 8,55 3,14(115) 2,72 5211,89 202,18 --- 7,21 3,58(84) 2,01 5142,88 194,25 --- 6,93 1,98(76) 3,49 4884,85 166,45 --- 5,94 1,60(51) 3,71 4452,8 126,08 --- 4,50 3,20(60) 1,40 3579,69 65,51 --- 2,34 2,30(27) 1,02 7310,68 5578,93 --- 247,97 7,14 33,7(12) 1,10 5551,93 --- 244,38 7,03 49,0(24) 0,74 4993,86 --- 177,85 5,12 17,3(13) 1,53 2857,88 2842,6 --- 7,23E-01 53,56 60,01(551) 0,89 2710,58 --- 6,27E-01 46,44 39,99(449) 1,16 2425,83 2427,55 --- 4,50E-01 43,77 19,88(261) 2,20 2410,54 --- 4,41E-01 42,90 36,59(354) 1,17 1634,45 --- 1,37E-01 13,33 43,53(386) 0,31 2167,80 2169,51 --- 3,22E-01 36,06 11,08(207) 3,23 2146,51 --- 3,11E-01 34,83 69,44(518) 0,50 2021,50 --- 2,60E-01 29,12 19,47(275) 1,49 Mức trên (keV) E (keV) E1 γT (1015) M1 γT (1015) E,M γT lý thuyết (%) E,M γT thực nghiệm (%) E,M γT / E,MγT 2098,79 2101,51 --- 2,92E-01 35,96 14,94(175) 2,41 2083,5 --- 2,85E-01 35,10 12,83(162) 2,74 1953,49 --- 2,35E-01 28,94 27,30(236) 1,06 1664,45 --- 1,45E-01 17,86 25,59(229) 0,70 1307,41 --- 7,04E-02 8,67 19,37(199) 0,45 1793,75 1795,47 --- 1,82E-01 38,76 38,97(41) 4,67 1778,47 --- 1,77E-01 37,69 16,25(65) 1,03 1358,41 --- 7,89E-02 16,80 8,27(288) 0,43 1002,37 --- 3,17E-02 6,75 36,51(606) 0,42 1557,72 1558,44 --- 1,19E-01 57,40 85,77(711) 0,67 1410,42 --- 8,83E-02 42,60 14,23(289) 3,00 1417,71 1418,42 --- 8,98E-02 43,53 57,51(457) 1,03 1401,42 --- 8,67E-02 42,03 30,15(331) 0,86 982,37 --- 2,98E-02 14,44 12,34(348) 1,59 845,64 845,35 --- 1,90E-02 40,17 43,30(39) 0,93 823,35 --- 1,76E-02 37,21 44,39(39) 0,84 698,33 --- 1,07E-02 22,62 12,31(20) 1,84 792,63 793,34 --- 1,57E-02 61,38 29,43(40) 2,09 645,33 --- 8,46E-03 33,07 62,85(71) 0,53 356,29 --- 1,42E-03 5,55 7,73(49) 0,72 435,59 436,3 --- 2,61E-03 45,46 49,59(52) 0,92 419,3 --- 2,32E-03 40,41 31,29(32) 1,29 295,28 --- 8,11E-04 14,13 19,12(46) 0,74 * Với 59Ni Bảng 3. 15 Xác suất dịch chuyển điện từ của 59Ni từ Bn về mức cơ bản Mức trên (keV) E (keV) E1 γT (1015) M1 γT (1015) E,M γT lý thuyết (%) E,M γT thực nghiệm (%) E,M γT / E,M γT 8999,14 8533,50 965,37 --- 21,08 42,7(11) 0,49 8121,50 832,18 --- 18,17 11,1(8) 1,64 7697,50 708,53 --- 15,47 4,0(3) 3,87 6583,50 443,28 --- 9,68 3,5(5) 2,77 6105,50 353,56 --- 7,72 10,1(8) 0,76 5817,50 305,85 --- 6,68 8,2(5) 0,81 5435,50 249,47 --- 5,45 2,7(2) 2,02 5312,50 232,91 --- 5,09 4,4(3) 1,16 4950,50 188,47 --- 4,12 2,7(2) 1,53 4858,50 178,16 --- 3,89 8,6(4) 0,45 4284,40 122,18 --- 2,67 2,1(2) 1,27 Mức trên (keV) E (keV) E1 γT (1015) M1 γT (1015) E,M γT lý thuyết (%) E,M γT thực nghiệm (%) E,M γT / E,M γT 3686,68 3686,40 --- 02.E+00 57,2 36,97(48) 1,55 3347,40 --- 01.E+00 42,8 63,02(56) 0,68 3181,67 2843,40 --- 72.E-02 30,01 30,2(16) 0,99 2717,40 --- 63.E-02 21,43 12,2(18 1,76 2304,40 --- 39.E-02 18,70 10,5(8) 1,78 1993,40 --- 25.E-02 11,41 23,0(12) 0,50 1880,40 --- 21.E-02 7,38 9,1(7) 0,81 1735,40 --- 16.E-02 6,20 9,8(6) 0,63 3181,40 --- 01.E+00 4,87 5,3(6) 0,92 2893,68 2554,40 --- 52.E-02 55,92 59,3(11) 0,94 2016,40 --- 26.E-02 27,50 35,2(10) 0,78 1703,40 --- 16.E-02 16,58 5,4(12) 3,07 16 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 E (k eV ) Ground State 59Ni 3/2- 8999.14 (1/2+) 4714.70 (1/2-) 4140.69 (3/2-) 4048.69 (1/2-) 3686.68 (1,2-,3/2-) 3563.68 (1/2-) 3181.70 (1/2-,3/2-) 2893.68 (3/2-) 2415.65 (3/2-) 1446.31 (1/2-) 1301.63 (1/2-) 1188.309 (1/2-) 877.62 (1/2-) 465.61 (1/2-) 339.27 (1/2-) Ni59 /2- Hình 3.17 Kết quả sắp xếp sơ đồ mức của 59Ni và spin, độ chẵn lẻ của các mức. Kết quả ở thực nghiệm này đã bổ sung được spin, độ chẵn lẻ và mức của 3 hạt nhân mà LANL chưa hoàn chỉnh, cụ thể: Hạt nhân 49Ti: kết quả thực nghiệm và lý thuyết cho thấy xác định xác suất dịch chuyển điện từ từ Bn về các mức 3428,67 keV và 3788,72 keV không phải là dịch chuyển lượng cực điện mà là dịch chuyển lưỡng cực từ. Theo số liệu từ thư viện LANL hai mức này có spin và độ chẵn lẻ là 3/2-, trong thực nghiệm này xác định hai mức này có spin và độ chẵn lẻ là 1/2+. Hạt nhân 52V: Thực nghiệm cho thấy các chuyển dời từ Bn về các mức 1557,72 keV, 1758,75 keV và 2316,82 keV là chuyển dời lượng cực từ. Kết quả spin và độ chẵn lẻ các mức như sau: 1557,72 keV(2-, 3-), 1758,75 keV(2-, 3-) và 2316,82 keV(2-, 3-). Cũng trong nghiên cứu này đã bổ sung spin và độ chẵn lẻ một số mức: 1731,75 keV (2+, 4+), 2425,83 keV (2+, 3+), 2857,88 keV (3+). Hạt nhân 59Ni: Thực nghiệm xác định được hai tia gamma 4950,46 keV và 4050,44 keV là cặp chuyển dời nối tầng từ Bn về mức cơ bản và đã xác định mức mới cho cặp chuyển dời này là mức 4048,69 keV (1/2-). Về bổ sung spin và độ chẵn lẻ các mức: 3563,68 keV(1/2-), 4048,69 keV(1/2-), 4140,69 keV (3/2-) và 4714,70 kev (1/2-). 9 - Với 49Ti: 11 3 23 5 11 3 ( 1) ( 1) 90.3753 10 ( 2) ( 2) 859.3239 10 ( 1) ( 1) 2.0734 10                 E M E E E M E E M M M E       (2. 5) - Với 52V: 11 3 23 5 11 3 ( 1) ( 1) 94.0274 10 ( 2) ( 2) 930.1791 10 ( 1) ( 1) 2.0734 10                 E M E E E M E E M M M E       (2. 6) - Với 59Ni: 11 3 23 5 11 3 ( 1) ( 1) 102.2870 10 ( 2) ( 2) 1100.7740 10 ( 1) ( 1) 2.0734 10                 E M E E E M E E M M M E       (2. 7) 2.9. Kết luận chương Chương hai trình bày việc thay đổi giao diện, thay đổi thiết kế kênh số 3, bia mẫu thực nghiệm, phương pháp xây dựng sơ đồ phân rã, phương pháp đánh giá xác suất và hàm lực dịch chuyển gamma theo mẫu đơn hạt. Các kết quả chính của chương gồm: - Thiết kế giao diện cho hệ đo bằng PCI 7811R; - Phương pháp khảo sát và lựa chọn các tham số của hệ đo; - Phương pháp xây dựng hàm chuẩn hiệu suất; - Nghiên cứu thực nghiệm phân rã gamma nối tầng của các hạt nhân 49Ti, 52V và 59Ni; - Phương pháp xây dựng sơ đồ phân rã và xác định các đặc trưng lượng tử; - Cách tính xác suất dịch chuyển và hàm lực dịch chuyển gamma theo mẫu đơn hạt. 10 Chương ba KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả hoàn thiện hệ thống thực nghiệm 3.1.1. Kết quả cải thiện giao diện Hình 3.1 Giao diện MCA. Hình 3. 2 Giao diện ở chế độ COIN 3.1.2. Kết quả về phông của hệ đo Giá trị tích phân của số đếm phông trong dải năng lượng 250 keV đến hơn 8 MeV đo khi kênh mở và lò hoạt động ở công suất 500 kW có giá trị 283,5 số đếm/giây đối với kênh sử dụng đetectơ GC2018 và 321,5 số đếm/giây đối với kênh sử dụng đetectơ EGPC20. 3.1.4. Kết quả về lựa chọn tham số cho hệ đo Hình 3. 6 Phổ thời gian của 60Co (cửa sổ trùng phùng đặt 100 ns, ADC 1k). 0 2000 4000 6000 8000 10 100 1000 C ou nt keV 1st channel 2nd channel 0 2000 4000 6000 8000 100 1000 10000 1st channel 2nd channel keV C ou nt 10 100 1000 C ount a) Chỉnh chưa đúng các tham số thời gian. b) Đã hiệu chỉnh đúng các tham số thời gian. Hình 3. 7 Phổ năng lượng ở hai kênh. 15 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 E (k eV ) 8142.50 (1/2+) 5115.88(1/2-) 4666.82(1/2-) 4221.77(1/2-) 3788.72(1/2+) 3428.67(1/2+) 3260.38(1/2-) 3175.64(1/2-) 1761.95(3/2-) 1723.46(1/2-) 1584.44(3/2-) 1381.42(3/2-) 0 (7/2-) Hình 3.15 Kết quả sắp xếp sơ đồ mức của 49Ti và spin, độ chẵn lẻ của các mức. 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 E (k eV ) 52V 3+ 7310.68 (3-,4-) 3730.99 (3+) 2857.88 (3+) 2425.83 (2+,3+) 2316.82 (2-,4-) 2167.80 (2+,3+) 2098.79 (2+,3+) 1793.75 (2+,3+) 1758.75 (3-,5-) 1557.72 (2-,3-) 1417.71 (2+,3+) 845.64 (3+,4+) 793.10 (2+,3+) 435.59 (2+,3+) 146.30 (4+) 21.29 (5+), 15.29 (2+) 2 3-) 3-) Hình 3. 16 Kết quả sắp xếp sơ đồ mức của 52V và spin, độ chẵn lẻ của các mức. 14 5211,89 3-,4-2+,3+ 3-,4-3+ 2098,79 1307,41   792,63 4884,85 3-,4-23+ 3-,4-? 2425,83 1634,45   792,63 Đỉnh tổng 1793,38 keV 1358,41  2+ 437,05 436,30   0 1002,37  3+ 793,10 793,34   0 Bảng 3. 9 Sắp xếp mức dịch chuyển nối tầng của 59Ni. E1 (keV) Dịch chuyển spin theo thực nghiệm Dịch chuyển spin theo LANL EL (keV) E2 (keV) Dịch chuyển spin theo thực nghiệm Dịch chuyển spin theo LANL EL (keV) Đỉnh tổng 8999,14 keV 8533,53 1/2+1/2- 1/2+1/2- 465,61 465,37 1/2-3/2- 1/2-3/2- 0,00 8121,52 1/2+1/2- 1/2+3/2- 877,62 878,37 1/2-3/2- 3/2-3/2- 0,00 7697,51 1/2+1/2- 1/2+1/2- 1301,63 1302,38 1/2-3/2- 1/2-3/2- 0,00 6583,49 1/2+3/2- 1/2+3/2- 2415,65 2415,41 3/2-3/2- 3/2-3/2- 0,00 5817,47 1/2+3/2-, 1/2- 1/2 +3/2+ 3181,67 3181,42 1/2 -, 3/2- 3/2- 3/2 +3/2- 0,00 5435,47 1/2+1/2- 1/2+ 3563,68 3564,43 1/2-3/2- ?3/2- 0,00 5312,46 1/2+3/2- 1/2+3/2+ 3686,68 3686,43 1/2-,3/2- 3/2- 3/2 +3/2- 0,00 4950,46 1/2+1/2-  4048,69 4050,44 1/2-3/2- ? 0,00 4284,44 1/2+1/2- 1/2+ 4714,70 4715,45 1/2-3/2- ?3/2- 0,00 Đỉnh tổng 8660,04 keV 6105,48 1/2+3/2- 1/2+3/2- 2893,66 2554,41 3/2-1/2- 3/2-5/2- 339,10 5817,47 1/2 +3/2-, 1/2- 1/2 +3/2+ 3181,67 2843,41 3/2-1/2- 3/2-5/2- 339,10 5312,46 1/2+3/2- 1/2+3/2+ 3686,68 3347,42 3/2-1/2- 3/2+5/2- 339,10 Đỉnh tổng 8533,53 keV 6583,49 1/2+3/2- 1/2+3/2- 2415,65 1950,40 3/2-1/2- 3/2-1/2- 465,37 4858,45 1/2+3/2- 1/2+ 4140,69 3676,43 3/2-1/2- 1?1/2- 465,37 Đỉnh tổng 3181,70 keV 2843,41 3/2-1/2- 3/2+5/2- 339,27 339,36 1/2-3/2- 5/2-3/2- 0,00 2717,41 3/2-1/2- 3/2+1/2- 465,61 465,37 1/2-3/2- 1/2-3/2- 0,00 2304,40 3/2-1/2- 3/2+3/2- 877,62 878,37 1/2-3/2- 3/2-3/2- 0,00 1993,40 3/2-1/2- 3/2+5/2- 1188,38 1188,38 1/2-3/2- 5/2-3/2- 0,00 1880,39 3/2-1/2- 3/2+1/2- 1301,31 1302,38 1/2-3/2- 1/2-3/2- 0,00 1447,39 1/2-3/2- 3/2- 1734,72 1735,39 3/2-1/2- 3/2-1/2- 0,00 Đỉnh tổng 2893,66 keV 2554,41 3/2-1/2- 3/2-5/2- 339,27 339,36 1/2-3/2- 5/2-3/2- 0,00 2016,40 3/2-1/2- 3/2-/2- 877,62 878,37 1/2-3/2- 3/2-3/2- 0,00 1703,39 3/2-1/2- 3/2-5/2- 1190,29 1188,38 1/2-3/2- 5/2-3/2- 0,00 Đỉnh tổng 2415,41 keV 1950,40 3/2-1/2- 3/2-1/2- 465,61 465,37 1/2-3/2- 1/2-3/2- 0,00 1537,39 3/2-1/2- 3/2-3/2- 877,62 878,37 1/2-3/2- 3/2-3/2- 0,00 1226,38 3/2-1/2- 3/2-5/2- 1188,22 1188,38 1/2-3/2- 5/2-3/2- 0,00 11 3.1.4. Kết quả xác định hàm hiệu suất - Với đetectơ EGPC20: ( 397.79) ( 397.79) ( 397.79)460.90 2263.19 2263.19( ) 0.00019 0.47792 1.0217 0.35837 E E E E e e e            (3. 1) - Với đetectơ GC2018: ( 397.79) ( 397.79) ( 397.79)305.88 2674.94 2674.94( ) 0.01028 0.85991 0.85913 0.41317 E E E E e e e            (3. 2) 3.2. Kết quả ghi nhận phổ tổng và phổ nối tầng 3 00 0 40 00 5 00 0 60 0 0 7 00 0 80 0 0 0 5 0 0 10 0 0 15 0 0 20 0 0 25 0 0 30 0 0 35 0 0 40 0 0 C ou nt er E (keV) 81 42 .5 0 ke V , E f = 0 k eV 67 61 .0 8 ke V, E f = 1 38 1. 42 k eV 64 19 .0 4 ke V , E f = 17 22 .9 6 ke V 32 60 .3 8 ke V, E f = 4 88 2. 12 k eV 31 75 .14 k eV , E f = 4 96 6. 86 k eV Số đ ếm 32 60 .38 k eV , E f= 0 k eV 64 19 .0 4 ke V, E f= 17 23 .4 6 ke V 31 75 .1 4 ke V , E f= 0 ke V 6400 6600 6800 7000 7200 7400 200 400 600 800 1000 1200 1400 C ou nt er E (keV) 73 10 .6 8 ke V, E f = 0 ke V 72 93 .52 k eV , E f = 1 7. 16 k eV 71 62 .8 3 k eV , E f = 1 47 .85 k eV 68 74 .5 1 ke V , E f = 4 36 .3 4 ke V 65 17 .3 4 ke V , E f = 7 39 .3 4 ke V Số đ ếm Hình 3. 9 Một phần phổ tổng của 49Ti. Hình 3. 310 Một phần phổ tổng của 52V. 3.3. Kết quả số liệu phân rã nối tầng của 49Ti, 52V và 59Ni 3.3.1. Năng lượng và cường độ dịch chuyển nối tầng Bảng 3. 4 Năng lượng và cường độ dịch chuyển nối tầng các tia gamma trong phản ứng 48Ti(n, 2)49Ti. Chuyển dời sơ cấp E1(keV) Năng lượng mức trung gian EL (keV) Chuyển dời thứ cấp E2 (keV) Cường độ chuyển dời I( I) (%) Đỉnh tổng 8142,50 keV, Ef = 0 keV 6761,08(101) 1381,42 1381,42(070) 46,300(269) 6556,06(079) 1586,44 1585,44(083) 5,919(312) Đỉnh tổng 6761,08 keV, Ef = 1381,42 keV 6419,04(078) 1723,46 341,29(050) 4,145(437) 4966,86(098) 3175,64 1793,47(089) 2,703(213) 4713,83(122) 3428,67 2046,50(092) 0,494(104) 4353,78(133) 3788,72 2405,54(105) 0,468(231) 3920,73(164) 4221,77 2839,60(121) 1,561(311) 3026,62(135) 5115,88 3733,71(156) 2,626(376) Chuyển dời sơ cấp E1(keV) Năng lượng mức trung gian EL (keV) Chuyển dời thứ cấp E2 (keV) Cường độ chuyển dời I( I) (%) Đỉnh tổng 6419,04 keV, Ef = 1723,46 keV 3920,73(164) 4221,77 2498,55(113) 0,999(102) 3475,68(164) 4666,82 2943,61(132) 2,175(78) 3026,62(135) 5115,88 3389,66(154) 1,045(94) Đỉnh tổng 3260,38 keV, Ef = 0 keV 1498,43(077) 1761,95 1761,46(071) 10,203(167) 1674,45(054) 1585,93 1585,44(083) 2,292(134) Đỉnh tổng 3175,64 keV, Ef = 0 keV 1793,47(089) 1381,67 1381,42(070) 7,324(209) Bảng 3. 5 Năng lượng và cường độ dịch chuyển nối tầng các tia gamma trong phản ứng 51V(n, 2)52V Chuyển dời sơ cấp E1(keV) Năng lượng mức trung gian EL (keV) Chuyển dời thứ cấp E2 (keV) Cường độ chuyển dời I( I) (%) 7310,68 keV, Ef = 0 keV 6875,09(102) 435,59 436,30(055) 2,913(35) 6518,05(094) 792,63 793,34(062) 3,700((40) 6465,04(098) 845,64 845,35(064) 4,324(43) 5892,97(142) 1417,71 1418,42(077) 2,511(33) 5752,96(123) 1557,72 1558,44(088) 9,461(64) 5578,93(104) 1731,75 1732,46(089) 0,487(14) 5516,93(076) 1793,75 1795,47(092) 0,855(19) 5211,89(089) 2098,79 2101,51(114) 0,974(20) 5142,88(098) 2167,80 2169,51(121) 0,540(15) 4993,86(102) 2316,82 2317,53(124) 0,294(11) 4884,85(114) 2425,83 2427,55(146) 0,435(14) 7293,52 keV, Ef = 17,16 keV 6875,09(102) 435,59 419,30(052) 1,849(28) 6465,04(098) 845,64 823,35(063) 4,433(44) 5892,97(142) 1417,71 1401,42(077) 1,317(24) 5516,93(076) 1793,75 1778,47(089) 3,776(40) 5211,89(089) 2098,79 2083,50(112) 0,837(19) 5142,88(098) 2167,80 2146,51(121) 3,382(38) 4884,85(114) 2425,83 2410,54(132) 0,802(19) 4452,80(146) 2857,88 2842,60(145) 0,871(19) 3579,69(165) 3730,99 3716,71(168) 0,625(16) Chuyển dời sơ cấp E1(keV) Năng lượng mức trung gian EL (keV) Chuyển dời thứ cấp E2 (keV) Cường độ chuyển dời I( I) (%) 7162,83 keV, Ef = 147,85 keV 6875,09(102) 435,59 295,28(049) 1,130(22) 6518,05(094) 792,63 645,33(060) 7,957(58) 6465,04(098) 845,64 698,33(059) 1,229(23) 5752,96(123) 1557,72 1410,42(078) 1,569(26) 5551,93(101) 1758,75 1612,45(054) 0,732(18) 5211,89(089) 2098,79 1953,49(095) 1,780(28) 5142,88(098) 2167,80 2021,50(102) 0,949(20) 4452,80(146) 2857,88 2710,58(165) 0,581(16) 6874,51 keV, Ef = 436,34 keV 6518,05(094) 792,63 356,29(051) 0,978(20) 5892,97(142) 1417,71 982,37(066) 0,539(15) 5516,93(076) 1793,75 1358,41(073) 4,012(41) 5211,89(089) 2098,79 1664,45(054) 1,669(27) 6517,34 keV, Ef = 793,34 keV 5516,93(076) 1793,75 1002,37(070) 1,654(27) 5211,89(089) 2098,79 1307,41(072) 1,262(23) 4884,85(114) 2425,83 1634,45(056) 0,954(20) 1793,38 keV, Ef = 0 keV 1358,41(073) 437,05 436,30(055) 0,018(3) 1002,37(070) 793,10 793,34(062) 0,025(4) Bảng 3. 6 Năng lượng và cường độ dịch chuyển nối tầng các tia gamma trong phản ứng 58Ni(n, 2)59Ni. 12 Chuyển dời sơ cấp E1(keV) Năng lượng mức trung gian EL (keV) Chuyển dời thứ cấp E2 (keV) Cường độ chuyển dời I( I) (%) 8999,14 keV, Ef = 0 keV 8533,53(146) 465,61 465,37(052) 18,425(70) 8121,52(138) 877,62 878,37(078) 4,800(72) 7697,51(133) 1301,63 1302,38(098) 1,705(95) 6583,49(121) 2415,65 2415,41(134) 0,934(99) 5817,47(103) 3181,67 3181,42(147) 1,290(89) 5435,47(082) 3563,68 3564,43(132) 1,177(96) 5312,46(088) 3686,68 3686,43(132) 0,751(94) 4950,46(091) 4048,69 4050,44(097) 1,147(87) 4284,44(093) 4714,70 4715,45(095) 0,927(99) 8660,04 keV, Ef = 339,36 keV 6105,48(113) 2893,66 2554,41(143) 4,341(70) 5817,47(103) 3181,67 2843,41(163) 5,015(96) 5312,46(088) 3686,68 3347,42(153) 1,280(103) Chuyển dời sơ cấp E1(keV) Năng lượng mức trung gian EL (keV) Chuyển dời thứ cấp E2 (keV) Cường độ chuyển dời I( I) (%) 8533,53 keV, Ef = 465,37 keV 6583,49(121) 2415,65 1950,40(132) 2,474(92) 4858,45(086) 4140,69 3676,43(120) 3,706(76) 3181,70 keV, Ef = 0 keV 2843,41(163) 338,29 339,36(049) 2,367(83) 2717,41(157) 464,29 465,37(052) 2,974(81) 2304,40(129) 877,30 878,37(078) 2,578(76) 1993,40(138) 1188,30 1188,38(077) 5,627(81) 1880,39(135) 1301,31 1302,38(098) 2,237(74) 1447,39(103) 1734,72 1735,39(121) 2,388(107) 2893,66 keV, Ef = 0 keV 2554,41(143) 339,27 339,36(049) 1,739(73) 2016,40(121) 877,28 878,37(078) 3,609(106) 1703,39(113) 1190,29 1188,38(077) 0,555(62) 2415,41 keV, Ef = 0 keV 1950,40(132) 464,20 465,37(052) 4,539(107) 1537,39(114) 877,21 878,37(078) 4,611(71) 1226,38(083) 1188,22 1188,38(077) 2,738(111) Kết quả thực nghiệm đã đo được năng lượng tia gamma và cường độ tương đối các chuyển dời, cụ thể: - Với 49Ti đã đo được năng lượng 23 tia gamma; sắp xếp 14 cặp chuyển dời nối tầng; xác định cường độ chuyển dời của các cặp chuyển dời; - Với 52V đã đo được năng lượng 49 tia gamma; sắp xếp 36 cặp chuyển dời nối tầng; xác định cường độ chuyển dời của các cặp chuyển dời; - Với 59Ni đã đo được năng lượng 37 tia gamma; sắp xếp 26 cặp chuyển dời nối tầng; xác định cường độ chuyển dời của các cặp chuyển dời. 3.3.2. Kết quả sắp xếp các dịch chuyển gamma nối tầng vào sơ đồ mức Bảng 3. 7 Sắp xếp mức dịch chuyển nối tầng của 49Ti E1 (keV) Dịch chuyển spin theo thực nghiệm Dịch chuyển spin theo LANL EL (keV) E2 (keV) Dịch chuyển spin theo thực nghiệm Dịch chuyển spin theo LANL EL (keV) Đỉnh tổng 8142,50 keV 6761,08 1/2+3/2- 1/2+3/2- 1381,42 1381,42 3/2-/2- 3/2-/2- 0 6556,06 1/2+3/2- 1/2+3/2- 1586,44 1585,44 3/2-/2- 3/2-/2- 0 Đỉnh tổng 6761,08 keV 6419,04 1/2+1/2- 1/2+1/2- 1723,46 341,29 1/2-/2- 1/2-2- 1381,42 4966,86 1/2+1/2- 1/2+1/2- 3175,64 1793,47 1/2-3/2- 1/2-3/2- 1381,42 4713,83 1/2+1/2+ 1/2+3/2- 3428,67 2046,50 1/2+/2- 3/2-2- 1381,42 4353,78 1/2+1/2+ 1/2+3/2- 3788,72 2405,54 1/2+/2- 3/2-2- 1381,42 3920,73 1/2+1/2- 1/2+1/2- 4221,77 2839,60 1/2-/2- 1/2-2- 1381,42 3026,62 1/2+1/2- 1/2+1/2- 5115,88 3733,71 1/2-/2- 1/2-2- 1381,42 Đỉnh tổng 6419,04 keV 3920,73 1/2+1/2- 1/2+1/2- 4221,77 2498,55 1/2-/2- 1/2-3/2- 1723,46 3475,68 1/2+1/2- 1/2+1/2- 4666,82 2943,61 1/2-/2- 1/2-3/2- 1723,46 3026,62 1/2+1/2- 1/2+1/2- 5115,88 3389,66 1/2-/2- 1/2-3/2- 1723,46 Đỉnh tổng 3260,38 keV 1498,43 1/2-3/2- 1/2-5/2- 1761,95 1761,46 3/2-/2- 5/2-/2- 0 13 1674,45 1/2-3/2- 1/2-3/2- 1585,93 1585,44 3/2-/2- 3/2-/2- 0 Đỉnh tổng 3175,64 keV 1793,47 1/2-3/2- 1/2-3/2- 1381,67 1381,42 3/2-/2- 3/2-/2- 0 Bảng 3. 8 Sắp xếp mức dịch chuyển nối tầng của 52V. E (keV) Dịch chuyển spin theo thực nghiệm Dịch chuyển spin theo LANL EL (keV) E (keV) Dịch chuyển spin theo thực nghiệm Dịch chuyển spin theo LANL EL (keV) Đỉnh tổng 7310,68 keV 6875,09 3-,4-2+,3+ 3-,4-2+ 435,59 436,30  2+3+ 0 6518,05 3-,4-2+,3+ 3-,4-3+ 792,63 793,34  3+3+ 0 6465,04 3-,4-3+,4+ 3-,4-4+ 845,64 845,35  4+3+ 0 5892,97 3-,4-2+,3+ 3-,4-3+ 1417,71 1418,42  3+3+ 0 5752,96 3-,4-2-,3- 3-,4-4+ 1557,72 1558,44  4+3+ 0 5578,93 3-,4-2+,4+ 3-,4-? 1731,75 1732,46  3+ 0 5516,93 3-,4-2+,3+ 3-,4-3+ 1793,75 1795,47  2+3+ 0 5211,89 3-,4-2+,3+ 3-,4-4+ 2098,79 2101,51  3+3+ 0 5142,88 3-,4-2+,3+ 3-,4-3+ 2167,80 2169,51  4+3+ 0 4993,86 3-,4-2-,4- 3-,4-? 2316,82 2317,53  ?3+ 0 4884,85 3-,4-23+ 3-,4-? 2425,83 2427,55  3+ 0 Đỉnh tổng 7293,52 keV 6875,09 3-,4-2+,3+ 3-,4-2+ 435,59 419,30  2+2+ 17,16 6465,04 3-,4-3+,4+ 3-,4-4+ 845,64 823,35  4+5+ 22,29 5892,97 3-,4-2+,3+ 3-,4-3+ 1417,71 1401,42  3++ 17,16 5516,93 3-,4-2+,3+ 3-,4-3+ 1793,75 1778,47  2+2+ 17,16 5211,89 3-,4-2+,3+ 3-,4-3+ 2098,79 2083,50  3++ 17,16 5142,88 3-,4-2+,3+ 3-,4-3+ 2167,80 2146,51  4+5+ 22,29 4884,85 3-,4-23+ 3-,4-? 2425,83 2410,54  ?+ 17,16 4452,80 3-,4-3+ 3-,4-? 2857,88 2842,60 3+2+ ?+ 17,16 3579,69 3-,4-3+ 3-,4-3+ 3730,99 3716,71 3+2+ 3+2+ 17,16 Đỉnh tổng 7162,83 keV 6875,09 3-,4-2+,3+ 3-,4-2+ 435,59 295,28   140,30 6518,05 3-,4-2+,3+ 3-,4-3+ 792,63 645,33   147,30 6465,04 3-,4-3+,4+ 3-,4-4+ 845,64 698,33   147,30 5752,96 3-,4-2+,3+ 3-,4-4+ 1557,72 1410,42   147,30 5551,93 3-,4-3-,5- 3-,4-2+ 1758,75 1612,45   147,30 5211,89 3-,4-2+,3+ 3-,4-4+ 2098,79 1953,49   147,30 5142,88 3-,4-2+,3+ 3-,4-3+ 2167,80 2021,50   147,30 4452,80 3-,4-3+ 3-,4-? 2857,88 2710,58   147,30 Đỉnh tổng 6874,51 keV 6518,05 3-,4-2+,3+ 3-,4-3+ 792,63 356,29   435,59 5892,97 3-,4-2+,3+ 3-,4-3+ 1417,71 982,37   435,59 5516,93 3-,4-2+,3+ 3-,4-3+ 1793,75 1358,41   435,59 5211,89 3-,4-2+,3+ 3-,4-4+ 2098,79 1664,45   435,59 Đỉnh tổng 6517,34 keV 5516,93 3-,4-2+,3+ 3-,4-3+ 1793,75 1002,37   792,63