在束核譜技術
在束核譜學的迅速發展,與測量技術的進步、低能加速器的發展和重離子核物理的發展密切相關。重離子核反應可以給原子核帶來很高的角動量,使剩餘核處在高自旋的激發態。原子核在這種情況下會改變它的結構,出現如回彎效應(見高自旋態)等在低自旋態沒有的一些新性質。在束γ譜學是研究原子核高自旋態的有力工具, 能提供許多有價值的核結構數據。測量技術 技術上,在束γ測量要求加速器有良好的聚集性能,束流輸運系統要有良好的束流光學條件,以降低束流打在管壁或光闌上產生的中子本底和γ射線本底。一般說來,靜電加速器比回旋加速器具有更好的在束γ測量條件。在反應堆上進行γ測量, 必須精心設計禁止裝置,並要特別考慮快中子的影響。
在束γ譜學測量的主要任務是確定原子核激發態的能量、宇稱、自旋、壽命以及各能級之間的相互關係。測量技術有:γ射線的能量及相對強度測定,γ射線產額曲線測量,γ-γ符合測量, γ射線角關聯、極化角關聯或內轉換係數測量和能級壽命測量等。以上這些方法,從原則上說與經典核譜學中所用的相似,是在經典核譜技術的基礎上發展起來的。在實驗裝置方面,出現了幾乎能包容4π探測立體角的晶體球裝置以及探測效率大大超過NaI的新的鍺酸鉍(Bi4Ge3O12) 閃爍晶體。此外,在一些重離子核反應機制研究和高自旋態研究中, γ多重性測量、γ多重過濾技術及總激發能測量已成為常用的重要實驗技術。
與經典核譜技術相比,在束γ譜測量的一個重要特點是往往採用多探測器、多重符合、多種測量手段並用,用計算機同時獲取儘可能多的相關信息。這樣做可以節省加速器束流時間。
研究領域 在束γ譜學的研究領域主要有以下幾個方面。
帶電粒子核反應中的γ射線 可分為兩類,第一類是在能量較低的核反應中產生的分立γ射線,它們主要來自帶電粒子俘獲反應、直接核反應及複合核過程。第二類是被激發到連續態的產物核(如重離子全熔合反應中的剩餘核)發射的γ射線, 包括能量上連續的統計γ射線和分立γ射線。當前,第二類γ射線是在束γ譜學研究的重點。
中子俘獲γ射線 中子核反應的截面通常比帶電粒子引起的核反應的截面大,中子輻射俘獲的研究已有多年歷史,因在核工程中這些數據相當重要。由於中子俘獲γ射線譜非常複雜,不容易分析出明確的核譜學結論。正是這種複雜的γ譜包含著非常豐富的核結構信息。
庫侖激發 這是一種通過庫侖相互作用使原子核激發的過程。當用重離子作為入射粒子時,通過多級庫侖激發過程可以獲得較高的自旋態。作為核譜學研究方法,這種過程的一個明顯優點是能研究重離子反應所不能達到的豐中子核(見遠離β穩定線的核素),可以作為重離子反應的補充。
光子激發 光核反應【如(γ,γ┡)】過程也是在束γ譜學的一個研究對象,同樣可以提供不少核能級的知識。
在束核譜學技術除了為核物理學提供許多信息外,在固體物理、原子物理等其他學科中也有一定的套用。