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裂变碎片是核反应过程中的重要生成物,裂变碎片的动能分布、质量分布、电荷分布及碎片发射的中子和γ射线是核裂变过程的重要特征,研究它们的性质及它们之间的关联将为核动力学过程的理论研究提供重要的信息,为核裂变的实际应用提供数据。本硕士论文是在中国原子能科学研究院裂变物理实验室进行的,论文主要工作包括建立对裂变反应产生的碎片的质量、电荷和瞬发中子能量进行关联测量的裂变多参数测量系统,并对实验系统进行调试,以及为修正测量得到的某一质量碎片的中子能谱中互补碎片发出中子的干扰提供了方法。
该实验测量系统采用双速度法测量裂变碎片的质量分布,通过测量K-X射线的能量来间接确定裂变碎片的电荷分布,用飞行时间方法测量蒸发中子能谱,由Kmax多参数数据获取系统完成关联测量,按事件记录方式(event by event)存储在计算机硬盘上。<252>Cf源裂变时两个碎片在相反的方向飞出,由于碎片发射中子的运动方向趋向于碎片运动的方向,因此在相对源相反的两个方向对称的放置碎片探测器和中子探测器,在其中一方向安装碳膜,裂变碎片穿过碳膜时产生的次级电子经加速,然后偏转90 后入射到MCP(Microchannel Plate),MCP将次级电子信号放大给出裂变事件发生的标志信号,此标志信号可作为碎片和中子飞行的起飞信号。液体闪烁体探测器探测到的中子信号和PPAC(ParallelPlate Avalanche Counter)探测器探测到的碎片信号分别作为中子和碎片飞行一段距离后的终止信号。K-X射线的射出方向与碎片的运动方向没有关联,因此高纯锗探测器放在与碎片探测器所在面垂直的三个方向上测量K-X射线的能谱,真空白转移到碳膜上的<252>Cf源被设计成与所有的探测面成相同的角度。相对源成相反方向的PPAC探测器的输出信号符合作为数据获取系统的触发信号。本文详细描述了该裂变多参数测量实验系统的原理和方法及对实验测量系统进行的调试;针对固定裂变碎片核的瞬发中子谱测量中存在的互补碎片核瞬发中子干扰问题,用蒙特卡罗方法对裂变时两个互补碎片的瞬发中子的发射作了模拟计算分析,计算了任意质量数的裂变碎片核发射的相对碎片运动成180’和0’方向的瞬发中子能谱,得出了互补碎片发出中子的干扰只占总中子数的百分之几、且这一干扰主要出现在能谱的低能端的结论。本文采用蒙特卡罗模拟计算裂变碎片的瞬发中子能谱的方法为裂变碎片核瞬发中子能谱测量中的误差分析和修正提供了有意义的参考。
裂变多参数测量系统中使用的各种探测器的主要技术指标基本上能够满足对裂变碎片核进行多参数测量的物理要求,该实验测量系统可用于裂变碎片的质量分布测量、电荷分布测量和固定电荷数和质量数的裂变碎片核的瞬发中子能谱测量,在裂变核物理实验研究方面有着多方面的应用。