利用d-~6Li核反应研究液态锂对低能氘离子阻止本领的温度相关性

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随着离子束分析技术的快速发展,材料对入射粒子阻止本领数据的精确性越来越重要。虽然人们对阻止本领的研究已经超过九十年,但是低能区阻止本领的研究结果仍然很不理想,实验数据和理论计算的差距比较大。其中有两点原因:一方面是实验上获得低能区阻止本领的难度比较大,另一方面是低能区射线与物质相互作用的机理比较复杂,并且可能受到温度、物相、气压等方面的影响,理论计算时应用了各种各样的近似。因此,低能区阻止本领的研究受到越来越多的关注。鉴于低能区阻止本领的直接测量非常困难,本工作通过测量液态锂靶在不同温度下6Li(d,α)4He核反应出射α粒子的产额来间接研究温度对于低能区液态锂阻止本领的影响。实验在日本东北大学电子光研究中心的低能强流加速器平台上进行,利用50-70 keV的氘束轰击液态锂靶,测量出射的α粒子产额,四组实验的锂靶温度分别为495±13 K、532±6 K、576±8 K、600±4 K。实验结果发现同一个入射能量点的产额随着温度的升高而明显增大,最高可达9%。影响厚靶产额的几个因素为探测立体角Δ?lab、屏蔽势Us、阻止本领dE/dx。发现温度从495 K增加到600 K,Δ?lab只增大约0.36%;Us随着温度的增加反而减少,该因素会造成产额随着温度的增加而减少。因此,造成6Li(d,α)4He核反应出射α粒子产额随温度增加的原因只能为阻止本领随着温度的增加而降低。通过厚靶积分产额公式计算理论产额,为了表征温度对阻止本领的影响,在SRIM阻止本领的基础上乘以温度修正系数A(T)来表征实际的阻止本领。然后利用理论厚靶积分产额公式对实验测量产额进行拟合,得到了495±13 K、532±6 K、576±8 K、600±4 K温度下阻止截面的温度修正系数为0.993±0.006、0.964±0.003、0.963±0.003、0.937±0.002。在该温度范围(495 K-600 K)内,阻止截面减低了5.6±0.6%,与已有的理论预言相符。本工作不仅从实验上发现了阻止本领的温度效应,并且在SRIM阻止本领的基础上,定量地计算了温度对阻止本领的影响程度,为此方面的基础研究提供了实验依据和研究方法。
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