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从铁到铀的重元素合成过程是本世纪待解决的11个“将夸克与宇宙联系起来”的重大物理问题之一,而从铁到铋中的一半核素由慢中子俘获过程产生(s-过程),作为s-过程中的关键中子源反应——13C(α,n)160,它在典型s-过程温度下(T=0.1 GK)的反应率十分重要。当前由于此反应在伽莫夫能区(Ec.m.=140-230keV)内的截面极低,因此地面实验难以对其进行直接测量,仅能在高能量范围内开展。为了得到13C(α,n)16O反应在天体物理能区中的反应截面,目前必须使用高能数据和基于R-矩阵的理论外推,因此得到的结果差异很大。为了得到更精确的13C(α,n)160的反应率,锦屏地下实验室核天体物理(JUNA)团队计划利用高流强的加速器和中国锦屏地下实验室(CJPL)对此反应进行直接测量,并将测量能区推进到伽莫夫能区内,本文的主要工作即围绕这一目的展开,主要进行了如下几个方面的工作:1.探测器的研制。论文中研发了一台由24根3He正比管和聚乙烯构成的中子探测器用于JUNA项目的13C(α,n)16O高能区测量实验,并在四川大学3 MeV串列加速器上对其进行了效率刻度。随着Ec.m.的下降,反应截面急剧下降,难以测量。本文另外设计并制造了一台以塑闪+3He管为主的快中子探测器用来进行对此反应低能区的直接测量实验,这种探测器可以通过塑闪信号与3He信号符合的办法降低本底,提高整个探测器的灵敏度。2.环境中子本底的研究。为研究低计数率的中子探测技术,论文使用单根3He正比管对CJPL-I期实验大厅内的热中子本底进行了测量,发展了一套以“上升时间-能量”+“感兴趣目标区域(ROI)”的方法,成功地减小了 3He管内的α本底对低计数率中子探测的影响,得到了可靠的CJPL-I实验大厅内的热中子通量。方法可被使用到利用3He管测量低计数率中子的实验中,能够大大减小由3He管壁内的α产生的本底对实验的影响。3.束流引起的中子本底研究。为了研究束流产生的中子本底,本文提出了一种相对测量方法,利用近代物理研究所320 kV高压平台首次测量了 He2+束流内的氘杂质含量,并分析了由此产生的中子对地下实验的影响。此方法能够可靠地测量4He束流中的氘杂质含量,对研究由束流中的氘杂质产生的中子本底具有重要意义。4.束流鉴别。论文利用7Li(p,α)α反应鉴别了 JUNA项目400 kV高压平台2.45 GHz离子源所产生的A/q=2的束流,确定了其主要成分为H2+而非He2+,否定了此离子源可以产生He2+束流。根据此结果,JUNA团队另外制造了一台离子源用来产生He2+束流。总之,论文中所完成的工作将对今后的JUNA实验的顺利开展有着积极的意义。