^7Be在Au中衰变率的精确测量

^7Be在Au中衰变率的精确测量 第41卷第4期 2007年7月 原子能科学技术 AtomicEnergyScienceandTechnology Vo1.41,No.4 July2007 7Be在Au中衰变率的精确测量 孟秋英,李成波,傅元勇,刘志毅,文群刚,周静,周书华 (中国原子能科学研究院核物理研究所,北京102413) 摘要:对在通常实验室环境下注入到Au中的Be发生电子俘获的半衰期进行测量.共测量4.8个半衰 期,测得/z一(53.24510.003)d.此测量结果可作为研究Be衰变率随环境不同而发生变化时的参照值. 关键词:半衰期;Be;7谱 中图分类号:0571.322文献标识码:A文章编号:1000—6931(2007)04—0408—02 HighPrecisionMeasurementofDecayRateofBeinAu MENGQiu—ying,LICheng—bo,FUYuan—yong,LIUZhi—yi, WENQun—gang,ZHOUJing,ZHOUShu—hua (DepartmentofNuclearPhysics,ChinaInstituteofAtomicEnergy,Beijing102413,China) Abstract:Thehalf-lifeoftheBeingoldsampleatthenormallaboratoryenvironmentis measuredfor4.8half-lives.ThemeasuredvalueT1/2一(53.245?0.003)dcanbeused asareferenceinstudyofthevariationofthedecayrateofBeindifferentenvironment. Keywords:half-live;Be;7-rayspectrum 放射性核素的半衰期,特别是发生电子俘 获和内转换过程的半衰期与核外电子密度有 关,因此,核外物理,化学环境改变,有可能改变 核素的半衰期[1].精确测量这些核素的半衰 期以及研究它们在不同核外环境中半衰期的变 化在许多领域有着重要应用.Be是发生电子 俘获最轻的放射性核素,具有简单的电子壳层 结构,半衰期约为53d,是研究核外环境对核素 半衰期影响的最合适的核素.从环境物质电子 亲合势对电子俘获过程的影响这一角度看,Au 的化学性质稳定,电子亲合势的测量数据比较 一 致,注入到Au中的Be的衰变率适于作为参 照.因此,常温和常压下的Be在Au中衰变率 的精确值是非常重要的物理量. Be衰变发生电子俘获反应,约1O布居 到u的第1激发态,其余布居至Ij的基态. Li第1激发态通过放出478keV7射线退激发 至u的基态.本实验通过测量478keV7射线 计数率随时间的变化来测量Be的衰变率. 1实验测量 Au样品中Be源的制备在中国原子能科 学研究院HI-13串列加速器的放射性次级束流 线上进行.用34MeVLi初级束轰击氢气靶, 产生21.6和32.3MeV的Be次级束,注入到 Au靶中.实验用Au靶在制备过程中其晶格 结构会受到破坏,为修复晶格损伤,将样品置于 收稿日期:2006一O1—09;修回日期:2006-03-28 基金项目:中核预研基金资助项目(13Y205030501);国家自然科学基金资助项目 (10305020) 作者简介:孟秋英(1973一),女,北京人,助理工程师,计算机应用专业 第4期盂秋英等:Be在Au中衰变率的精确测量409 真空度为0.003Pa的真空中,加热至退火温 度,保持1h,然后在真空中自然冷却至室温后 取出,供照射用.Au样品经Be束照射后,再 次退火,以消除辐照造成的晶格损伤. 用于测量7射线的高纯锗探测器使用 ?.Ba与?Cs的特征7射线进行了能量刻度. 探测器对于?Cs的661.7keY7射线的分辨 (FWHM)为2.5keY.测量使用K0DAQ数 据获取系统,每1h自动存储1次能谱,然后将 能谱清除并开始下一轮获取.为减小计数统计 误差,需较高的计数率,但计数率提高将造成脉 冲叠加而引起7谱的分辨变差,并使测量系统 的死时间增加.因此,将7射线的计数率选在 每秒几十个计数水平.在测量过程中,样品被 牢固安置在高纯锗探测器探头上方,以免因几 何位置变动引起探测效率变化. 将Be束照射后的金样品冷却133d,以降 低辐照中产生的短半衰期的放射性本底,并使 7射线计数率降至每秒几十个计数水平.为减 少环境本底,测量在屏蔽体中进行.屏蔽体由 有机玻璃,铝,铜,铅4层屏蔽材料组合构成. 测量持续4.8个半衰期,得到的7谱示于图1. 糌 : -I山lJIILl _.啊_iliJ~.止-I山IIlIllllMI_Illl 能量/keY 图1典型的7射线谱 Fig.1Typicalgammarayspectrum 2数据处理与结果 将每小时获取的7谱合并成每天的能谱后 进行处理.7射线在探测器中产生的全能脉冲 高度近似服从高斯分布,选择478keY7射线 峰谱段范围为-4-5a(a为表征峰形宽度的特征 量),在此范围内包含了近100的全能脉冲计 数.478keV7射线净计数的抽取按以下步骤 进行:1)积分478keY7射线峰?5段内的每 道计数,以得到该峰谱段的粗面积;2)用平滑 阶梯函数表示连续本底谱,求出该谱段范围内 的本底面积;3)用粗面积减去本底面积得到 478keY7峰的净峰面积,即净计数.通过上 面步骤,从每一能谱中得到净峰面积,而后进行 净峰面积的死时间修正.根据香港天文台提供 的时间校对获取系统的时钟后,对每一能 谱对应的时间进行修正,最后得到每天累积测 量到的478keV7射线的计数随时间的变化, 再用指数衰变函数进行拟合处理(图2).如此 得到的Be在Au中的衰变常量和半衰期为: A一(1.5067?0.0001)×10s T1/2一(53.245?0.003)d 此前,Norman_4测量的Be在Au中衰变 的半衰期为(53.311?0.042)d,刘志毅的测 量结果为(53.270?0.019)d.上述两个实验 测量中,测量前未对样品进行退火处理,它们的 测量值均略高于本工作的测量值.考虑到给出 的误差,两者与本测量结果之差均小于0.1. 静 : 时间/d 图2Au样品中的Be衰变曲线 Fig.2Bedecaycurveingoldsample ?——实验点;实线——拟合曲线 参考文献: [1]EMERYGT.Perturbationofnucleardecay rates[-J~.AnnRevNUC1Sci,1972,22:165—202. [2]HAHNHP,BORNHJ,KIMJI.Surveyonthe rateperturbationofnucleardecay[J].Radio Acta,1976,23:23—37. [3]DOSTALKP,NAGELM,PABSTD.Varia— tionsinnucleardecayratesEJ].zNaturforsch, 1977,32a:345—361. [4]NORMANEB,RECHGA,BROWNEE,et a1.Influenceofphysicalandchemicalenviron— mentsonthedecayratesofBeand.K[J].Phys Lett,2001,B519:15-22. [5]LIUZhiyi,LIChengbo,WANGSiguang,eta1. Highprecisionmeasurementofhalf-lifeofBe EJ].NuclPhysRev,2003,20:235—238.