HIRFL-CSR上全剝離94mRu的半衰期測量實驗.pdf

1、近年來，高電荷態(tài)離子的衰變研究得到了廣泛的關(guān)注。這些研究的主要動機之一是星體核合成過程是在高溫條件進行的，而在這個過程中原子都處于高電離狀態(tài)。與中性原子的半衰期相比，高電荷態(tài)離子的半衰期會有較大的改變。高電荷態(tài)離子的衰變可以用離子儲存環(huán)或者離子阱等裝置來進行研究。
　　蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)(HIRFL-CSR)是世界上少數(shù)幾個研究奇異離子的裝置之一。HIRFL-CSR是一個雙冷卻儲存環(huán)系統(tǒng)，由主環(huán)CSRm、實驗環(huán)CSRe和連

2、接它們的次級束流線RIBLL2構(gòu)成。CSRe既是一個冷卻儲存環(huán)，也是一個高精度磁譜儀。中國科學(xué)院近代物理研究所的研究人員在CSRe的等時性質(zhì)譜儀(Isochronous Mass Spectrometry, IMS)上已經(jīng)開展了大量的短壽命核素質(zhì)量的精確測量實驗。本論文介紹了基于等時性質(zhì)譜儀開展的首次全剝離離子的半衰期測量實驗。我們選取同核異能素9444mRu作為本次實驗?zāi)繕?biāo)核，其激發(fā)能為2.644MeV、半衰期為71(4)μs。

3、>　　實驗中，我們用能量為376.42 A·MeV的主束11250Sn35+轟擊10mm厚的鈹靶發(fā)生彈核碎裂反應(yīng)，產(chǎn)生次級離子束流。次級離子束流經(jīng)RIBLL2的在線篩選和提純后，注入到設(shè)置在等時性模式下的CSRe中。安裝在CSRe中的飛行時間探測器來測量被用來測量儲存離子的飛行時間信息。根據(jù)此時間信息，我們可以推算出相應(yīng)原子核的質(zhì)量。我們首次將脈沖高壓電源使用到了IMS實驗中，從而有效地削弱了探測器的飽和效應(yīng)。脈沖高壓電源設(shè)置的延遲時間

4、為33μs。每次注入中，我們記錄總共200μs的數(shù)據(jù)，以便離線分析。
　　本論文介紹了在不同實驗條件下計算半衰期的方法。除了一些傳統(tǒng)方法，我們還特別討論了當(dāng)觀測時間窗口低至1倍的平均壽命、衰變事例的統(tǒng)計量極低時，計算半衰期的方法。同時，我們對每種方法的適用范圍給出了一個限定。
　　數(shù)據(jù)處理主要包括兩個部分的內(nèi)容。一方面，我們測量了目標(biāo)離子的質(zhì)量。通過對數(shù)據(jù)的詳細分析，我們重新測量了94Ru和94mRu的質(zhì)量，其質(zhì)量過剩分別為

5、-82531(72)keV和-79905(132)keV，得到94Ru的激發(fā)能為E*=2626(150)keV。
　　另外一方面，我們得到了全剝離離子9444mRu44+的半衰期。由于離子在衰變前后質(zhì)量的變化，引起離子在儲存環(huán)中的循環(huán)時間發(fā)生微小改變。通過觀測離子在儲存環(huán)中循環(huán)時間的變化，我們鑒別了衰變事例并提取了相應(yīng)的衰變時刻。通過研究模擬數(shù)據(jù)，我們得到了本次實驗的靈敏區(qū)間為(20μs，180μs)，衰變時刻的定時誤差為1μs。

6、靈敏區(qū)間內(nèi)觀測到了49個衰變事例。通過修正磁場晃動對循環(huán)周期的影響，我們得到了29個未衰變的目標(biāo)離子9444mRu44+以及剩余了37個衰變事件。根據(jù)這66個事例，我們得到全剝離離子9444mRu44+的半衰期為97(16)μs。結(jié)合中性原子的半衰期，我們得到了94mRu的內(nèi)轉(zhuǎn)換系數(shù)。同時我們用質(zhì)量結(jié)果檢驗了同中子數(shù)鏈核的質(zhì)量的系統(tǒng)性。用半衰期結(jié)果計算形變參數(shù)B(E2)值，并通過B(E2)值驗證了全剝離離子9444mRu44+是一個非常