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在HI-13串列加速器上,利用中国联合伽马探测阵列,最多可放置40个Ge探测器,BGO和HPGe探测器分别与法兰相连,径向距离可通过螺杆调节,如图1所示。采用82Se(18O, 1p4n)95Nb熔合蒸发反应,18O束流能量为82和88 MeV,对95Nb的能级结构进行研究,平均束流强度为90 nA,靶由厚度为0.85 mg/cm2的82Se和4.45 mg/cm2厚的金衬组成。探测系统是由28台带反康的高纯锗(或Clover)探测器和1 台小平面探测器组成。其中6 台探测器放置在与束流夹角为150°的方向,7台探测器放置在60°方向,90°和120°方向各8台。
用60Co,133Ba和152Eu标准放射源对探测器进行了能量和效率刻度。将实验数据离线反演成γ-γ二维对称矩阵,用于分析γ-γ符合关系,提取γ跃迁的强度和建立能级纲图。处理实验数据后得到的95Nb纲图,如图2所示,图中标红射线是在此次实验中新发现的射线,标蓝射线调整了摆放顺序。
为进一步确定新发现能级的自旋,利用90°和150°方向上的探测器构建二维γ-γ DCO矩阵, DCO比例系数为
$$ {{R}}_{{\rm{DCO}}} = \frac{{I_\theta ^{{\gamma _1}}({\text{gated by }} {\gamma _2} {\text{ at }} {{90}^ \circ })}}{{I_{{{90}^ \circ }}^{{\gamma _1}}({\text{gated by }} {\gamma _2} {\text{ at }} \theta )}}\frac{{\varepsilon _\theta ^{{\gamma _1}}\varepsilon _{{{90}^ \circ }}^{{\gamma _2}}}}{{\varepsilon _{{{90}^ \circ }}^{{\gamma _1}}\varepsilon _\theta ^{{\gamma _2}}}} \text{,} $$ (1) 其中:γ2是用来开窗的,已知极性的电四极(ΔI=2)跃迁,与该跃迁存在符合关系的纯四极跃迁的RDCO值在1.0附近,而纯偶极跃迁的值在0.5附近;公式中
$I_\theta ^{{\gamma _1}}$ 和$I_{90^\circ }^{{\gamma _1}}$ 分别是在150°和90°方向上开窗射线γ2得到的射线γ1的强度;θ为小角度方向150°;ε为90°或150°方向不同能量跃迁的探测器效率。此外,本工作还利用线极化测量方法确定γ跃迁的电磁特性。利用放置在90°的分辨率较好的Clover探测器测量平行和垂直方向的康普顿散射事件来确定入射光子的极化度(非对称度),把符合事件处理为平行散射事件矩阵和垂直散射事件矩阵。非对称度公式[6]为
$$ A(\theta ) = \frac{{a(E_\gamma ){N_ \bot } - {N_\parallel }}}{{a(E_\gamma ){N_ \bot } + {N_\parallel }}} \text{,} $$ (2) 其中:a(
$E_\gamma $ )为极化效率刻度曲线,是Clover探测器对平行和垂直散射的γ跃迁探测效率的比值;N⊥和$N_\parallel$ 分别为实验测量的与反应平面垂直和平行的康普顿散射光子的计数。每个Clover探测器可以分为4块晶体,利用90°方向上的Clover探测器(此方向A(θ)有最大值)。实验时伽马射线入射到任意一晶体上,与之相邻的两个晶体探测到的康普顿散射光子被认定分别对应于垂直和平行的康普顿事件。此外,四块晶体探测效率不同,需要对探测器的效率进行修正。作极化探测效率刻度曲线时,使用没有被极化的放射源133Ba和152Eu进行刻度,选取水平和垂直事件进行计算,公式定义为:a($E_\gamma $ ) = N||/N⊥,将得到的不同能量下的a($E_\gamma $ )进行直线拟合。拟合公式为:$a({E_\gamma }) = 0.995\,17 - 2.662\,62{{\rm e}^{ - 5}} \times {E_\gamma }$ 。A(θ)的计算值若为正,该跃迁为电跃迁,若为负,则为磁跃迁。图3为利用824 keV伽马跃迁开门得到的824.6,844.3和872.2 keV跃迁在垂直(V)和平行方向(P)的能谱,从图中可以看到,824.6,844.3和872.2 keV的水平方向计数明显小于垂直方向计数,为电跃迁。结合之前的DCO测量结果,γ跃迁DCO比值如图4所示,可判断它们三者均为电四极跃迁,以此类推可得到其他γ跃迁的电磁特性。
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摘要: 通过重离子熔合蒸发反应82Se(18O,p4n)95Nb,布居了95Nb的高自旋态。利用多探头中国联合伽马探测阵列进行了在束γ测量,研究了95Nb核的高自旋态能级结构。基于γ-γ符合关系扩展了95Nb的能级纲图,发现了25条新的γ跃迁和21条新的能级,并调整了部分能级的摆放位置。将新的能级结构与壳模型计算进行了比较和讨论。结果表明,要正确的描述95Nb核的高自旋态(自旋值大于39/2)能级结构,应考虑质子跨越38子壳 f5/2→g9/2核心激发。Abstract: High-spin level structure of 95Nb has been investigated using the multi-detector array of the conjoint gamma array in China via the 82Se(18O, p4n)95Nb. Based on γ-γ coincidence relationships, the level scheme of 95Nb has been modified and extended with 25 new γ rays and 15 new levels. The new level structure of 95Nb has been compared with the shell model calculations. It is suggested that the proton core excitation(f5/2→g9/2) across
$Z = 38 $ sub-shell should be taken into account in order to adequately describe the high-spin level structure in 95Nb above spin of 39/2.-
Key words:
- high-spin states /
- level scheme /
- linear polarization /
- shell model
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