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。中國科學院近代物理研究所的研究人員在CSRe的等時性質譜儀(Isochronous Mass Spectrometry, IMS)上已經開展了大量的短壽命核素質量的精確測量實驗。本論文介紹了基于等時性質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作為本次實驗目標核，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，產生次級離子束流。次級離子束流經RIBLL2的在線篩選和提純后，注入到設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。根據此時間信息，我們可以推算出相應原子核的質量。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。脈沖高壓電源設置的延遲時間

4、為33μs。每次注入中，我們記錄總共200μs的數據，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。
　　數據處理主要包括兩個部分的內容。一方面，我們測量了目標離子的質量。通過對數據的詳細分析，我們重新測量了94Ru和94mRu的質量，其質量過剩分別為

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的衰變時刻。通過研究模擬數據，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個未衰變的目標離子9444mRu44+以及剩余了37個衰變事件。根據這66個事例，我們得到全剝離離子9444mRu44+的半衰期為97(16)μs。結合中性原子的半衰期，我們得到了94mRu的內轉換系數。同時我們用質量結果檢驗了同中子數鏈核的質量的系統(tǒng)性。用半衰期結果計算形變參數B(E2)值，并通過B(E2)值驗證了全剝離離子9444mRu44+是一個非常