氘化金属靶中D（d，p）T反应电子屏蔽效应温度相关性的实验研究

论文题目: 氘化金属靶中D（d，p）T反应电子屏蔽效应温度相关性的实验研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 粒子物理与原子核物理

作者: 曾晟

导师: 柳卫平

关键词: 电子屏蔽效应,氘化金属靶,温度相关性,德拜模型

文献来源: 中国原子能科学研究院

发表年度: 2005

论文摘要: 带电粒子热核反应截面是研究恒星演化进程中核能的产生和核素的合成所必需的关键核物理输入量。恒星中的热核反应发生在远低于库伦势垒的能区,通常的实验很难达到。为了研究该能区的带电粒子反应截面,上世纪80年代晚期以来,人们建立了一些特殊的装置和方法,使测量不断向低能区延伸,测量了一系列同位素靶轻核反应的截面。这些测量清楚地揭示出电子屏蔽效应的存在及其随能量变化的趋势。近年来,德国柏林大学和鲁尔大学的两个实验小组分别研究了一系列氘化金属、半导体、绝缘体靶中D(d,p)T反应的电子屏蔽效应。实验结果表明,氘化金属靶中电子屏蔽效应呈现异常的增大。通过对金属中的电子作准自由近似,这种现象可以用德拜模型解释。但德拜模型是一种经典的模型,没有考虑量子效应,必须经过进一步的实验验证。从德拜模型的表达式可以看出,电子屏蔽势与温度的平方根成反比。因此,进行温度相关性的研究是十分必要的。为此,我们在德国鲁尔大学DTL实验室的100kV加速器上测量了T=20-340℃范围内氘化Co、Ta和Pt靶中D(d,p)T反应的电子屏蔽效应,得到了电子屏蔽势随温度升高而逐渐减小的结果,与德拜模型的预言相符。然而,对于一系列元素周期表中第三、四族以及镧系元素的氘化靶(在常温下氘在这些元素中的溶度很高,即它们对氘具有很强吸附能力),在T=200℃时测量的D(d,p)T反应电子屏蔽势却比常温下的显著增大。在常温下,由于氘在这些介质中的溶度很高,注入层中形成的类氘化物使金属性趋于消失,导致电子屏蔽效应很弱。当T=200℃时,氘在注入层中的溶度急剧下降,金属性得以恢复,因而电子屏蔽效应增强。这一现象也可以用德拜模型解释,并利用完全无关的霍尔系数方法就电子浓度信息进行了验证。这项工作第一次从实验上研究了核反应截面的温度相关性。并对即将开展的相关α衰变实验进行了讨论。目前,实验数据处理中存在两方面的不确定性:一是

论文目录:

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表索引

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第一章电子屏蔽效应概述

1．1 引言

1．2 核天体物理中的几个基本概念

1．3 带电粒子核反应中的电子屏蔽效应

第二章国际上电子屏蔽效应研究的进展与现状

2．1 电子屏蔽效应的实验研究

2．2 电子屏蔽效应的理论研究

2．3 实验结果与理论模型的差异

2．4 德国鲁尔大学DTL实验室D(d,p)T反应电子屏蔽效应的实验研究

第三章电子屏蔽效应温度相关性的实验研究

3．1 电子屏蔽效应温度相关性实验的提出

3．2 鲁尔大学DTL实验室100kV加速器概况

3．3 实验设置

3．4 靶加热装置

3．5 实验方法

3．6 数据分析

第四章实验结果及讨论

4．1 金属元素中电子屏蔽势随温度变化曲线的测量

4．2 第三、四族元素及镧系元素

4．3 分析与讨论

第五章读博期间参加的其它研究工作

5．1 HI-13串列加速器上的次级束实验装置

5．2 读博期间参与的~11C(d,n)~12N和~8Li(d,p)~9Li反应研究

第六章论文总结

本人在攻读博士期间发表的论文

致谢

参考文献

附录1: 电子屏蔽效应倍增因子的导出

附录2: 氘在介质中的溶度y

附录3: 霍尔效应与霍尔系数

附录4: 可加工陶瓷的特性

附录5: 可加工陶瓷的清洁方法

附录6: 金刚石的清洁方法

发布时间: 2005-12-05

参考文献

[1].金属环境中D（d,p）T反应的屏蔽效应及氘沉积行为研究[D]. 吕会议.兰州大学2010
[2].声学声子辅助的硅基杂质电子自旋量子比特的量子控制[D]. 苟秉屏.河北师范大学2011

氘化金属靶中D（d，p）T反应电子屏蔽效应温度相关性的实验研究

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