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奇异核的β衰变为核结构以及弱相互作用提供了很好的研究手段。这种远离β稳定线的核,由于比较大的衰变能,通常伴随着缓发粒子发射。在丰中子核区,则伴随着缓发的中子发射。要对这种丰中子奇异核的β衰变进行研究,就必须对缓发粒子进行测量。本论文的主要内容就是设计和建立实验相关的探测器。飞行时间法测量β缓发中子时,常将束流阻止在适当的探测器中,并以β粒子作为飞行时间的起始信号。为此,首先建立了β探测器。它的材料用快塑料闪烁体NE102,通过蒙特卡罗模拟及实验测量,确定了厚度为3mm。它对204T1标准源的β粒子探测效率约为94%(相对Si探测器)。
建立的另一个探测器是中子探测阵列HENDA(HighEfficiencyNeutronsDetectorArray),它包括两部分:中子球和中子墙。中子球适于测量1MeV~10MeV之间的快中子,而中子墙则可以测到更低能量的中子,也具有更高的角分辨。中子球由八片半径为1m的弧形闪烁体(BC408)组成,中子墙由20根条形闪烁体(45cm×4.5cm×2.5cm)组成。探测阵列建成后,用宇宙射线和241Am-9Be中子源对探测器的各项性能进行了测试。中子球位置分辨为中间约12cm,两端8cm,中子探测阈约为800keV~1MeV。探测效率在2~3MeV最高,约为23%;对1MeV的中子,能量分辨约为82keV;中子墙位置分辨约为3.4cm,中子探测阈为350keV,探测效率在800keV左右最高,约为38%。对1MeV的中子,能量分辨约53keV(距源120cm)。
所建立的中子探测阵列,无论从位置分辨,能量分辨还是探测效率,都与国外的同类探测器相当。这就为以后开展丰中子区奇异核的β衰变研究提供了有力的工具。