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10B材料广泛应用于核物理基础研究以及核工程应用中。中子与10B发生核反应的主要反应道是10B(n,α)7Li,该反应的实验研究对核反应理论的完善、原子核基本性质的研究以及核工程应用都十分重要。目前,1MeV以下中子能区的10B(n,α)7Li反应截面已经成为标准截面;1MeV以上中子能区,由于实验结果少、数据分歧大,是目前研究的重点区域,需要更多的实验工作在该能区开展。
本论文提出了一种基于背靠背双屏栅电离室和薄10B样品的符合测量方法,并对这种方法进行了初步的尝试与应用。具体工作包括三方面:1)利用数据采集卡(Waveform Digitizer)的主从控制功能,实现了两块数据采集卡对四路输入信号的同步采集。2)设计制作了10B(n,α)7Li反应实验测量中所需薄衬底的薄10B样品,并利用热中子核反应相对比较法完成了样品中10B核数的测量工作。3)在上述工作基础上,利用本文所提出的漂移时间符合和能量开窗符合的方法测量了En=4.0,5.0和6.0 MeV三个能点的10B(n,α)7Li反应截面和出射a粒子角分布。
将测量得到的10B(n,α)7Li反应截面和出射α粒子角分布与现有结果进行了比较:反应截面值与Davis的实验结果在误差范围内保持一致,初步澄清了4.0,5.0和6.0 MeV三个能点的数据分歧;角分布与本实验室在2002年的测量结果保持一致的趋势,间接验证了这种方法的可靠性。
本文还对数字信号处理方法进行了概述、对10B(n,α)7Li反应已有测量方法进行了概括,最后对10B(n,α)7Li反应截面与角分布的实验结果进行了简要的评价。