激發函式

核反應截面隨入射粒子能量變化的關係。將激發函式繪成曲線，稱為激發曲線。

基本介紹

• 中文名：激發函式
• 外文名：excitation function
• 解釋：核反應截面隨入射粒子能量變化 
• 定義：將激發函式繪成曲線
• 類別：科技

簡介

理論：

中、低能核反應的激發函式可從理論計算得到，將計算的激發函式與實驗測得的激發函式比較，獲得有關核反應機理的知識。
在活化分析、同位素生產及核能利用等實際工作中，核反應的激發曲線可以作為選擇最佳工作條件的依據之一，例如，據此確定相應於最大截面的入射粒子能量。現已積累相當多的激發函式數據，尤以中子核反應的數據最全。

參考書目：

M。Lefort，Nuclear Chemistry，Van Nostrand，London，1968。

輕離子誘導的裂變激發函式與核耗散的探測

核耗散性質和強度的確定是核物理領域的熱點問題。熔合－ 裂變實驗提供的裂變和蒸發截面的激發函式、粒子多重性等數據能夠直接用於核耗散的特性。基於藕合了粒子統計發射的隨機模型，通過分析輕離子誘導的裂變激發函式數據來提取核耗散強度的信息。

核耗散

彈禪通過巧合反應形成的複合核能發射輕粒子和y光子，形成殘餘核，該過程稱為蒸發；另 一種衰變模式是裂變，它與輕粒子蒸發相競爭。這兩種不同類型衰變道之間的競爭可以用Bohr 和 Wheel er建立的統計模型來描述。

高激發衰變系統主要 是通過熔合反應產生的。近期對複合系統衰變階段進行的大量實驗測量表明，如斷前粒子多重性、裂變截面等都明顯偏離了標準的統計模 型預計。統計模型預計的斷前中子多重性。隨激發能増加的趨勢明顯低於實驗值。該現象被認為是由核耗散效應引起的。該效應延遲了大尺度的裂變過程，影響了蒸發和裂變之間的競爭。

Karme r 把裂變看作一種大尺度集體運動，也就是一種原子核的變形運動。該運動可視為布朗粒子的 擴散運動，大量的單粒子自由度與裂變自由度的藕合引起了隨機力，這阻礙了裂變的動力學演化。 核核心子的運動處理成 一個熱浴，兩種自由度的藕合比作介質分子對布朗粒子的碰撞作用；在一定核溫度下，受外場力和介質 分子作用的變形運動越過位壘，即視為裂變。粒子在整個裂變過程中都可以發射，如果足夠數量的粒子在形變到達鞍點前就被發射掉，衰變系統可能以蒸發殘餘的方式存活。核耗散的性質和強度支配了集體自由度和內稟自由 度之間的能量轉換。

裂變激發函式的分析

隨著系統激發能的增加， Bohr－ Wheeler的裂變寬度公式不能很好地估計裂變和粒子發射之間 的競爭。這表明，摩擦概念的引入是非常必要的。另外，各種不同的探針也己被建議來研究耗散的性質，如輕粒子和 y 光子的多重性和能譜、裂變和 發殘餘截面、斷點激發能等。對於鞍點前的耗散強度β，選擇裂變截面作為探針，因為摩擦效應直接降低了裂變率，使得裂變截面的值變小。與蒸發道有關的量相比，裂變截面是－個更基本的觀測量。

分析p+²⁰⁶pb和p +²⁰⁹Bi兩個反應系統 。為了減少統計誤差，模擬的 Lan gevi n軌道數為10⁷。

統計模型預言值遠遠高估了裂變截面的實驗值。考慮了摩擦效應後，得到的裂變截面低於統計模型的結果， 更接近實驗值。在β=2.5x10²¹s^-1， 計算結果仍高於實驗值，說明要增加摩擦的強度。發現β=（3－4.5）× 10²¹s^-1 能夠對實驗數據提供滿意的擬合。

對p+²⁰⁹Bi測量的裂變激發函式也進行了分析，提取的β 值為（3－4.5）×10²¹s^-1。

通過分析這兩個系統的裂變激發函式提取的鞍點前摩擦強度為（3－4.5）×10²¹s^{-1 。}

從中子多重性的角度來理解鞍點前摩擦對裂變截面的影響。粒子多重性指的是平均每個裂變事件中蒸發的粒子數目，它由鞍點前和鞍點後兩部分組成。鞍點前的中子多重性大小直接影響裂變幾率。

摩擦效應增加了中子多重性。當激發能E*=73MeV時，統計模型給出鞍點前中子多重性M_n的值為1.8；在 β= 2.5zs^-1 時，M_n的值增加到2.23 ；β=5zs^-1時的M_n值增加到 2.48。這個比較說明摩擦效應對中子多重性的影響是很大的。原因是摩擦延長了裂變時間，從而提供了更多的時間用於粒子蒸發。E*=158MeV時，中子多重性的差異就更為明顯，β= 2.5zs ^-1和統計模型的M_n的 差值達到了2.4，比E*=73MeV處的0.43大很多。因此，能量越高，中子多重性對摩擦越敏感。原因是粒子的發射和裂變是競爭關係，高激發能使粒子的蒸發時問變短，増強了粒子發射，導致中子發射對摩擦更為敏感。

用HFTT程式計算核反應激發函式

HFTT程式中所用的包括平衡前發射的統計模型和計算方法，該程式主要用於計算輕粒子誘發的中重核核反應激發函式，其主要特點是輸入參數較少，使用很方便。通過對一系列核的計算表明，該程式可以較好地預言中重核核反應激發函式。

HFTT程式計算核反應激發函式的方便性

核反應截面是核物理及核技術套用中較重要的一個參數，在放射性同位素生產、反應堆工程、活化分析和中子及帶電粒子的輻射防護等方面更是不可缺少的。雖然已經在這方面進行了大量的實驗測量， 但由於受實驗技術、 儀器和材料等方面的限制，一些核素的核反應截面的測量比較困難，在某些人射粒子能區，核反應截面的實驗數據幾乎是空白，這種情況下，理論計算成了獲得這些數據的重要手段。研製了很多可計算核反應激發函式的程式，但大 多數程式占用記憶體大，並且用起來不太方便，主要是輸入參數較繁。為此，本著實用方便的宗旨，研製了一個可在中小型計算機上運行的專門用於計算中重核核反應激發函式的程式HFTT。該程式所用的基本模型是複合核蒸發模 型和預平衡激子模型，用光學模型計算核反應的形成截面及其逆截面，所用光學勢為定域球形唯象的普適光學勢。可計算的入射和出射粒子包括 n、P、t、³He、d、a 六種粒子，還可計算輻射俘獲反應的截面。本程式一般只計算靶核質量數大等於40和人射粒 子能量小於40MeV的核反應截面， 最多只限於出射三個粒子， 且第三次出射粒子只考慮質子和中子。使用本程式時，只 需輸入初始激子組態，激子躍遷矩陣元的K 因子以及與人射道和出射道有關的一些參數 (共約10個量)即可進行計算。因此，使用非常方便。

HFTT程式計算核反應激發函式的比較

用HFTT程式計算了一系列核的激發函式並與實驗測量結果進行了比較，已計算的靶核其質量數分布在27 和 197之間。計算時，一 般只調一個參數 ( 激子躍遷矩陣元 K因子) 。從這些計算結果可以看出，對於人射粒子為n，p， d 出射粒子為n，p的反應，計算結果和實驗結果的一 致性較好，對於人射或出射t 或³He 粒子的核反應， 由於實驗數據較少，這些反應截面算得較少，對於人射或出射a 粒子的反應，有些理論計算結果和實驗的一致性不太好，這可能 與本程式選用的這些粒子的光學勢有關。從這些比較結果中選出幾個。本程式對於預言實驗數據缺乏的能區及實驗上難以測量的中重核核反應激發函式是很有用的。