Función de Excitación para la Reacción

Función de Excitación para la Reacción

REPÚBLICA
ARGENTINA
COMISIÓN NACIONAL DE ENERGÍA ATÓMICA
INFORME N.° 2 9
(Físira Nuclear)
Función de Excitación para la Reacción
Al (d, -p) Na Entre O y 28,1 MeV
27
24
po
P.
r
A . L E N K y R. J. SLOBODRIAN
BUENOS A I R E S
1960
FUNCIÓN DE EXCITACIÓN PARA LA REACCIÓN
Al
27
(d, ap) N a
24
ENTRE 0 y 28,1 MeV
P. A. L E N K y R. J.
(Laboratorio
de Sincrociclotrón,
SLOBODRIAN
C.N.E.A.,
Buenos
Aires)
RESUMEN
Se ha medido la función de excitación correspondiente a la reacción A l (d, ap) N a entre 0 y 28,1 MeV. Se utilizó la instalación
del haz externo del sincrociclotrón de Buenos Aires y la técnica de
la pila de hojuelas. Los resultados que se presentan son más precisos
que los obtenidos previamente en la región comprendida entre 19
y 28,1 MeV. El máximo de la sección eficaz está ubicado en
24,25 MeV y posee un valor de 51,4 mb.
27
24
ABSTRACT
27
24
The excitation function for the A l (d, ap) N a reaction has
been measured between 0 and 28.1 MeV. The external beam facilities of the Buenos Aires 7 1 " Synchroeyclotron were used together
with the stacked foil technique. Between 19 and 28.1 MeV present
results are more precise than those previously obtained, showing that
the máximum of the cross section is located at 24,25 MeV with a
valué of 51.4 mb.
1.
INTRODUCCIÓN
7
La función de excitación de la reacción A P (d, ap) en función de la energía fué medida previamente entre 0 y 190 MeV por
Batzel y colaboradores (1) usando el haz externo del ciclotrón de 60"
de Berkeley (entre 0 y 19 MeV) y el haz del sincrociclotrón de 184"
también de Berkeley. Sus mediciones presentan un máximo agudo
entre 20 y 25 MeV. Utilizaron la técnica de la pila de hojuelas y
señalaron en el trabajo que el máximo está intrínsecamente mal definido debido a la fluctuación del alcance de los deuterones de 190 MeV,
cuya energía había sido degradada por el espesor previo de aluminio.
2.
EXPERIMENTO
Hemos empleado la instalación del haz externo del sincrociclotrón de Buenos Aires (2), ilustrada en la figura 1, y la técnica de
la pila de hojuelas para medir la función de excitación mencionada
anteriormente entre 0 y 28,1 MeV. Las hojuelas de aluminio eran
de unos 4,75 m g / c m de espesor, cortadas en forma de cuadrados de
4 X 4 cm, y pesadas individualmente con un error de 0,1 mg. El
error en la superficie era menor que 0,5 % y el error en el espesor
era menor que 0,8 %. Mediante análisis espectrográfico se determinó que se trataba de aluminio de una pureza de '99,7 %.
2
4
Las hojuelas se apilaron, alineándolas cuidadosamente, dentro
de 0,1 mm, a fin de evitar errores de geometría, y fueron prensadas
entre dos discos metálicos, uno de ellos perforado para permitir el
paso del haz. La pila de hojuelas fué irradiada a una distancia de
6,75 m de la máquina (ver fig. 1), inmediatamente antes de la cámara de reacción. El tubo por el que circula el haz fué evacuado
por el sistema de vacío de la cámara de aceleración de la máquina.
El haz de deuterones fué adecuadamente enfocado por dos pares de
cuadrupolos de gradiente alterno de tipo magnético. La mancha de
haz es del orden de 1 c n r de superficie. La corriente de haz fué
0,05 \xA. El fondo de neutrones fué pequeño debido a que no hay
necesidad de colimadores o ranuras a lo largo del camino recorrido
por el haz (2). Esto se consigue manteniendo el tamaño del haz
mediante cinco piezas de hierro colocadas a lo largo del camino del
haz. El hierro es magnetizado por el campo disperso de la máquina.
Como la dirección del haz era perpendicular a la pila dentro de I ,
la corrección por variación de espesor del blanco resultó despreciable.
o
El experimento fué precedido por tres mediciones de ensayo. La
actividad de N a inducida (de aproximadamente 15 horas de tiempo
mitad) fué medida, comenzando 14 horas después de finalizada la
irradiación, con un contador de Geiger-Müller ventana, de apagado
por halógeno, y un equipo de contaje convencional. La alta tensión
del contador fué mantenida constante dentro del 1 % y por lo tanto
la actividad de una fuente patrón resultó siempre la misma dentro
de las fluctuaciones estadísticas propias de aquélla. Se efectuaron
las correcciones usuales por tiempo muerto y por desintegración. El
factor de corrección por tiempo muerto fué obtenido por el método
de varias fuentes. La velocidad de contaje máxima fué 20.000 cuentas por minuto y la corrección por tiempo muerto máxima fué 1 1 % .
El fondo era del orden de 60 cuentas por minuto. La actividad de
las hojuelas fué seguida durante seis días y no se encontró otra
actividad que la debida al N a dentro del 1 % (ver fig. 2). La
actividad inducida crece linealmente con el espesor de la hojuela
para los espesores usados y los resultados fueron normalizados para
un espesor uniforme de 4,75 mg/cm~.
24
24
Los resultados de Batzel y colaboradores fueron considerados
fidedignos (entre 0 y 1 9 M e V ) , y nuestros resultados fueron normalizados con ellos a fin de obtener valores absolutos de la sección
eficaz. El error debido a la estadística del contaje es del orden de
1 % entre 19 y 28,1 MeV. El error conjunto de la sección eficaz es.
por lo tanto, menor que el 2 %. La figura 3 y la tabla 1 contienen
los resultados experimentales.
La energía del
diante un equipo de
sistía de una caja de
La figura 4 contiene
diciones.
haz fué determinada independientemente memedición de transmisión de corriente que conFaraday, espesores de aluminio y electrómetro.
un diagrama obtenido durante una de las me-
La conversión del alcance en aluminio a energía se hizo utilizando las tablas experimentales de Bichsel (3) correspondientes a
protones. La conversión para deuterones se efectuó mediante la re-
i
5
lación siguiente:
M
/M
R M(E) =
R ( —
Z
p
:
\
-E).
P
•
.M Z
\M
I
donde M y Z son, respectivamente, la masa y la carga de la partícula; E es la energía y M es la masa del protón. La figura 5 muestra
un diagrama de los resultados.
a
p
p
La dispersión original del haz en energías se estima inferior a
0,2 %, pero un resultado preciso sólo podría obtenerse mediante análisis magnético. Esto es consistente con el valor de
——— ~ 0,027,
R
U
pues la fluctuación del alcance es del orden del 2,2 %.
3.
DISCUSIÓN
7
24
Conviene señalar que la reacción A P (d, ap) N a está en competición con la reacción A l (d, p) A l (2,3 m de tiempo mitad).
Algunos resultados ya obtenidos sobre esta última muestran que la
sección eficaz (d, ap) comienza a crecer cuando la (d, p) comienza
a disminuir. A pesar de que la forma de la función de excitación
para la reacción (d, ap) se asemeja a las curvas obtenidas mediante
la suposición de la formación de núcleo compuesto, se efectuará trabajo adicional mediante el equipo de dispersión nuclear para aclarar
el mecanismo de la reacción, pues se supone que las reacciones directas son importantes con deuterones de 28,1 MeV.
27
4.
28
AGRADECIMIENTO
Deseamos dejar constancia de nuestro agradecimiento al doctor
J. H . CAPACCIOLI, del Departamento de Química, por su análisis de
las hojas de aluminio. Asimismo, agradecemos a los señores J . GARANZINI, S. TEJERO, M. PROFESSI y B . IETRI, técnicos del sincroci-
clotrón, por su hábil asistencia.
REFERENCIAS
1. Batzel, Grane y O'Kelley: Phys. Rev., 91, 939 (1953).
2. J. Rosenblatt y R. J. Slobodrian: Comunicación a la XXXIII
Reunión de la Asociación Física Argentina, a publicarse.
3. H . Bichsel: Phys. Rev., 112, 1089 (1958).
6
TABLA N* 1
Energía
MeV
10,75
11,00
11,20
11,45
11,70
11,95
12,20
12,40
12,63
12,90
13,10
13,35
13,57
13,70
14,00
14,25
14,45
14,70
14,90
15,10
15,30
15,50
15,70
15,90
16,10
16,30
16,45
16,7
16,9
17,05
17,25
17,4
17,6
17,8
17,9
18,1
18,3
18,45
18,60
18,80
18,95
19,10
19,30
19,45
19,60
19,8
19,95
20,1
20,3
20,45
20,6
20,8
20,95
21,1
21,25
21.4
Sección
eficaz
Milibarns
0,29
0,35
0,33
0,39
0,45
0,59
0,70
0,93
1,16
1,61
1,97
2,23
2,97
3,60
4,38
5,36
6,37
7,10
7,50
9,04
9,87
10,64
12,25
13,30
14,00
15,20
16,30
17,9
19,45
20,6
20,9
22,5
25,65
25,3
25,5
26,4
28,4
29,7
30,2
31,5
35,6
35,5
34,5
35,0
37,0
37,5
38,4
38,8
39,7
40,9
41,0
42,6
43,0
44,0
43,8
43,3
Energía
MeV
Sección
eficaz
Milibarns
21,55
21,70
21,82
21,95
22,1
22,25
22,4
22,55
22,70
22,85
23,0
23,15
23,3
23,45
23,60
23,70
23,80
23,95
24,1
24,25
24,4
24,55
24,7
24,8
24,95
25,1
25,2
25,35
25,45
25,6
25,75
25,85
25,95
26,1
26,25
26,4
26,55
26,7
26,85
27,0
27,15
27,25
27,4
27,53
27,65
27,8
27,92
28,1
45,4
46.8
46,2
47,2
46,4
47,6
47,6
46,0
49,7
48,9
50
49,7
49.8
50,9
50,9
50,0
49,9
51,4
50,8
51,4
51,1
51,25
50,5
51,1
51,0
51,2
48,9
49,1
50,5
50,1
49,8
48,5
49,3
48,4
47,5
47,3
47,7
47,7
48,7
47,6
46,4
47,0
47,0
46,5
45,2
45,4
45,0
42,2
FIG.
1.—Instalación
del h a z e x t e r n o del sincrociclotrón de B u e n o s A i r e s .
8
9
AResuIradot d< Barxel
A
• Actual axp<
- V;•
•
•
•
*
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• •
•
40
•
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•
A
•
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A
•
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V
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A*
w
••
20
•»
t
A
•
•
A*
•
W
J
:
k
l
A*
10
15
20
25
ENERGÍA DEL 0EUTER0N (Mev)
FIG. i. — Resultados experimentales.
30
10
11
Editado por el Departamento de Información de la
COMISIÓN NACIONAL DE ENERGÍA ATÓMICA
Av. d e l L i b e r t a d o r G e n e r a l S a n M a r t í n 8 2 5 0
Buenos Aires - República Argentina
Marzo 1960