[论文解读] Energy dependence of cross section of photonuclear reactions on indium isotopes

В. І. Жаба, Ivan Haysak+3 more|arXiv (Cornell University)|Jan 24, 2018

Nuclear Physics and Applications参考文献 2被引用 4

一句话总结

本研究利用回旋加速器产生的12–25 MeV轫致辐射束测量了113In(γ,n)112m,gIn反应的同素体产额比，采用Penfold-Leiss和Tikhonov方法求解逆问题以提取能量依赖的截面，并与TALYS-1.6核反应代码进行比较。主要发现为：113In(γ,n)112mIn的实验截面在15.8 MeV处达到峰值，最大值约为162–167 mb，且Breit-Wigner函数对共振的拟合优于高斯函数，验证了数据可用于核数据库。

ABSTRACT

Experimental isomeric yield ratios for the 113In(γ,n)112m,gIn reactions on the betatron B25/30 bremsstrahlung gamma beam of energy range 12-25 MeV are measured. Effective cross-sections of (γ,n)-reactions with 112mIn and 114mIn isomers output are calculated. The Penfold-Leiss and Tikhonov methods are applied to solve the Volterra integral equation. The obtained experimental cross-sections are compared with theoretical calculations using the TALYS-1.6 code.

研究动机与目标

• 确定113In的(γ,n)反应截面在112mIn同素体生成过程中的能量依赖性。
• 通过数值方法求解逆问题，从测得的同素体产额比中提取截面。
• 将实验截面与TALYS-1.6核反应代码的理论预测进行对比。
• 评估数据用于核数据库的适用性，以支持γ活化分析等应用。

提出的方法

• 利用回旋加速器B25/30在12–25 MeV电子束能量范围内测量113In(γ,n)112m,gIn的同素体产额比(Ym/Yg)。
• 应用Penfold-Leiss和Tikhonov方法求解将产额与截面关联的Volterra积分方程。
• 使用Shiff谱作为积分方程的核函数，以模拟轫致辐射光子能谱。
• 通过高斯函数和Breit-Wigner函数对实验截面峰值进行拟合，以评估共振形状。
• 使用五种不同的层密度模型（ldmodel 1–5）将提取的截面与TALYS-1.6模拟结果进行比较。
• 通过减少的卡方（χ²）评估拟合优度，并提取共振参数（E_max, Γ, σ_max）

实验结果

研究问题

• RQ1 在12至25 MeV的光子能量范围内，113In(γ,n)112mIn反应的截面如何随能量变化？
• RQ2 在从同素体产额比重建截面时，Penfold-Leiss方法与Tikhonov方法中哪一种更准确？
• RQ3 在实验截面数据中，Breit-Wigner函数还是高斯函数更能准确描述共振峰？
• RQ4 TALYS-1.6代码在使用不同层密度模型时，其模拟结果与测量截面的符合程度如何？
• RQ5 在较高能量下，竞争性反应（如(γ,2n)）在多大程度上影响实验截面值？

主要发现

• 使用Penfold-Leiss方法时，113In(γ,n)112mIn的实验截面在15.8 MeV处达到峰值，最大值为161.8 mb；使用Tikhonov方法时为166.8 mb。
• 与高斯函数相比，Breit-Wigner函数对共振峰的拟合显著更优，减少的χ²值分别为0.47（PL）和0.85（T），而高斯拟合的值分别为0.71和1.69。
• TALYS-1.6代码中使用ldmodel 4（Goriely的微观层密度）时，模拟结果与实验数据最接近，尽管在18 MeV以上的能量仍存在偏差。
• 通过Breit-Wigner拟合提取的共振参数为E_max = 15.8–15.9 MeV，Γ = 4.1–4.2 MeV，σ_max = 190–199 mb，表明存在一个宽广的巨电 dipole 共振结构。
• 对于115In(γ,n)114mIn反应，TALYS-1.6代码使用ldmodel 5时的最大截面为52.5 mb，而文献中的实验值为36.4 mb，表明存在约1.17倍的高估。
• 本研究证实，113In(γ,n)112mIn的截面数据，特别是共振参数，适合纳入核数据库，以支持如γ活化分析等应用。