30,35MeV/u 36,40Ar＋112,124Sn反应中热核性质同位旋效应的实验研究

针对①中能反应中同位旋自由度是否达到平衡，②同位旋自由度对几中不同方法测量的核温度是否有影响 这两个基本问题，设计了用30和35MeV/u ~(36,40)Ar轰击~(112,124)Sn反应的实验方案。得到如下结果：对于前角5°处的耗散弹核碎裂产物，丰中子同位素与稳定核的产额比随产物出射动能的增加而减小，而丰质子子同位素与稳定核的产额比随动能的增加而增加，呈现明显的剪刀差分布特性。随耗散时间的增大，产物的平均中质比逐渐由弹核的平均中质比向系统的平均中质比过渡。这个结果说明在该反应中，同位旋自由度没有达到完全平衡。而对于20°处的DIC产物，上述剪刀差分布特性变得更不明显，这是同位旋自由度由非平衡向平衡过渡的表现。后角轻粒子的能谱分析表明，初始热核的同位旋会影响斜率核温度的提取，由于丰中子轻粒子~6He在~(40)Ar + ~(112)Sn系统中的蒸发被抑制，相比~(40)Ar + ~(112)Sn而言，其蒸发比较容易发生在衰变链早期，因此提取的温度偏高，同样，丰质子轻粒子~3He的温度在~(40)Ar + ~(112)Sn中略高。但中后角的同位素产额分析表明，反应系统的同位旋对双同位素比核温度几乎没有影响。核温度作为热核的热力学量，是独立于测量方法的，这种不同的方法得出的差异主要来源于同位旋对衰变机制的影响。作为一个尝试，将中高能反应中的熵的提取推广到这个能区，发现两个系统的熵几乎一致。在量子统计模型框架下，考察核温度与熵的关系发现，~(40)Ar + ~(112)Sn反应的挤出时刻密度略高于~(40)Ar + ~(112)Sn。

~(23)Si + ~(238)U非完全熔合裂变与跟随裂变测量

用~(28)Si束流在15.0 Mev/A和21.7 Mev/A两个能量轰击~(238)U靶，裂变碎片由六片PSAD来探测，六片PSAD分为两组，前角组覆盖角度为5°～ 74 °，后角组覆盖角度为-60 °～ -168。在这能区出现了非完全线性动量转移现象，线性动量转移分布是双峰结构，小线性动量转移部分对应于跟随裂变，大线性动量转移部分对应于非完全熔合裂变。用线性动量转移将它们区分开来，得到了跟随裂变截应的相对激发函数。用简单的引导粒子模型对非完全熔合裂变线性动量转移最可几值进行了估算，并与21.7Mev/A的实验进行了比较。用跟随裂变线性动量转移最可几值修正后对其类靶核激发能进行了估算，用单体耗散能对其进行了解释。在这能区，考虑了线性动量转移修正后，总动能仍符合Vio/a系统化公式。由于轻粒子蒸发使裂变碎片产生出反应平面角，得到出反应平面角分布的标准偏差与激发能的关系。发现对Zcn> 100的重系统，有额列轻粒子发射现象

42 MeV/u~(12)C与~(115)In反应的靶余核

本实验使用放射化学方法测定了42 MeV/u (12)C与~(115)In相互作用靶余核的生成截面。借助高斯电荷分布的假设得到了靶余核的质量分布。将实验得到的质量分布与熔合碎裂模型和级联的两体衰变模型进行了比较。特别值得注意的是，使用统计的两体衰变模型Monte Carlo GEMINI程序计算第一次与实验结果符合得非常满意。同时计算结果也表明：在42MeV/u的轰击能量下，完全熔合对靶余核的产物仍然有很大的贡献。在同样的假设下，得到了靶余核的同位素分布。可以看到，同位素分布的宽度随靶余核原子序数的增加而增加，在此对利用中能重离子反应生成新的远离β稳定线的缺中子核素进行了讨论

10～100 MeV/u能区重离子反应机制的研究

把QMD模型扩展至10～100MeV/A能区，研究了该能区的重离子碰撞，并仔细检验了初始核在基态时传播的稳定性条件。~(40)Ca+~(40)Ca系统，在10 ～ 100MeV/A能区范围内研究了重离子反应机制随入射能量及碰撞参数的演化情况。我们发现，反应机制随能量的变化并不是突然的跃迁，而是一个连续的变化过程，不同的反应机制可以同时存在并发生竞争。在中心碰撞时，反应机制从全融合发展至非全融合，最后演化至碎裂机制。在周连碰撞时，随着入射能量的增加，根据我们提出的关于深部非弹碰撞和参加者－旁观者质量分布的判据，反应机制的可能变化趋势为从非完全融合或深部非弹碰撞到参加者－旁观者，最后发展至碎裂反应。我们知道，目前还没有人用QMD模型来研究过渡能区DIC机制的基本特征，我们还对~(20)(25Mev/A)+~(20)Ne系统周边碰撞时DIC机制的基本特征作了研究，计算结果表明：在中能区，DIC机制仍然存在，同时，在质量分布、旋转效应及能量损失方面具有低能时相同的特征，但与低能DIC的明显差别在于，出射的中间质量碎片已成为质量分布的主要部分，出射的轻粒子数目也相对增多。当碰撞参数小于7fm时，这里存在着不同反应机制的共存及竞争。根据质量分布随时间的演化情况，我们发现，中间质量碎片主要是由动力学过程中平均场涨落引起的动力学不稳定性造成的，统计衰变也贡献较小的一部分。由粗糙估计可以看出，25MeV/A时~(20)Ne+~(20)Ne系统的DIC机制仍然是一个趋向于平衡过程。相又于低能区，中能区的周边碰撞显得相当复杂

46.7 MeV/u~(12)C轰击~(58)Ni、~(115)In、~(197)Au反应中粒子发射研究中子皮及中子分布弥散度对核势的影响

用能量密度公式及小液滴模型给出的费米密度分布，并引入中子皮及中子分布弥散度随中子过剩自由度增加而增加这一因素，计算了重离子反应在相互作用势及熔合位垒。熔合位垒的计算值和实验值符合很好，特别是在中重核区域，改善了以前的计算结果。详细研究了亲近势标度，发现用中子皮及中子分布弥散度的变化能较好地解释中子过剩自由度对新近势标度偏离的影响。本工作对奇异核结构与核反应性质的研究无疑是有用的。我们利用HIRFL提供的46.7MeV/u ~(12)C束轰击~(58)Ni、~(115)In、~(197)Au研究了反应中发射的α粒子角分布和能谱。从速度表象中洛仑兹不变截面等高图中明显看到发射α粒子的三个源。用这三个源的运动模型成功拟合了α粒子能谱，所提取的参数符合费米气体模型计算结果，并讨论了能谱及拟合参数对靶的依赖关系。认为快速源实质上来自弹核碎裂或类弹核碎裂

47MeV/u~(12) C轰击~(197)Au和~(209)Bi引起的裂变关联测量

本论文的工作：利用两体裂变角关联技术，辅之以飞行时间测量，测定了47MeV/u的~(12)C轰击~(197)Au和~(209)Bi靶中心碰撞对应的线性动量转移（LMT），得到了关联裂片出射的共面歧离分布，同时还发现了关联角很小且共面歧离很大的裂变事件，并得到了其相对速度分布。从测到的LMT分布中，得到中心碰撞对应的最可几线性动量转移约占入射动量的65％，相应于单核子线性动量转移约为192MeV/c.A，进而还估算出了所形成热核的激发能上限。在对关联裂片出射的共面歧离效应研究中，发现了共面歧离宽度是热核激发能的较好量度之一。并给出了共面歧离宽度跟热核单核子激发能的经验关系；还用简化的裂片级联蒸发模型估算了蒸发中子、质子和α粒子的平均多重性

25MeV/u~(40)Ar~(15+)+~(209)Bi反应的裂变研究

本文首先回顾了重离子物理学的发展简史，并介绍了当前的一些关于重离子反应的理论方法，同时对于现在核物理的研究热点，热核的特性进行了概括性的叙述．由于裂变是作者工作的重点，因此在文章中，对裂变反应的理论也进行了介绍．为了能够清楚全面的说明我们的工作，本文对于实验装置和探测器也给出了详细的描述．最后，文章对25 MeVu Ar+Bi反应中的裂变进行了讨论．在这些讨论中，我们分析了反应中与裂变相关的数据，得到了碎片的质量，动能分布。同时运用与碎片相关联的4He粒子能谱提取了核温度和裂前裂后的4He粒子多重性，并利用这一数据计算了不同初始激发能下的裂点激发能和裂变时标.

25Mev/u~40Ar+~27Al、~58Ni、~115In在小角区产物的研究

重离子核反应机制的研究一直是人们关注的课题。用25MeV/u 40Ar的束流进行多种反应机制共存及其对碎片的贡献的研究，有助于我们更清楚地了解反应机制的演化和对放射性束流产额的预言。 实验中用25MeV/u40Ar的束流轰击115In、58Ni、27Al，这时对前方向6°、8.5°的碎片测量，发现它们的平行动量分布宽度满足Goldhaber关系式，碎裂部分提取的约化平行动量分布宽度σ0=54MeV/c，这比弹核碎裂部分的宽度要窄，说明转移反应比弹核碎裂受到相空间的严格限制更严格。转移反应主要是对弹核附近的碎片有贡献，当类弹碎片质量与弹核质量相差较大时，主要是弹核碎裂的贡献。对于弹核碎裂产物的最可几能量的提取，在实验能谱中拟合出碎片的最可几能量，对于接近弹核的碎片，我们利用外推法来确定碎裂部分的最可几能量，同时用实验提取的σ0值，拟合出碎裂能谱，从而将弹核碎裂和转移反应的贡献区分开来。 通过碎片同位素的测量，我们认碎片的同位素分布与靶核有一定的依赖关系，当靶核的N/Z值增加时，产物的N/Z也增加。弹核40Ar的N/Z为1.22，靶核的N/Z均大于1，所以产物N/Z的变化意味着系统由非平衡向平衡的演化，且在这一能区，重离子反应既有低能下一体耗散的特点，又有高能下核子-核子碰撞的特点，多种反应机制共存并竞争。

30Mev/u~40Ar+~natAg轻粒子与复杂碎片的测量

利用气体探测器和CsI望远镜探测器测量了30MeV/u 40Ar+natAg反应中出射的轻粒子、中等质量碎片和重碎片。中能区轻粒子和中等质量碎片的发射成分与角度和碰撞参数有关。在前角区粒子和碎片主要来自于弹核碎裂，其平行动量分布宽度满足Goldhaber公式。提取的动量分布约化宽度σ0≈76MeV/c；在后角区轻粒子和中等质量碎片主要来自于类靶平衡热核的蒸发。利用单源模型能很好地拟合其发射能谱，由α粒子能谱提取的核温度约为4.2MeV；同时利用He/Li同位素比的方法得到的核温度约为4.6MeV。

30MeV/u~(40)Ar+~(nat)Ag反应中中等质量碎片的发射机制及其发射时间测量

中等质量碎片（IMF）的发射是中能重离子碰撞的一大特点，且随着轰击能量的升高其产额迅速增加。通过测量30MeV/u 40Ar+natAg反应中出射的中等质量碎片，研究了高激发热核的发射机制、发射时标和时空演化规律。 对反应中发射碎片能谱的运动源拟合表明，前角区（11°—22°）中等质量碎片（IMF）来自于三种成分：类靶源、类弹源和中速源成分，其中类弹和中速成分占主导，关联测量的IMF能谱拟合得到，一个来自于类弹源而另一个来自于中速源成分的事件占有相当大的比例。 利用小相对角度内的两碎片关联测量，研究高激发核衰变中中等质量碎片的发射时标和寿命。IMF发射时间随能量的变化很大，从低能碎片的250 fm/c到高能粒子的100 fm/c，表明在此能量下，反应中出射的IMF主要来自于相继两体衰变。通过与其它实验的比较可知，随着束流能量的升高，IMF发射时间由相继两体衰变向多重碎裂过渡。 IMF时空演化研究表明，发射空间的大小对IMF关联函数的影响主要来自于发射源的核物质密度而几乎不依赖于发射源的质量数。

30MeV/u~(40)Ar引起反应中的碎片发射机制

本论文中重点研究了30MeV/u 40Ar+58Ni，64Ni和115In反应中中等质量碎片（IMF）的发射机制。实验中，测量了实验室系5°～140°角度范围内出射碎片的能谱和角分布。对前角区出射的IMF（3≤Z≤13）实现了同位素鉴别，对中后角区出射的碎片在低探测阈（<2MeV/u ）的前提下实现了直到Z～30的元素鉴别。 用运动源模型对不同角度下出射的碎片能谱进行了分析和讨论，并结合角分布特征定性地研究了碎片的三个发射源。通过对各源的贡献随角度以及出射碎片电荷数Z的演化，观察到：类弹源主要发射的是那些前角区出射的、接近束流速度的高能碎片；中等速度源的发射是中角度区出射碎片和前角区低能碎片的主要来源；后角区出射的碎片则主要来自于类熔合源的发射。并观察到相对于类熔合源非平衡源更容易发射较轻的碎片。 通过对前角区出射IMF（3≤Z≤13）的能谱和同位素分布的分析，确定了那些基本保持束流速度的碎片主要来自于弹核碎裂过程。用各种模型对实验同位素分布进行了拟合，发现Sümmerer等人给出的经验公式和abrasion-ablation模型均能比较满意地拟合实验同位素分布的宽度和峰位。同时也观察到abrasion-ablation模型计算对奇Z元素的同位素分布能给出较好的拟合，但对偶Z元素的同位素分布，计算结果与实验值相比出现向丰中子方向的系统性偏移（～lamu）。另外，还着重研究了这些产物的靶核相关性问题。通过系统性分析以及同位旋相关的量子分子动力学（IQMD）模型计算，得出了弹核碎裂产物的靶核相关性是源于靶核表面中子与质子分布的不同和平均场及核子核子相互作用的同位旋效应相关。并且，通过计算还指出了靶核中子皮的厚度对于用弹核碎裂方法产生丰中子同位素的重要性。 通过用统计模型拟合后角区出射碎片的电荷分布，指出了这些碎片主要来自于非完全熔合过程中形成的复合系统的统计发射。 实验中观察到30MeV/u 40Ar轰击Ni和In靶在中角区出射的碎片的电荷分布有不同的特征。相对来说，前者更服从power-law，后者则倾向于服从指数规律。结合核态方程和QMD模型计算分析得出，在30MeV/u 的40Ar引起的反应中，对于弾靶质量接近对称的碰撞对所形成的系统，在一定的碰撞条件下可能已进入spinodal区，而非对称碰撞对的碰撞中压缩能还难以使得系统在膨胀时进入力学不稳定区。从而对观察到的实验现象进行了说明，并认为30MeV/u 40Ar轰击与其质量接近的靶核的反应中出射的碎片中已有相当数量的动力学发射成分的贡献。 利用实验中在前角区出射的接近束流速度的碎片的同位素产额提取了类弹源的温度参数。观察到直接由实验同位素产额比得到的表观核温度与所选择的同位素组合有较强烈的依赖关系，而与靶核和实验室探测角基本无关。利用M.B.Tsang等人给出的修正方法，提取了经边馈效应修正后的发射源温度。得到该温度值与反应靶、探测角以及用于提出温度的同位素组合没有明显的依赖关系，均为～4MeV。并用abrasion-ablation模型计算进行了讨论，得到在假定能级密度参数的倒数k=10MeV时，该温度值与abrasion-ablation模型计算是一致的。