~7Be示踪坡耕地次降雨细沟与细沟间侵蚀

对于坡面细沟与细沟间侵蚀过程的了解是建立侵蚀预报模型的基础,但传统方法难以对其进行深入研究。利用7Be示踪技术并结合人工模拟降雨,考虑坡脚沉积作用,研究了25°坡耕地径流小区次降雨过程中细沟与细沟间侵蚀动态。结果表明:根据流出径流小区泥沙7Be含量变化计算坡面明显细沟出现时间,由于坡脚沉积作用使得A、B两试验小区这一时间比实际细沟出现分别延迟了45min和11min;根据坡面-侵蚀泥沙中7Be总量守恒和泥沙质量平衡原理,坡面细沟间侵蚀及细沟侵蚀在坡面总侵蚀、坡脚沉积区泥沙及流出径流小区泥沙中的比例被定量区分开;总体上,细沟间侵蚀量在径流泥沙中的比例逐渐减少,而细沟侵蚀量逐渐增加。两试验小区中7Be示踪计算坡面细沟侵蚀量和坡脚沉积量与实测值相比相对误差均较小,因此7Be示踪技术可以对土壤侵蚀进行较为准确地定量研究。

同中子素核9C、8B、7Be和6Li在中能区与28Si反应总截面的测量

放射性束流(RIB)装置拓广了实验核物理在同位旋(T_z)自由度上从稳定核直到滴线核的广袤空间。通常，位于β-稳定线及其附近的核，N／Z在1－1.5范围变化，其分离能E_s无论对于质子还是中子，总是在6-8 MeV之间；对于远离稳定线的非稳定核，N／Z可在0.5-4范围变化，如~9C的N／Z = 0.5，~(10)He的N／Z = 4，而且分离能E_s是在0-40 MeV之间变化的，开展对这些远离β-稳定线非稳定核性质、结构的研究是目前核物理的前沿之一。核反应总截面σ_R是表征原子核性质特征的一个基本物理量，从实验测得的核反应总截面中可以得到有关核结构和核内核子分布的信息。在由放射性束流所产生奇异核的结构与各种反应机制研究中，反应总截面的测量更是有其特殊的重要性，具有奇异核结构如晕核的一个典型的物理特征就是其反应总截面要比稳定核大得多，Tanihata等人最早就是通过对放射性束流的相互作用截面的测量发现了具有奇异结构的核，即中子晕核。由于反应总截面的测量对探测器的要求不高，而且数据分析过程相对较为简单，因而反应总截面的测量已经成为放射性束核物理的研究的一个非常重要实验手段。中子晕核以及中子皮核的发现促使人们去寻找质子晕核和质子皮核，由于最后一个质子的结合能非常小只有136，keV，并且有较大的电四极矩，因而使得~8B成为质子晕的最大热门候选核，有关~8B是否具有质子晕核结构的问题，许多实验科学家得出了相互矛盾的回答；而目前有关另外一个质子晕候选核~9C的实验数据非常少，目前还没有人从实验上对~9C是否为质子晕核这一问题进行肯定或否定的回答。因此非常有必要测量~9C和~8B的反应总截面。对反应总截面进行研究的一个非常有用理论就是Glauber模型，该模型考虑了库伦效应的多次散射理论。它是一种基于自由核子-核子(N-N)碰撞的与核物质密度相关的理论，因而能够从实验测量到的反应总截面中提取核物质分布的信息。该理论对中低能区的反应总截面描述却有一个缺憾：理论值比实验值都要小。本论文主要描述了利用透射法测量了中能区同中子素核~9C、~8B、~7Be及~6Li与~(28)Si的反应总截面，并介绍了重离子碰撞以及描述重离子性质的几种常用理论。在论文里对实验测量得到的结果进行了理论分析，这些理论包括半经验的Shen公式、Glauber模型、BUU模型以及SHF理论。如果将~9C和~8B当成具有正常核结构来处理，半经验的Shen公式和Glauber模型(HO密度分布)的理论计算值总是比实验值要小得多；对于Glauber模型的理论计算值和实验值的差异，Ozawa等定义了一个差值因子d，方德清等人对轻核系统的d值进行了详细的分析。一般认为，正常核的d值在20％以内，而对于具有晕或皮奇异结构的核，其d值则超过30％，甚至可达50％，因此可根据一个核的d值是否超过30％而且比相邻核的d值明显大这种半经验的方法来判断一个核是否具有奇异结构；利用d值的分析结果，我们认为：~9C和~8B都具有奇异核结构；对于BUU模型用同样的方法引进差值因子d值，对于~9C和~8B有相同的结论。用SHF理论计算得到B和C同位素的密度分布结果显示，~9C和~8B的密度分布比相邻的同位素扩展都要大得多。为减小Glauber模型计算的反应截面与实验值的差别，本论文还对Glauber模型的输入密度形式进行了修改，在原单一HO分布基础上加一个高斯分布的尾巴，并对丰质子的同中子素核~9C、~8B、~7Be及~6Li与~(28)Si靶以及~(12)C和丰中子的C同位素核~(13-16)C与~(12)C靶的反应截面重新进行了计算，结果显示在中能区的计算值比原来单一密度分布的计算结构有明显改善。

坡面植物生长期内对~7Be的截留吸收及影响因素分析

对坡面植物在生长期内7Be含量的动态变化进行研究,发现随着生长植物在生长期内7Be含量增加,单位面积上植物截留吸收7Be量增加;研究区坡面7Be的植被截留吸收率为3.35%~8.44%,说明植被覆盖对土壤中7Be含量有重要的影响。同时还发现,不同采样间隔期7Be日均增量不定,在整个采样期内变异性大,变异系数为0.69,但从春季到夏季的前4个采样间隔期变异性相对较小;不同采样间隔期7Be日均增量和日均降雨量呈正比,相关系数为0.64。

滇西和黔中表土中^7Be与^137Cs分布特征对比研究

滇西和黔中28个表土剖面分层土样7Be、137Cs比活度对比分析可见：滇西地区表土层顶部7Be/137Cs为100～1000，而黔中地区仅10～100；两地区表土层中7Be的表观比活度和最大渗透深度总体相近；137Cs在黔中表土层中的比活度总体较滇西地区略高。而黔中表土中7Be累计值的偏低现象，映射了该地区强烈的水土流失。为解释滇西和黔中地区之间表土层顶部7Be/137Cs的地区差异，需进一步讨论两核素的湖泊沉积物蓄积特征。

散落核素^7Be和^137Cs在洱海和红枫湖沉积物中蓄积对比

沉积物柱芯分别采自滇西地区的洱海和黔中地区的红枫（及百花）湖，散落核素^7Be和^137Cs在沉积物中的蓄积特征对比分析表明，^7Be在洱海及红枫湖沉积物中的累计值分别为（237±73）Bq/m^2和（783±44）Bq/m^2；按校正到沉降年代的数值，1986年以前^137Cs的累计值分别为（519±26）Bq/m^2及（3704±56）Bq/m^2。由模式计算获知，（1）^7Be和^137Cs在红枫湖沉积物中的蓄积以侵蚀影响为主；在洱海的蓄积受直接散落控制。（2）在洱海和红枫湖地区^7Be大气散落累计值分别为（0．07±0．02）Bq/cm^2及（0．08±0.01)Bq/cm^2；1986年以前^137Cs大气散落累计值分别为（0.11±0.01)Bq/cm^2及（0.37±0.01)Bq/cm^2，显示出滇西与黔中地区之间^137Cs散落的地区差异。这一现象可能反映出青藏高原对滇西地区存在着全球性大气扩散污染物散落的屏蔽效应。

瓦里关山与观风山近地面空气^7Be浓度季节性变化对比

^7Be广泛应用于大气物质传输、表土季节性迁移和微粒混合作用的示踪。它在不同地域空气中的浓度分布构成了多领域研究的基础。^7Be在对流层空气中的浓度随地表海拔高度而增加。基于瓦里关山和观风山的位置差异和海拔高差，对比观测其近地面空气^7Be浓度变化不仅有益于区域尺度的大气和地表环境过程的示踪，而且对全球尺度的研究也将具重要意义。2002-10-09～2004-01-21，利用美国环境测量实验室的低水平核素表层大气采样系统在瓦里关山和观风山同步连续进行每周1个大气气溶胶样品的采集工作。^7Be的比活度系用多道能谱仪进行1谱测定，测量误差小于6％。中美两实验室对逐周样品测量结果表明两实验室的数据具有很好的可比性。两个站点^7Be浓度逐周变化趋势总体相似，具有2～6周的短周期波动，波峰与波谷具有良好的对应关系，其高值或低值波动延迟或超前的差异与区域尺度的天气过程传播一致。瓦里关山和观风山，Be的年均浓度分别为（14．7±1．5）mBq／m^3和（4．1±0．9）mBq／m^3，前者约为后者的3．6倍。近地面空气^7Be浓度与同期降水量的比较表明，在周时间尺度上，两者呈现出较好的预期负相关变化；而在月平均尺度上，两地^7Be浓度变化比较稳定。位于内陆地区的瓦里关山受低海拔气团上升的影响较小，其空气中^7Be浓度变化较真实地反映了中纬度、高海拔地区的背景水平。观风山地区虽然受到低纬度海洋性上升气团的影响，但^7Be浓度变化仍然显示出低纬度、较高海拔地区的预期水平。[^7Be广泛应用于大气物质传输、表土季节性迁移和微粒混合作用的示踪。它在不同地域空气中的浓度分布构成了多领域研究的基础。^7Be在对流层空气中的浓度随地表海拔高度而增加。基于瓦里关山和观风山的位置差异和海拔高差，对比观测其近地面空气^7Be浓度变化不仅有益于区域尺度的大气和地表环境过程的示踪，而且对全球尺度的研究也将具重要意义。2002-10-09～2004-01-21，利用美国环境测量实验室的低水平核素表层大气采样系统在瓦里关山和观风山同步连续进行每周1个大气气溶胶样品的采集工作。^7Be的比活度系用多道能谱仪进行1谱测定，测量误差小于6％。中美两实验室对逐周样品测量结果表明两实验室的数据具有很好的可比性。两个站点^7Be浓度逐周变化趋势总体相似，具有2～6周的短周期波动，波峰与波谷具有良好的对应关系，其高值或低值波动延迟或超前的差异与区域尺度的天气过程传播一致。瓦里关山和观风山，Be的年均浓度分别为（14．7±1．5）mBq／m^3和（4．1±0．9）mBq／m^3，前者约为后者的3．6倍。近地面空气^7Be浓度与同期降水量的比较表明，在周时间尺度上，两者呈现出较好的预期负相关变化；而在月平均尺度上，两地^7Be浓度变化比较稳定。位于内陆地区的瓦里关山受低海拔气团上升的影响较小，其空气中^7Be浓度变化较真实地反映了中纬度、高海拔地区的背景水平。观风山地区虽然受到低纬度海洋性上升气团的影响，但^7Be浓度变化仍然显示出低纬度、较高海拔地区的预期水平。

环境保护中辐射技术的应用研究

介绍了近年来利用稳定同位素C和N以及放射性元素7Be和137Cs作为示踪元素应用在土壤侵蚀、水土流失研究中所取得的重要进展,讨论了电子束辐照和γ射线辐照在工业废水和废气处理的机理及其应用,说明了辐射技术在环境保护中具有重要的作用。

28.7MeV/u的~(14,16,18)O+~(7,9)Be反应中的同位素分布研究

用同位旋相关的Boltzmann Langevin方程研究了在入射能量为2 8 7MeV/u下 ,不同弹核 14O ,16 O和 18O轰击不同靶核 7Be和 9Be的反应 ,计算了生成碎片的产生截面 ,发现用丰中子 (缺中子 )炮弹或丰中子 (缺中子 )靶进行反应 ,所得到的产物均有丰中子 (缺中子 )的碎片出现 .同位素分布宽度和峰位与入射体系密切相关 ,产生碎片的电荷数越接近入射弹核的电荷数 ,则同位素分布的宽度越大 ,峰位偏离β稳定线值越远 ,其同位旋效应越明显 .

放射性核素引起反应中同位素分布的同位旋效应及19Na产生截面的ya研究

本论文介绍了放射性核束物理研究的现状以及当前常用的几种同位旋相关的重离子微观输运理论，对传统的 Boltzmann-Langevin 方程（BLE）考虑了同位旋相关的平均场、核子-核子碰撞截面和泡里阻塞，面且在初始化相空间的抽样中区分了中子和质子，并合模型也考虑了同位旋效应，建立了同位旋相关的 Boltzmann-Langevin 方程（IBLE）。利用IBLE对放射性核引起反应中的同位素分布，~(19)Na 的产生截面，以及中能重离子碰撞中的径向膨胀流进行了系统的研究，并对超重核的合成进行了一些初步的讨论。利用 IBLE 分别研究了不同弹核 ~(14)O，~(16)O 和 ~(18)O 在入射能量为 28.7MeV/u 下轰击不同靶核~7Be 和 ~9Be的反应，计算生成碎片的产生截面，发现用丰中子（缺中子）炮弹或丰中子（缺中子）靶进行反应，所得到的产物均有丰中子（缺中子）的碎片出现。同位素分布宽度和峰位入射体系密切相关，产生碎片的电荷数越接近于入射弹核的电荷数，则同位素分布的宽度越大，峰位偏离β稳定线值越远，其同位旋效应越明显。在28.7 MeV/u入射能量下，对反应系统 ~(17-20,22)Ne + ~(12)C 和 ~(20)Ne + ~9 进行了研究。对核素 ~(19)Na 产生截面进行计算和比较后，发现缺中子核引起的反应，具有更大~(19)Na的产生截面。通过研究反应系统 ~(40)Ca + ~(58)Ni 和 ~(40)Ca + ~(58)Fe 的径向膨胀流随入射能量的变化关系，发现径向膨胀流存在着强烈的同位旋相关性。利用径向膨胀流随入射能量的变化关系和拟和结果，从理论上证实了存在使径向膨胀流为零的特定入射能量，发现对于不同的反应体系这个能量是不同的，它随同位旋自由度的变化而变化。

8B的库仑离解和天体物理学S17因子的测量

对太阳中微子问题，即在地球上观测到的太阳中微子通量同标准太阳模型理论预言之间的巨大差异的解释，依赖于~7Be(p,γ)~8B反应在低能区的反应截面，即S_(17)因子，而目前测量结果中过大的不确定性(>20%)，使得有必要对这一因子重新给予精确的测定。作为对直接质子俘获截面测量的替代，库仓离解方法被利用以获取S_(17)因子。采用入射能量E(~8B) = 254MeV/u的放射性~8B次级束流，并利用其大接收度磁谱仪KaoS，我们在GSI进行的实验通过对反应事例的逐个鉴别和不变质量分析，得到对应于S_(17)因子的质子俘获反应~7Be(p,γ)~8B的时间反演过程~8B(p,γ)~7Be的反应总截面σ_(CD) = 287 ± 15mb，以及作为反应碎片间相对动能函数的微分反应截面(dσ_(CD))/(dE_(rel))(E_(rel))。通过对微分反应截面中各种多级跃迁成份的分离，并经由细致平衡原理，我们计算得到了S_(17)因子，并在理论计算的帮助下，将其外推到太阳能区：S_(17)(0) = 21.2 ± 0.9eV·b及S_(17)(20KeV) = 20.6 ±0.9eV·b。

中能重离子引起的碎裂及转移反应研究

重离子核反应机制的研究一直是人们关注的课题。入射能量较低时，集体效应占主要地位，反应为熔合反应及深部非弹性碰撞，实验可用平均场理论进行解释。当入射能量较高时，平均场效应消失，核子-核子碰撞起主要作用，实验可用参加者-旁观者模型来描述。中能区（10-100 MeV/u）的重离子反应既具有低能下一体耗散的特点，又具有高能下核子-核子碰撞的特征，由于作用时间短，非平衡现象变得很重要。在这一能区，多种反应机制共存并相互竞争。对这一能区的重离子核反应制的研究将有助于我们更清楚地了解原子核的结构。为此，我们在兰州重离子加速器HIRFL上进行了46.7 MeV/u ~(12)C引起的重离子反应中前方向出射产物的测量，着重讨论了周边反应中的弹核碎裂和转移反应以及它们的相互竞争。实验中用46.7 MeV/u ~(12)C束流轰击四种靶核：~(58)Ni、~(64)Ni、~(115)In和~(197)Au。通过对前方向出射的类弹碎片的测量，发现它们的平行动量分布宽度满足Goldhaber关系式，提取的约化平行动量分布宽度σ_0 = 80 ± 10 MeV/c，与相对论情形下的值接近，并且σ_0对于各种反应系统均相同。反应中弹核碎裂产物的最可几能量可用Abrasion图象来解释。对于质量接近弹核的类弹碎片，将碎裂部分和转移部分分开后，提取的转移部分的约化平行动量分布宽度为44 ± 10 MeV/c，这比弹核碎裂部分的宽度要窄，说明转移反应比弹核裂受到相空间中更严格的限制。弹核碎裂和转移反应的几率都随靶核质量增加而增加，并且与被转移结团的结构有关。转移反应主要对弹核附近的类弹碎片有贡献，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。对反应中的同位素产额分布也进行了分析，结果表明，类弹碎片的同位素分布对靶核有依赖关系，当靶核的N/Z增加时，产物的N/Z也增加，并且低能部分的N/Z比高能部分的N/Z要大。当角度变大时，~7Li/~6Li、~9Be/~7Be、~(11)B/~(10)B等同位素产额比随之变化，低能部分变化缓慢，高能部分则变化明显。产物的同位素产额分布或同位素产额比反映了系统由非平衡向平衡演化的过程。实验中对于BaF_2晶体与半导体组成的望远镜探测器的性能进行了测量。圆柱形BaF_2晶体后配以XP2020Q型光电倍增管，输出信号送入不同的QDC，以获得BaF_2中光输出的快慢成分。ΔE-E方法可以得到较好的元素鉴别，即使对低能的p、d、t也能分开，用快慢成分关联方法可对较高能量的轻带电粒子很好地鉴别。入射离子越重，相同能量的离子在BaF_2晶体中引起的光输出越小。BaF_2对入射离子的响应在较大的能区内是线性的，在低能时存在轻微的非线性。对80 cm大面积位置灵敏电离室与一维位置灵敏塑料闪烁体组成的探测系统首次在中能重离子反应中进行了测试。电离室可以测量较重的低能离子，有较好的粒子鉴别能力，能给出能量信息及两维位置信息。闪烁体则使得该系统可用于较高能量轻带电粒子的测量，它能给出能量吸一维位置信息，与电离室配合可以进行元素鉴别。它将在以后的中能重离子实验中得到广泛的应用