摘 要：利用17F 次级束轰击 (CH2)n 厚靶，通过17F+p 弹性道布居18Ne 质子发射阈之上的能级，得到了Ec.m.=0.5~1.7 MeV 区间弹性共振散射1H(17F, p)17F 的激发函数。利用R-矩阵理论程序MULTI7 对实验的激发函数进行分析，导出了18Ne 能级的质子宽度等信息。
关键字：18Ne 能级；弹性共振散射；激发函数；厚靶技术
1 引 言
目前的星体演化理论认为，宇宙中比氢和氦更重的元素基本上是在恒星的演化过程中合成的。初始质量不同的恒星所经历的演化阶段大不相同，因此所涉及的核合成路径以及元素丰度等都有很大的差别[1]。一些大质量的恒星，在其演化的末端，温度和密度等很快上升，进入爆发性燃烧阶段，如快速的质子俘获过程(rp-过程)等[2,3]，其突出特点是在很短的时间尺度内释放出大量的能量，如X 射线爆等。由于这个演化阶段很短，核合成主要是在远离稳定线的核区范围内展开。14O(α, p)17F 和17F(p, γ)18Ne 是高温CNO 循环泄露到rp-过程的两个关键反应。当温度、密度条件满足T9 > 0.4，ρ > 105 g/cm3 时，等待点上的α 俘获将迅速超越其自身的β 衰变，经14O(α, p)17F(p, γ)18Ne(α, p)21Na 等反应快速过渡到rp-过程。X 射线爆模型计算给出，从14O(α, p)17F 开始，在10 s ~ 100 s 之内即能合成到甚至更重元素[3]。因此，涉及18Ne 相关能级的信息对精确验算14O(α, p)17F，17F(p, γ乃至其它后续反应的反应率具有至关重要的意义。
近年来，次级束的厚靶实验方法在国际上颇受重视。该方法的优点是在次级束流强相对较弱的情况下，采用单一能量点的次级束入射，可以一次得到较大能量范围的激发函数[5]。
近年来该实验方法在质量较轻的丰质子核区已得到广泛应用[6-8]，其可靠性和有效性得到了大量验证，成为不稳定核反应研究中颇受关注的新方向。自2005 年起，我们陆续开展了，13N+p 以及17F+p 等弹性共振散射的厚靶实验研究[9-11]。其中17F+p 弹性共振散射的部分结果已在文献[12,13]中有所报道，本文将着重介绍前文未深入涉及的实验和数据分析环节。
2 实验方法
2.1 17F次级束
在 HI-13 串列加速器的次级放射性核束装置上[14]，利用96 MeV 的16O 束轰击长度为，压强为1.5 atm的氘气靶，通过16O(d, n)17F 反应产生17F。氘气靶的前后窗均为的 Havar 膜。17F 粒子经二极磁铁和四极透镜分离聚焦后进入下游的速度选择器进一步纯化。
次级束的二维粒子鉴别谱如图1 所示。除17F 外，次级束中还包含少量16O，14N 和12C
2.2 实验设计
反应靶室内的探测器设置如图2 所示。17F 次级束经φ 9?φ 5 mm 准直器准直以减小束斑尺寸。经准直后次级束的流强约6000 pps，其中17F 的纯度好于70%。在反应靶前，用一块厚度为13.2 μm 的面垒型硅探测器甄别并记录17F 次级束。此外，在靶架上还安装了一块厚度为300 μm 的硅探测器。调束时与前面的面垒型硅探测器一道组成ΔE-E 系统。 中的右上方给出了ΔE 的单维谱，其中的阴影区是将17F 从二维谱上卡窗投影到ΔE 的结果。两者的峰型和峰面积基本吻合，表明在ΔE 单谱上17F 峰附近的杂质含量较少，可以近似认为ΔE 单维谱后一个计数峰即代表着17F。
实验所使用的(CH2)n 靶的厚度为6.0 mg/cm2，用于本底测量的纯碳靶厚度为7.6 mg/cm2，两者都可以完全阻止入射的17F 粒子。在考虑反应运动学及能量损失后，计算出打到靶上的能量为55.5±1.2 MeV。在反应靶的下游，我们选用了一套由63 μm 的16×16 路双面硅条探测器(DSSSD)和982 μm的四象限硅探测器(MSQ)组成的ΔE-E 系统测量出射的轻粒子产物。两者的有效探测面积均为50 mm×50 mm。由于次级束中包含少量较高能量的16O 可以透射(CH2)n 反应靶，我们将ΔE-E 探测器组合放置于实验室系15°角，以避免泄露成分的直接辐照。