利用GEM读出的时间投影室对快中子诱发裂变产物多参数测量的研究

The experimental study of the nuclear fission products offers an opportunity of deeper exploration of the quantum features in the fission process. Meanwhile, measurements with multi correlated parameters are rear, In this proposal, employing a GEM-based fission Time Projection Chamber (TPC), all the fragments of a fast-neutron induced fission inside the detector are measured in precision and with multi parameters. Furthermore, with a pair of additional γ detectors for the delayed γ ray of the fission fragments, the isotopes of the corresponding fission fragments are identified. Owning a nearly 4π coverage of the solid angle, this detector system offers several advantages such as high efficiency and high spatial resolution. The accomplishment of this proposal would be the first multi-parameter exclusive measurement of the neutron induced fission fragments at event level in China. Not only will this proposal develop the advanced detecting techniques for the fission products in experiment, but also stimulate the theoretical research of the extremely deformed nuclei with a large mass.

关于原子核裂变产物的实验研究能够深入的探索核裂变过程的量子特性，但多参数的关联测量相对缺乏。本项目拟利用基于GEM读出的fission TPC(fission time projection chamber)，通过快中子诱发探测器内部的靶物质裂变，并对其碎片进行多参量的全径迹高精度测量，同时添加辅助的缓发γ探测器符合测量裂变碎片的缓发γ射线,进而进行目标碎片的核素鉴别。该系统具体4π的立体角覆盖、高探测效率和高精度的空间分辨等特性。本项目的实施将是国内首次对快中子诱发的裂变碎片的单事件全举性多参数实验测量，不仅在实验上发展了先进的核裂变产物探测技术,还将促进大质量原子核极端形变的理论研究工作。

原子核裂变作为一种剧烈的衰变方式，在中低能核物理实验和理论的发展中发挥着极其重要的作用，尤其是中子诱发锕系元素核裂变的关联测量可以更为深入地了解裂变碎片各个参量之间的关系，更好地探索核裂变的反应机制。受限于传统测量方法的局限性，裂变碎片迹线的精确探测一直是一个棘手的问题。我们研发裂变时间投影室在单次测量中准确获取裂变产物的核电荷数、质量数以及能量等多种信息。在理论上，本文借助超重核冷融合合成反应中的双核系统（DNS）的概念，分析了两个非常接近的裂变碎片之间的相互作用势。我们利用简化的二维断点模型（TDSPM）研究了激发能（0∼20MeV ）下裂变碎片的质量、电荷和动能分布。结果表明简化模型对于裂变产物的多参数全局测量是有用的。在实验上，我们搭建基于GEM工艺的裂变时间投影室（TPC）探测器，该裂变TPC探测器主要包含低气压控制系统、基于GEM工艺的裂变TPC探测系统、缓发γ辅助测量系统以及后端电子学读出系统四大部分。探测器的读出系统通过一块数据获取母板控 制13块APV25集成前放构成，总共可以实现1634 路电子学的读出。本文利用Fe55和α源对探测器进行了详细工作特性探测。这使得我们可以更加深入地了解裂变碎片各个参量之间的关系，更好地探索核裂变的反应机制。