[논문]100-MeV 양성자 빔을 이용하여 169Tm(p,3n)167Yb 반응에 의해 생성된 167Yb 방사성동위원소에서 방출되는 감마선 스펙트럼 비교 연구

이삼열

doi:10.7742/jksr.2022.16.7.953

초록
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양성자과학연구단의 100-MeV 양성자선형가속기의 양성자를 사용하여 천연 ¹⁶⁹Tm과 핵반응을 일으켜 ¹⁶⁷Yb 방사성동위원소를 생성하였다. 생성된 동위원소는 17.5분의 반감기를 가지며 ¹⁶⁷Tm로 붕괴한다. 이때 발생하는 감마선을 HPGe 검출시스템을 사용하여 측정하였다. 검출기의 에너지 교정 및 검출기의 효율 측정은 표준선원을 사용하여 결정하였다. 기존에 알려진 Table of Isotopes의 주요 감마선 에너지는 모두 측정되었다. 한편, 현재까지 알려진 발생되는 감마선의 강도에 대한 정보는 매우 부정확한 상황이다. 따라서 본 연구를 통하여 주요 감마선에 대한 붕괴 강도를 정확하게 측정하였다. 전체적으로 기존에 알려져 있던 결과들과 상이한 차이를 보였으며 특히 113.3 및 106.2 keV 감마선 같은 주 붕괴 감마선의 강도들이 과대평가 되었다는 사실을 알게 되었고 62.9, 116.7 및 143.56 keV의 감마선 들은 과소평가 된 감마선들임을 알게 되었다. 본 연구의 결과는 핵융합 연구, 천체 물리학 및 핵물리 분야에 있어서 중요한 정보가 될 것으로 생각된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The measurement of branching ratio of 167Yb radioactive isotopes from gamma-ray spectrum of 169Tm(p,3n)167Yb reaction were performed by using a 100-MeV proton linear accelerator of the Korea Multi-purpose Accelerator Complex (KOMAC). The 167Yb isotope has a half-life of 17.5 minutes and decays to 16...

The measurement of branching ratio of 167Yb radioactive isotopes from gamma-ray spectrum of 169Tm(p,3n)167Yb reaction were performed by using a 100-MeV proton linear accelerator of the Korea Multi-purpose Accelerator Complex (KOMAC). The 167Yb isotope has a half-life of 17.5 minutes and decays to 169Tm. The gamma rays generated from the 167Yb isotope were measured using an HPGe detector gamma ray spectroscopy system. The energy calibration of the detector and the efficiency measurement of the detector were determined using a standard source. The gamma rays of known main energy (62.9, 106.2, 113.3, 143.5 and 176.3 keV) were measured. On the other hand, information about the intensity of the generated gamma rays is very inaccurate. Therefore, in this study, the decay strength of the main gamma rays was accurately measured. Overall, it was different from the previously known results, and in particular, it was found that the intensity of the main decay gamma ray, such as the 113.3 and 106.2 keV gamma ray, was overestimated, and it was found that the gamma ray, such as 62.9, 116.7 and 143.5 keV was underestimated. The present results are considered to be important information in the fields of nuclear fusion, astrophysics and nuclear physics in the future.

주제어

표/그림 (13)

그림 Fig. 1. The profile plot of the proton beam generated from the proton accelerator is shown. The ¹⁶⁹Tm sample was positioned so that it was sufficiently included in the center of the proton beam.
표 Table 1. Currently reported decay ratio (Table of Isotopes) of main gamma rays from 167Yb isotope
그림 Fig. 2. HPGe gamma-ray detection system for measurement of delayed gamma-ray from the ¹⁶⁷Yb radioactive isotope sample.
표 Table 2. Specifications of the proton accelerator condition parameters in the present measurement
표 Table 3. Specifications of the sample for natural thulium(monoisotropic 169Tm) metal plate
표 Table 4. Specifications of HPGe gamma-ray detection System
그림 Fig. 3. Gamma-ray detection efficiency and Energy Calibration curve function of HPGe detector.
그림 Fig. 4. Gamma-ray energy spectrum from ¹⁶⁹Tm(p,xn) nuclear reaction
표 Table 5. Specifications of the standard gamma-ray sources for obtaining HPGe detector energy calibration and detection efficiency
그림 Fig. 5. Gamma-ray energy spectrum was generated in association with ¹⁶⁹Tm(p,3n)¹⁶⁷Yb are shown as a spectrum.
표 Table 6. Energy and decay ratio of major gamma rays generated from ¹⁶⁷Yb radioactive isotope
그림 Fig. 6. The intensity of the main gamma rays generated from ¹⁶⁷Yb is shown. The "Table of Isotopes" is the reported values of the "Table of Isotopes" as shown in Table 1, and the "Normalized Value" are the normalized values of the reported intensity of the Table of Isotopes. "Present Result" is the result obtained from the present study.
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AI 본문요약
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제안 방법

감마선 측정시 HPGe 검출기에서 발생되는 열잡음 및 기타잡음을 줄이기 위하여 iPA-10 전치증폭기를 사용하여 낮은 형태의 잡음을 제거한 후 고급 디지털 신호 처리 기술(DSP: Digital Signal Processing)을 기반으로 하는 Canberra 회사의 디지털신호분석기(DSA: Digital Signal Analyzer) 다중 채널 분석기에 입력하여 감마선 에너지에 대한 스펙트럼을 측정하였다. 감마선 에너지에 포함되어 있는 잡음을 제거하기 위하여 약 50 keV 이하의 감마선 신호는 차단하였다.
그러나 현실적으로 어려움이 있기 때문에 발생되는 양성자 빔의 직경의 크기가 20 mm인 점과 양성자 조사 후 시료 내에서의 감마선의 감쇄 및 양성자 빔의 시료 내에서의 감쇄를 통한 에너지 감소 등을 고려하여 시료를 제작하였다.

참고문헌 (7)

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원문보기 상세보기
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