GTAF(Gamma Total Absorption Facility)是一台中子俘获反应截面测量专用装置,在中国原子能科学研究院通过多年的努力建立起来的,下图(左)显示的是它在目前串列静电加速器实验室中的形态。它通过对原子核俘获中子后瞬时发射伽马射线的全吸收测量从而获得俘获事件的高效计数,以测得高精度的俘获反应截面数据。为了使这台谱仪在核数据测量方面发挥重要的作用,我们正在对该谱仪进行升级改造,包括对新的机械支撑系统、新的读出电子学和数据获取系统和增加中子吸收体等,并将其搬迁到Back-n上,成为GTAF-II。GTAF-II(见下图右)的核心是一个BaF2晶体球壳,内腔半径10cm,厚度15cm,幻数分割球壳成12块五棱台和30块六棱台,空置中子束线方向上两个模块位置以便中子的进和出,即它实际上由40个独立的BaF2探测器单元组成,内置含硼聚乙烯中子吸收体以避免样品散射中子进入探测器造成的本底。该装置设计具有非常高的测量效率,对能量达10MeV的γ射线测量效率接近90%,对中子俘获事件的测量效率接近100%。
GTAF-III是规划的谱仪,设计理念同GTAF-II类似但将采用更高的设计指标,特别是将探测器单元由42个增加到92个,以更有利于γ射线多重性、角分布等参数的分析。
中子辐射俘获反应截面的高精度数据是核反应理论研究、核天体物理学研究和核反应堆设计中的重要参数之一。随着核物理实验研究的深入,人们面对的常常是小反应率、高本底、大γ射线多重性问题,使得精确测量中子辐射俘获截面的核物理实验越来越复杂,不仅是对稳定核的(n,γ)反应截面测量精度有越来越精确的要求,放射性核素的(n,γ)反应截面测量也变得越来越重要。