核天体物理实验中的原位正电子湮灭测量方法

摘要: 在核天体物理关心的热核反应中，有一些可以产生短寿命的正电子放射性产物，这些反应产物发射的正电子会在靶中与电子发生湮灭，继而产生一对能量为511 keV的γ射线，可以通过测量这一对γ射线来得到反应产额，从而计算出核反应截面以及天体物理S因子。以往的实验通常将靶辐照后转移到屏蔽体内进行离线活度测量，近期有研究提出了在实验终端上原位测量正电子湮灭的方法，该方法主要是借助511 keV-511 keV γ射线对的方向相反特性，利用探测阵列的对向单元进行空间符合测量，压制本底干扰。本文基于近期自主研发的大型模块化BGO阵列LAMBDA-II，在地面实验室利用强流质子束打靶，对这一方法进行了实验研究和验证，为将来进一步将该方法应用到核天体物理研究中奠定了良好的基础。