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核衰变数据评价及相关数据库  

2010-03-19 22:32:28|  分类: 常见问题 |  标签: |举报 |字号 订阅

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http://pst.nst.pku.edu.cn/teaching/decay-beida.htm

核衰变数据评价及相关数据库

 

 

黄小龙

(中国核数据中心)

 

 

北京大学重离子物理研究所

2002年1月11日

 

 

 

 

内容

1.核衰变数据评价

2.核衰变数据评价系统

3.相关核衰变数据库

4.致谢
1.核衰变数据评价

放射性核素衰变数据及其衰变纲图(简称为核衰变数据)是一种应用很广的重要核数据。

对同一个核素的衰变, 不同实验室和作者给出的测量数据往往不同, 有的分歧甚大, 这样选准数据很难。因此, 需要对这些数据进行全面收集, 仔细分析, 认真比较, 以及综合处理等评价工作, 以便推荐“最佳”实验测量数据。

 

表1 核衰变数据评价的主要物理量

类别

物理量

母核特性

El(能级),Jp(自旋宇称),T1/2(半衰期),Q(总衰变能),

a%, e%+b+%, b-%, b-+n%, IT%, SF%(衰变分支比);

子核特性

El(能级),Jp(自旋宇称),T1/2(半衰期),m,Q(电四极矩);

b(或e)衰变特性

Eb、Ee(平均衰变能量),Ib、Ie (衰变强度),LOGFT值;

g衰变特性

Eg(g能量),Ig(g强度),Mult (g多极性),d(多极混合比),

ak、ak /aL、¼ (内转换系数),K/L/M+(K-壳、L-壳和

M+-壳的内转换系数比值),A2、A4(g(q)系数);

a衰变特性

Ea(能量),Ia(强度),HF(禁戒因子);

其它伴随辐射

俄歇电子、内转换电子和X射线等辐射的能量及其强

度,射线强度和辐射能量平衡计算

归一化因子

NR(相对g射线),NT(g+ce的总g跃迁),NB(b衰变),

BR(分支比);

衰变纲图

 

 

实验数据的评价

核衰变数据及其纲图多分散发表在各种杂志、期刊、会议录、年报、内部报告、私人通讯及博士论文等资料中。

在搜集所有实验数据特别是新实验数据的基础上, 从有关文章中了解其测量方法技术及数据特点, 分析、比较所有数据, 经筛选、适当取舍或用新标准重新归一后, 重新推荐“最佳”实验数据。对各家数据相互符合, 又很难确定取舍时, 多采用加权平均的方法给出推荐实验数据; 而对于各家数据确实分歧很大的情况, 通常采用等权求平均值给出推荐实验数据(扩大误差); 对没有新实验数据的情况, 多采用原来的推荐数据。

(1) 推荐“最佳”实验数据。评价者从国内外有关杂志、期刊等诸多参考文献中收集所有实验测量数据及其有关实验信息, 在此基础上进行数据分析、比较, 经适当筛选和取舍或用新标准重新归一后, 用恰当的数据处理方法(如加权方法术平均值或非加权方法推荐一家最好的数据)推荐“最优”实验数据和纲图。然后, 以手工方式ENSDF格式输入计算机并建立相应的临时数据文件。在一个临时数据文件中, 只涉及一个放射性核素的一种衰变纲图及其数据, 其中还按国际通用标准给出数据作者、年代、杂志及其所用放射源、探测器、测量方法、误差分析、修正等信息; 评价数据处理、取舍、选择及必要说明也均作了简要的注释, 以便于用户了解。总之, 在临时数据文件中介绍有关的实验、测量方法及推荐“最佳”数据。

(2) 综合物理评价。以推荐“最优”实验测量数据和纲图为基础, 进行格式检验并对临时数据文件作适当修改后, 应用ENSDF物理分析程序进行物理分析和处理计算, 用理论计算结果填补实验数据的空缺, 使推荐数据和纲图准确、成套、自洽。

(3) 数据的列表输出及纲图绘制。利用评价系统, 能给出评价核衰变数据表和衰变纲图, 便于读者及用户查阅和使用。

评价核衰变数据采用国际通用的ENSDF(Evaluated Nuclear Structure Data File)数据格式, 以便于库的数据管理、检索、更新、使用和交流。

 

评价数据的更新

如下两种情况, 需对评价数据作更新和自洽处理。

(1) 对没有新的更准确与可靠实验测量数据的情况, 保留原来的评价推荐“最佳”实验数据。但如衰变纲图及其衰变特性不完全自洽, 推荐的物理量也不齐全, 则用评价系统以原来的推荐“最佳”实验数据为基础, 进行自洽处理和理论计算; 并用理论计算结果填补实验数据的空缺。

(2) 对有新的准确实验数据的情况, 以新的实验数据作基础, 更新推荐的“最佳”实验数据。同时, 应用评价系统进行自洽处理和理论计算, 用其计算结果补充空缺实验数据。

 

2.核衰变数据评价系统

从前的评价工作主要是以手工为主进行的, 有的评价推荐数据不齐全(成套)、不自洽。90年代我们建立了先进的计算机化核衰变数据评价系统, 不仅能进行数据的物理分析, 还能作理论计算, 其计算结果可以填补实验数据的空缺, 使评价数据成套、自洽、准确。

表2 核衰变数据评价系统主要程序及其功能简况

程序名称

主 要 功 能

GTOL

拟合g能量Eg计算能级能量El及计算衰变强度平衡

LOGFT

计算b-和e衰变的logft值及平均能量

ALPHAD

计算a衰变的禁戒因子

GABS

计算核衰变的g绝对强度及其不确定性

LWEIGHT

用加权方法求多家测量数据平均值

HSICC

计算g跃迁内转换系数aK, aL, ¼, a

HSMRG

将计算内转换系数由自由格式变为ENSDF格式

RULER

计算g约化跃迁几率ELW和MLW

FMTCHK

ENSDF数据格式检验

PANDOR

物理检验

TREND

制备数据表

PREND

画能级图

ROTFIT

拟合转动能谱并参数化

SDFIT

拟合SD带g能谱并指定能级自旋

QCALC

计算核反应Q值、核反应能和核衰变能

RADLST

计算衰变能量平衡及内转换电子、俄歇电子与X射线

能量和强度等

ENSDAT

按“Nuclear Data Sheets”要求列数表、画衰变纲图

及带结构图等

 

在评价各种实验数据的基础上,用评价系统进行数据分析处理和计算,并用理论计算结果填补各类实验数据的空缺。例如:对评价推荐的核衰变数据, 不仅衰变能量和衰变强度平衡, 而且其g跃迁特性与有关能级的自旋宇称也自洽;同时,还可给出b(或e)衰变的logft值、a衰变的禁戒因子HF、内转换系数aK、aL、…、a及其伴随的俄歇电子和内转换电子与X射线的能量和强度等;最终使各种核反应、核衰变和推荐能级及其辐射g线等三类数据都准确、自洽、完整、配套和纲图一致。

 

 

 

3.相关核衰变数据库

除评价核结构数据库ENSDF( Evaluated Nuclear Structure Data File )主体数据库外, 还有其它数据库:

(1) 专门为物理分析和理论计算提供的数据库。如: 计算内转换系数数据表, 计算logft值的径向波函数数据表, 计算衰变能和核反应能的原子质量数据表等。

(2) 中国军用核衰变数据库。主要有:中国军用评价核衰变数据库,中国军用测试核数据库-衰变数据子库,中国军用放射性核素衰变纲图。

(3) 从ENSDF主库导出的其它数据库(包括汇编等)。

表3 从ENSDF主库导出的其它主要数据库简介

主要导出数据库

主要内容

国家或实验室

Table of Isotopes(第八版)

所有A链核结构和衰变数据表

美国LBL

Table of Radioisotopes

放射性核素衰变辐射数据表

美国LBL

Nubase

所有核素及其同质异能态特性数据表

法国

PCNudat

PC版核结构和衰变辐射数据表

美国BNL

Nuclear wallet cards

袖珍核数据手册

美国BNL

NUDat

核质量、能级及其特性,核

自旋,衰变数据等

美国BNL

Chart of the nuclides

核素图

中等5国

 

导出核数据库的主要特点是: (1) 以列数表和图示形式给出有关数据, 便于读者阅读和用户使用。(2) 随着主体数据库的更新而及时更新, 特别是计算机应用较普及后, 可通过www网络获取有关数据。

 

4.致谢

感谢核结构数据评价国际协作网及主要组织者- 美国国家核数据中心提供程序、数据及有关资料等。

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