光中子截面测量新突破：天然铜靶助力低成本高精度测量

一个联合研究团队在光中子截面测量领域取得了重要进展，提出了一种替代测量方法，成功高精度测量了⁶⁵Cu(γ,n)⁶⁴Cu反应截面。该方法利用天然铜和先前测量的⁶³Cu数据，避免了使用昂贵且难以制备的高纯度同位素靶，具有简便、高效和低成本的显著优势。相关研究成果已发表在《核科学与技术》杂志上。

⁶⁵Cu(γ,n)⁶⁴Cu反应在医学应用和核物理研究中具有关键作用。⁶⁴Cu作为短寿命放射性核素，广泛应用于医学成像和肿瘤治疗。然而，传统测量方法依赖高纯度⁶⁵Cu同位素靶，成本高且获取困难，限制了研究进展。此外，现有实验数据在高能区存在显著差异，主要源于系统误差。

研究团队在上海同步辐射光源的SLEGS光束线上开展实验，利用激光康普顿散射技术产生能量可调的准单能γ射线束。实验中使用的天然铜靶质量为3.15克，化学纯度超过99.99%。研究团队在11.09–17.87 MeV能量范围内测量了天然铜(γ,n)截面，并通过数据处理实现了准单能单色截面的精确提取。替代测量方法的核心在于利用天然铜同位素丰度和⁶³Cu(γ,n)截面数据，通过减去⁶³Cu贡献得到⁶⁵Cu(γ,n)64Cu截面。测量结果的总不确定度控制在合理范围内，与现有数据总体趋势一致，解决了先前的差异。

该研究还发现，天然铜中⁶⁵Cu同位素丰度对光中子散射截面有显著影响，为替代测量提供了新的思路。基于测得的⁶⁵Cu(γ,n)⁶⁴Cu截面数据，研究团队提取了⁶⁵Cu的γ强度函数，并计算了⁶⁴Cu(n,γ)⁶⁵Cu的辐射中子俘获截面，验证了替代测量方法的可靠性。

本研究提出的替代测量方法在核数据测量领域具有广泛的应用潜力，尤其在核能、核废料处理和中子活化分析等领域。在医用同位素领域，精确测量⁶⁵Cu(γ,n)64Cu截面可以优化⁶⁴Cu生产工艺，降低生产成本，促进其在临床实践中的广泛应用。研究团队计划进一步拓展该方法的应用范围，优化实验方法，提高测量精度，并深入研究γ强度函数与核结构之间的关系。