Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
А8 _ 1 Дп_ _ 1__1_ Ап_
AX ~ пг ? sin 9 AX ~ y?2 „2-і п AX ' ^9'7^
Обычно дисперсия меньше I0 для видимой части спектра излучения Вавилова — Черенкова. Однако вблизи порога при ?n-> 1 она может быть большой, так как знаменатель в (9.1) становится близким к нулю. Зная АЭ, легко вычислить AE по (9.6).
Вследствие потери энергии частицей при прохождении через радиатор ее скорость уменьшается, что приводит к изменению угла 0 и уменьшению числа фотонов, испущенных на единице длины пути. Для частиц с очень большими энергиями, для которых ионизационные потери минимальны и выход фотонов практически не меняется, эти эффекты не существенны. Но при уменьшении энергии частицы, когда растет теряемая энергия на единице пути и усиливается зависимость скорости частицы от энергии, эти эффекты могут быть заметными. Скорость изменения угла излучения Вавилова — Черенкова вдоль пути частицы dQldx пропорциональна удельным потерям энергии dE/dx-, коэффициент пропорциональности можно выразить через Э и п.
303- Отклонение направления движения частицы в среде от ее первичного направления вследствие многократных уклонений на малые углы при кулоновском рассеянии на ядрах принято характеризовать среднеквадратичейким углом рассеяния а*. Величина а прямо пропорциональна корню квадратному из расстояния, пройденного частицей в радиаторе, и уменьшается при увеличении энергии частицы. Величина а связана с энергетическим разрешением соотношением:
АЕ/Е = 2а Vn2 ?2— 1 ?2/( 1 - ?2), (9.G)
которое можно получить из основного соотношения (9.1), учитывая (9.5). Для протонов с энергией 400 Мэв, прошедших через плексигласовый радиатор толщиной 5 см, а = 0,5°, a AEIE = 0,6%.
Вклады рассмотренных эффектов в энергетическое разрешение в большинстве случаев приблизительно одинаковы. Следует заметить, что очень часто, особенно когда черенковский счетчик является частью сложной экспериментальной установки, его энергетическое разрешение определяется поперечным размером пучка заряженных частиц и возникающей вследствие этого аберрации. Оценить влияние размеров пучка и углового разброса частиц в нем на энергетическое разрешение сложно, такую оценку можно провести только для конкретной конструкции детектора.
К настоящему времени для пороговых газовых счетчиков и газовых счетчиков с фокусировкой достигнуто разрешение по скоростям A?/? = (4 -і- 6)10-6. Дальнейшее улучшение разрешения возможно только за счет очень сильного усложнения конструкции счетчика и резкого увеличения его габаритов, а следовательно, и стоимости. В счетчиках, специально сконструированных для измерения энергии частиц, можно дсбиться в сравнительно узком диапазоне энергетического разрешения AEIE « 1%.
Временное разрешение черенковских счетчиков с фокусировкой практически всегда определяется временными характеристиками фотоумножителей, поскольку длительность световой вспышки в радиаторе очень мала. Она определяется временем прохождения релятивистской частицы через радиатор, которое обычно меньше 10~9 сек для твердых и жидких радиаторов, и конечной длительностью волнового фронта излучения Вавилова—Черенкова, которая также существенно меньше 10~9 сек. В пороговых счетчиках большого объема, в которых излучение достигает фотокатода фотоумножителя после многократных отражений от стецок контейнера с радиатором, длительность вспышки заметно увеличивается и может достигать десятков наносекунд.
Список литературы
1. Зрелое В. П. Излучение Вавилова — Черенкова и его применение в физике высоких энергий. Т. 1 и 2. M., Атомиздат, 1968.
2. Джелли Дж. Черенковское излучение и его применение. Пер. с англ. M., Изд-во иностр. лит., 1960.
* В гл. 2 приводится выражение для о. = "[/ (Дв2). ЧАСТЬ III.
МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
ГЛАВА 10
ИЗМЕРЕНИЕ АКТИВНОСТИ ИСТОЧНИКОВ § 10.1 основные определения
При работе с радиоактивными веществами необходимо уметь точно определять количественные характеристики используемых препаратов: число ядер радиоактивного нуклида, количество испускаемых им частиц, интенсивность потока электромагнитного излучения и др. С подобными задачами приходится сталкиваться всякий раз, когда требуется определить мощность имеющегося в распоряжении экспериментатора источника излучения, степень наведенной радиоактивности деталей работающих реакторов и ускорителей, количества радиоактивных веществ в различных образцах при проведении некоторых химических, геологических, биофизических исследований, а также в ряде ядерно-физических экспериментов, например, при измерениях эффективных сечений ядерных реакций. Перед рассмотрением методов проведения соответствующих измерений остановимся на некоторых определениях.
Активностью образца называется физическая величина, измеряемая числом происходящих в этом образце за 1 сек распадов атомных ядер. Из основного закона радиоактивного распада dn = —Xndt, где п — число ядер; Jv — константа распада, следует, что активность
А = —dn/dt = 'Kn. (10.1)
Таким образом, активность пропорциональна числу ядер радиоактивного вещества и, следовательно, может служить мерой последнего. Далее, поскольку при каждом акте распада образуется та или иная частица (а, ? или у), активность образца дает представление об интенсивности радиоактивного излучения.
