Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
77777777777
а
77777777Г
?
/7777777777?
7777777777
Рис. 10.6. Различные схемы ?-распада:
а — распад по одной ветви; о — распад по двум ветвям; в — распад с испусканием двух V kb3HTOB
приходится вводить поправки. Рассмотрим в качестве примера ?-распад по двум ветвям ?x и ?3 (см. рис. 10.6, б) с относительными вероятностями W х и W2 (!Jy1 + W2 = 1). При этом
(10.25)
(10.26) (10.27)
ар = (ш1єрі + W2 ер2) Л; ау = W2 є7 А; aPv = W2 єР2 є7 А
op a7/aPv = (^1 єРі/єр2 + w2) А.
(10.28)
При оценке абсолютных значений эффективностей єРі и єР2 могут возникнуть, как было показано выше, существенные погрешности. Поэтому целесообразно применять для регистрации ?-частиц 4я—
320- ?-счетчик. В этом случае єрі = ер, = 1 и (10.28) превращается в гораздо более простую формулу (10.11). Аналогичным образом можно рассчитать поправки и для других схем распада, а также поправки на конечные размеры источника, причем всегда применение 4л — ?-счетчика для регистрации ?-частиц позволяет получить наиболее простую расчетную формулу и наиболее достоверные результаты. Общая погрешность при измерении активности бета-источников методом 4л — ? — у-совпадений обычно составляет 0,2—0,5%.
§ 10.5. ИЗМЕРЕНИЕ АКТИВНОСТИ ИСТОЧНИКОВ у-КВАНТОВ
Общие замечания. у-Кванты обладают еще большей проникающей способностью, чем ?-частицы, что позволяет свободнее выбирать материал и толщины стенок измерительных приборов. С другой стороны, относительно малая вероятность взаимодействия у-квантов с веществом приводит в большинстве случаев к низкой собственной эффективности детекторов єд. К тому же при вычислениях єд приходится учитывать очень много различных факторов и точность расчетов оказывается низкой. Поэтому активность источников стараются определять по заряженным частицам, а не по сопутствующим им у-квантам. В тех случаях, когда все же приходится иметь дело с у-излучением (например, при работе с источниками, запаянными в герметичные ампулы), силу источника обычно определяют по создаваемому им интегральному ионизационному эффекту и выражают в грамм-эквивалентах Ra. Но в некоторых случаях на практике все же приходится сталкиваться с необходимостью определения числа испускаемых источником у-квантов, поэтому ниже рассматриваются измерения обоих типов.
Дифференциальные измерения с малыми телесными углами. Для таких измерений, которые наиболее просты по технике выполнения, обычно применяют счетчики Гейгера — Мюллера или сцинтилля-ционные счетчики. Основные трудности при этом связаны с нахождением собственной эффективности детектора Єд. Подробно эта задача была рассмотрена в § 5.5 и 7.4. Напомним лишь, что для нахождения єд необходимо учесть ослабление у-излучения стенками счетчика, вероятность рождения электронов в стенках, угловое и энергетическое распределение возникающих электронов, самопоглощение и рассеяние электронов в стенках счетчика, вероятность вылета электрона в направлении чувствительного объема счетчика, вероятность того, что попавший в чувствительный объем электрон будет зарегистрирован, а также некоторые другие факторы. Провести точный расчет эффективности с учетом всех этих факторов весьма трудно. Для грубой оценки величины Єд при условии, что толщина стенок счетчика больше пробега возникающих в них электронов, можно воспользоваться следующим приближенным соотношением:
Єд « ЦфЯф + цкЯк + 2 HaRu, (10.29)
II Зак. 1079
321 в котором fiK, JLL, — линейные коэффициенты поглощения
7-квантов в материале стенок счетчика при фотоэффекте, компгон-эффекте и эффекте рождения пар соответственно; Ri;, R., — пробеги электронов в том же материале. Все величины, входящие в (10.29), можно найти с помощью графиков или таблиц (см. гл. 1). Сравнение с экспериментальными данными показывает, что результаты расчетов по (10.29) отличаются от истинных значений ед более чем в 1,5—2 раза. Зависимость ед от Ey и материала катода дана па
0,03
Ъ0,02
э
I
е.
ъ 0,01
і j j /
і ! / / /
I I / / / Бі Al J
і / ! / у У У И Ґ/Іатунь
\ / / у
/ у. V ^ I ;
1 2 Энергия излучения, Мэв
Рис. 10.7. Зависимость эффективности счетчика ед от энергии у-излучения для трех материалов катода: пунктир — расчетная кривая
рис. 10.7. Как видно, значения ед практически во всех случаях оказываются порядка 0,01—0,02, имеют легко объяснимую зависимость от Ev и очень слабо зависят от материала стенок, поскольку рост Z приводит к увеличению fi и уменьшению R. Слабо зависит єд и от толщины стенок счетчика (если d> R). При необходимости регистрации у-излучения малой энергии применяют счетчики с тонким окном, аналогичные ?-счетчикам. Точность определения єд и G при данном методе измерений очень низкая, поэтому для получения точных результатов он мало пригоден.
Интегральные измерения с малыми телесными углами. Для абсолютных измерений этого типа наиболее пригодны наперстковые ионизационные камеры, эффективность которых можно найти расчетом. Наперстковыми называются ионизационные камеры с очень маленьким объемом газовой полости, порядка 1 см3 и меньше. До-
