Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Исследование спектров ?-частиц проводят со спектрометрами как с поперечным, так и с продольным магнитным полем. Особенно широко применяют спектрометры с неоднородным продольным магнитным полем, что связано с относительно простой конструкцией этих приборов и высокой светосилой при энергетических разрешениях около 1 %.
Выбор спектрометров при проведении измерений ?-спектров обусловлен условиями измерений. Так, при большой удельной активности бета-источников и необходимости иметь ті ft: 0,2% более выгодны спектрометры с однородным продольным полем и кольцевым фокусом. При низких удельных активностях и тех же требованиях к энергетическому разрешению преимущества на стороне спектрометров с двойной фокусировкой в поперечном поле, так как в последнем случае допустимы большие площади источников при одинаковых Г).
В табл. 11.1 показаны энергетические разрешения и светосила различных методов спектрометрии заряженных частиц.
Таблица 11.1
Характеристики различных спектрометров заряженных частиц
Спектрометры Заряженная частица AEfE, % L
Ионизационные камеры а 0,7 0,5-1
Сцинтилляционные спектрометры ? (—1 Мэв) а (~5 Мэв) 5 0,5
Полупроводниковые спектрометры .--N Ll «о 0,3 0,2 ~0,5 -—0,5
Магнитные спектрометры: с поперечным неоднородным полем с продольным однородным полем с тонкой магнитной линзой а (-—7 Мэв) P ? ? 0,1 0,1 0,4 2,5 2.10-" 2-Ю-4 2-Ю-2 5-Ю-2
364- Список литературы
,1. Грошев Jl. В., Шапиро И. С. Спектроскопия атомных ядер. Гл. 3, 4.
M., Гостехтеориздат, 1952.
2. Альфа-, бета- и гамма-спектроскопия. Под ред. К. Зигбана. Пер. с англ. Вып. 1. M., Атомиздат, 1969.
3. Экспериментальная ядерная физика. Под ред. Э. Сегре. Т. 3. Ч. 9 и11. Пер. с англ. M., Изд-во иностр. лит., 1961.
4. Столярова Е. Л. Спектрометрия ионизирующих излучений. Гл. 2. M., Атомиздат, 1964.
ГЛАВА 12
СПЕКТРОМЕТРИЯ y-ИЗЛУЧЕНИЯ
§ 12.1. ВВЕДЕНИЕ
Исследование энергетического состава у-излучения позвсОїяет определить целый ряд важных для теории характеристик ядер, таких, как положение энергетических уровней возбужденных состояний ядер, энергию связи нуклонов, среднюю плотность возбужден-ных]состояний и т. д. Энергетический состав у-излучения необходимо знать и во многих задачах ядерной техники, например, для определения тепловыделения в экранах реакторов, для расчета дозы проникающего излучения. Анализ спектрального состава у-излучения оказывает существенную помощь и в геологической разведке, и в радиационной медицине. В последнее время у-спектрометрия получает применение и в астрономии.
Приведенные примеры показывают, насколько широк диапазон научных и практических приложений у-спектрометрии. Но требования к гамма-спектрометрам в различных областях могут различаться' весьма существенно. Так, в ядерной у-спектрометрии разрешающая способность спектрометров около 10 кэв является еще недостаточной для проведения многих исследований. В то же время разрешающая способность примерно 100 кэв удовлетворяет практически всем требованиям, возникающим при спектрометрии у-излучения в ядерной технике. Столь же различны требования к гамма-спектрометрам с точки зрения их эффективности, их чувствительности к сопутствующему излучению (нейтронам, заряженным части: цам).
В настоящей главе рассмотрены основные принципы измерения энергии у-квантов и приведены оценки основных характеристик спектреметров построенных на этих принципах.
Энергию у-квантов определяют или по энергии электронов, образующихся в результате взаимодействия электромагнитного излучения с атомами, или по энергии заряженных частиц, возникающих в фотоядерных реакциях, или по величине угла брэгговского отклонения, или, наконец, по наклону функций пропускания пучка у-квантов. Наиболее эффективным способом является способ определения энергии у-квантов по электронам отдачи. В то же время этот
365- способ оказывается и достаточно сложным, поскольку при взаимодействии моноэнергетических у-квантов с атомами могут образовываться электроны с разными энергиями. Последнее обстоятельство потребовало развития специальных методов преобразования амплитудных распределений в энергетические спектры, краткое изложение которых приведено в приложении.
§ 12.2. ОЦЕНКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СОСТАВА у КВАНТОВ ПО ФУНКЦИЯМ ПРОПУСКАНИЯ
В гл. 2 было показано, что в условиях хорошей геометрии ослабление моноэнергетического пучка у-квантов каким-либо материалом можно записать в следующем виде:
N (t) = N0 ехр (—lit), (12.1)
где N0 — количество регистрируемых квантов при t = 0; N (t) — количество регистрируемых квантов после их прохождения через материал толщиной t. Отношение N (t)/N0 = T (t) называют функцией пропускания. В логарифмическом масштабе функция пропускания — прямая линия, тангенс угла наклона которой равен коэффициенту ослабления у-квантов р, зависящему от энергии у-квантов. Эта зависимость для различных материалов известна с погрешностью примерно 1—2%. Таким образом, измерив функцию пропускания, можно определить ц и по известной зависимости ц (E) определить энергию у-квантов.
