Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Абрамов А.И. -> "Измерение неизмеримого" -> 53

Измерение неизмеримого - Абрамов А.И.

Абрамов А.И. Измерение неизмеримого — M.: Энергоатомиздат, 1986. — 208 c.
Скачать (прямая ссылка): izmerenieneizmerimogo1986.djvu
Предыдущая << 1 .. 47 48 49 50 51 52 < 53 > 54 55 56 57 58 59 .. 76 >> Следующая

142
КАЛОРИМЕТР
В ЯДЕРНОЙ ФИЗИКЕ
Проследим за превращениями энергии при радиоактивном распаде. Запасенная в ядре потенциальная энергия в момент распада выделяется в виде кинетической энергии вылетающих частиц; затем она переходит в потенциальную энергию возбужденных и ионизованных атомов, чтобы через мгновение снова выделиться в виде энергии фотонов; наконец, свет, поглощаясь в веществе, приводит к его нагреванию. Так, в результате сложных превращений энергия радиоактивного распада в конечном счете переходит в энергию теплового движения атомов среды. В гл. 3 говорилось о том, что П. Кюри обратил внимание на это явление и использовал его для оценки энергии, выделяющейся при одном акте распада. Для этого ему пришлось измерить количество выделяющейся теплоты с помощью калориметра.
С тех пор калориметр неоднократно использовался и другими исследователями ядра. Правда, калориметр — еще более грубый прибор, чем ионизационная камера, зато он позволяет сразу определить полную энергию распада, а не только энергию заряженных частиц. Эта особенность калориметра позволила с его помощью провести ряд очень важных экспериментов. Так, методом калориметра была найдена полная энергия деления. Как известно, при делении получаются самые разнообразные частицы: осколки, нейтроны, 7-кванты и |3-частицы от распада осколков. Можно, конечно, порознь измерить энергию, уносимую каждым из этих излучений, и затем полученные результаты сложить. Однако из-за сильного различия свойств, возникающих при делении частиц,измерения их энергии приходится проводить различными методами, что неизбежно приводит к большим погрешностям и сильно усложняет эксперимент. В то же время использование калориметра позволило одним сравнительно несложным измерением сразу найти интересующую нас величину.
Другой важный эксперимент с применением калориметра был посвящен измерению энергии j3- распада. В данном случае аналогично опытам Кюри калориметром определяли количество теплоты Q9 выделяющейся в радиоактивном образце за 1 с. Для того чтобы найти энергию распада E?, необходимо было измерить число распадов, происходящих в образце также в течение 1 с. С этой целью Кюри был вынужден считать вспышки на сцинтиллирующем экране. В наше время данную задачу
143
решить, казалось бы, совсем просто: достаточно поместить образец под счетчик и сосчитать с помощью соответствующих электронных приборов число регистрируемых в течение 1 с импульсов. Однако на самом деле все оказывается несколько сложнее.
Когда образец лежит под счетчиком, далеко не каждая частица может попасть в чувствительную область и вызвать появление импульса: одна часть частиц полетит в другие стороны, другая поглотится или рассеется в стенках счетчика, третья поглотится в самом образце. В результате в счетчик попадет и вызовет появление импульсов лишь малая доля всех частиц, а какова она — сразу не скажешь. Гораздо определеннее можно судить о числе распадов, если образец в виде очень тонкой пленки ввести непосредственно в чувствительную область счетчика; в этом случае почти каждая частица приведет к появлению импульса.
Калориметрические эксперименты по определению энергии ?-распада способствовали открытию новой элементарной частицы — нейтрино. Подробнее об этом открытии будет рассказано ниже.
ИЗМЕРЕНИЕ ЭНЕРГИИ ФОТОНОВ ЯДЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Как уже не раз отмечалось, фотоны не могут сами по себе производить возбуждение и ионизацию атомов. Однако при их взаимодействии с веществом в результате ряда эффектов появляются быстрые электроны, которые, как и любые другие заряженные частицы, создают сильную ионизацию. В частности, при фотоэффекте вся энергия фотона Ey передается электрону, благодаря чему энергия последнего E6 оказывается связанной с величиной Ey простым соотношением
Eq — Ey —Ji
Здесь / - энергия, которую приходится затратить на то, чтобы вырвать электрон из атома, преодолевая его притяжение к положительно заряженному ядру. Значение / обычно известно; к тому же оно гораздо меньше энергии наиболее часто встречающихся фотонов, поэтому приближенно энергия выбитого при фотоэффекте электрона просто равна энергии фотона. А как измерить энергию электрона, уже известно. В частности,
144
, это можно сделать и с помощью сцинтилляционного счетчика. В кристалле такого счетчика происходит как сам фотоэффект, так и торможение выбитого электрона с образованием вспышки света. Амплитуда импульса, снимаемого с фотоумножителя счетчика, при этом пропорциональна энергии зарегистрированного фотона. Два других эффекту — комптоновское рассеяние и рождение пар — приводят к появлению посторонних импульсов, усложняющих наблюдаемый спектр. Эти импульсы можно или легко устранить, так как их амплитуда гораздо меньше амплитуды импульсов, возникающих при фотоэффекте, или использовать для определения энергии фотонов. К сожалению, особенности работы сцинтилляционного счетчика не позволяют применять его для очень точных измерений энергии: в лучшем случае погрешность составляет 6-8%. Значительно лучших результатов можно добиться с полупроводниковыми герма-ниево-литиевыми счетчиками, которые позволяют снизить погрешность до долей процента. В некоторых приборах (например, в магнитных спектрометрах) эффекты Комптона и рождения пар являются основными процессами, по которым определяют энергию фотонов, и погрешность измерений при этом тоже достигает долей процента.
Предыдущая << 1 .. 47 48 49 50 51 52 < 53 > 54 55 56 57 58 59 .. 76 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed