Файл: Прямые реакции и изомерные переходы..pdf

Г л а в а III

МНОГОУГЛОВОЙ МАГНИТНЫЙ АНАЛИЗ ПРОДУКТОВ ЯДЕРНЫХ

шое значение в ядерной спектроскопии в связи с успехами теории прямых ядерных реакций. Однако высокая плотность уровней возбуждения у большинства исследуемых ядер за исключением самых легких заставляет изучать энергетические спектры продук­ тов реакций с большой разрешающей способностью, которая мо­ жет быть достигнута лишь методами отклонения частиц в стаби­ лизированных электростатических и магнитных полях.

Поскольку диапазон применения электростатических анализа­ торов ограничивается областью энергий частиц — 1 Мэв, то наи­ больший интерес для целей ядерной спектроскопии представляет, использование магнитных анализаторов.

Так же, как в а- и ß-спектроскопии, возможности конкретного типа магнитного анализатора продуктов ядерных реакций опреде­

Очень важно, чтобы м,атнитный анализатор продуктов ядерных реакций мог производить регистрацию возможно большей части спектра вторичных частиц при разных углах по отношению к пер­ вичному пучку.

Значительную роль при изучении структуры уровней ядер сыграли прецизионные магнитные спектрометры, в которых при­ менение неоднородного магнитного поля позволяет фокусировать частицы в двух направлениях. Спектрометры имеют высокое раз­ решение (АЕ~/Е = 0Л—0,4%) при сравнительно больших телесных углах (й = 3 — 6 - Ю - 3 стер). Принципы построения таких спектро­ метров применительно к задачам ß-спектроскопии подробно из­ ложены в [3].

Серьезным недостатком спектрометров, используемых для изу­ чения ядерных реакций, является необходимость многократного

111

повторения опыта при различных значениях напряженности маг­ нитного поля и угла вылета вторичных частиц. Помимо больших затрат времени, это приводит к неизбежным ошибкам измерении, вызванным неконтролируемыми изменениями мишени и интенсив­ ности пучка от опыта к опыту, нелинейной зависимостью между полем и током магнита и т. д. Эти недостатки особенно ощутимы

Поэтому целесообразнее использовать магнитные анализаторы,

с электростатическими генераторами в области энергий до 10 Мэв. Электростатические генераторы обеспечивают высокую моноэнергетичность пучка (АЕ/Е^. 10~4 ), что позволяет изучать высоко­ возбужденные состояния ядра. Так, Бюхнер и его сотрудники, ис­ следуя легкие элементы [58], возбудили и разрешили многие уров­ ни, лежащие в диапазоне нескольких мегаэлектронвольт. Энергия первичных частиц в их работах составляла 8 Мэв, а разрешение — 8 кэв. Однако сейчас становится ясно, что для изучения более вы­ соких возбужденных состояний и для работы с более тяжелыми

Наряду с одноканальными магнитными спектрографами появи­ лись и многоканальные, на которых одновременно снимаются энер­ гетические спектры продуктов реакций под многими углами отно­ сительно направления первичного пучка. Существенное увеличение эффективности регистрации частиц при этом позволяет уменьшить размеры щелей и толщину мишеней, улучшив тем самым разре­ шение. Таких уникальных приборов в мире пока единицы; извест­

прочно вошли в арсенал высокопрецизионных методов исследова­ ния в ядерной физике и, в частности, для изучения ядерных реак­

312

спектроскопии тяжелых заряженных продуктов. Впервые описан Данишем [51].

Б. Широкодиапазонный магнитный спектрограф, построенный Брауном и Бюхнером [44] (рис. 24/5).

Рис. 24. Геометрия магнитных спектрографов.

В.Широкодиапазонный спектрограф, предложенный Фаулером. Первое упоминание об этом спектрографе появилось в краткой

Д. Магнитный спектрограф ИЯФ АН УзССР. В этом спектро­ графе используется ионная оптика, предложенная впервые Китагаки [76] и, по-видимому, независимо от него, Лейзи [80] (рис. 2АД).

Рассмотрим некоторые характеристики спектрографов. Аберрации, Пусть в секторе с однородным полем в точке Si

(рис. 25а) расположен источник заряженных частиц. Осевая тра­ ектория пучка составляет с нормалью к границе сектора угол е ь Внутри сектора осевая траектория является частью дуги окруж­ ности радиуса R. Центральный луч покидает однородное магнитное поле под углом ег. Максимальное отклонение падающих лучей от центрального равно ±Дві на входе и ±Дег на выходе. Частицы, из источника Si фокусируются в точке 5г.

Условием фокусировки первого порядка является равенство, нулю члена, пропорционального Деі, в разложении в ряд величины,

114