Файл: Прямые реакции и изомерные переходы..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.07.2024

Просмотров: 105

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

удельный поток другим методом. По формуле (I . 5) был найден удельный поток в относительных единицах, т. е. определена фор­ ма кривой зависимости удельного потока -у-мБаитов от энергии рассеянных квантов.

Для нахождения абсолютного значения удельного "потока осуществляется нормировка в точке, соответствующей энергии 1078 кэв (рис. 1) активационного уровня одного из наиболее

изученных ядер —1 1 5 Іп, сечение фотоактивации которого

известно

из работ [41]. Экспериментально измеряя активацию

И 5 І п , по

£, Мэв

Рис. 1. Расчетный удельный поток f-квантов,

соотношению между сечением и удельным потоком f-квантов определяем значение Фе для энергии 1078 кэв. Так как величины

сечения фотоактивации

1 1 5 m I n у разных авторов несколько

отли­

чаются

друг

от друга

и

найдены

из

неравноточных

измерений

( a m l =

( 7 , l + 2 , 3 ) - 1 0 - 2 W - 3 e H o m 2

= ( l l , 5

±

4)- \0~26см2-эв

[41]),

то

мы для нормировки

потока взяли средневзвешенное значение

<

ат > = (8,2 ± 2,7)

10~26см?-эв.

 

 

 

 

 

 

 

Для контроля за правильностью построения зависимости удель­

ного потока от энергии мы нашли величину Фе для

энергии ак­

тивационного

уровня

ядра l

l 1 C d — 1330

кэв.

Известны два

значе­

ния сечения

фотоактивации

ат1 =

(6 ±

2)Л0Гксм?-эв

[41] и ° т 2 =

=

(8±*5у\0~26см2-эв

[45]. Значения Ф е , определенные п о э т и м о т )

в

пределах погрешностей согласуются

с

нашими данными (см.

рис. 1). Погрешность в определении удельного потока связана глав­ ным образом с погрешностью определения значения о т .

При ß-распаде 6 0 Со, кроме основных двух линий 1,17 и 1,33 Мэв, наблюдается также линия 2,16 Мэв, соответствующая ß-распаду

12


изомерного состояния 6 0 Со с Тч =10,47 мин. Тот факт, что у-лйнйя

2,16

Мэв,

несмотря на

малое, время

жизни 6 0 т С о

(по сравнению с

5,25

лет для 6 0 Со), наблюдается постоянно, указывает на фотоак­

тивацию

изомерного

состояния 6 0 т

Со у-лучами

1,77 и 1,33 Мэв.

Однако интенсивность ее составляет всего 1,2- Ю - 5 часть интенсив­

ности у-излучения [17], поэтому, даже когда

сечение фотоактива­

ции

изомеров у-квантами в области 2,16 Мэв

превышает

сечение

при

1,17 и 1,33 Мэв на 2 порядка, вклад в фотоактивацию

первых

составляет десятые доли процента по отношению к фотоактивации от вторых.

Кроме того, интенсивность линий у-спектра, образованного от комптоновского рассеяния у-квантов 2,16 Мэв, может увеличи­ ваться при рассеянии квантов 1,17 и 1,33 Мэв на квантах с той же энергией.

Рорлих и другие [97] предлагают следующие формулы для диф­ ференциального сечения рассеяния кванта на кванте:

 

n 9 3 , 1

n - 3 i ( 3 +

cos3

е у /

 

-сцм

для

EcnKt0,5

Мэв,

$ а

 

о, ЛЧ - 1 - />пгЭ АЧ9

/

Р

. 6

 

 

 

^ 1 ^ 4 , 2

—31 /

т.

 

In

Д

С Д М

при б а ; 0

 

 

 

 

 

 

 

д л я £ с ц

м > 1 Мэв.

 

( ' С Ц М

 

 

 

 

п р и Ѳ = - | -

 

 

Сечение

имеет

максимумы:

 

 

 

 

 

 

 

при Е{СЦМ '

1,75

Мэв

для Ѳ=0

 

4,1 • 10~31

см2/стер;

при E^OJ

Мэв

дляѲ =

^ -

 

 

=

2,8 • 10 31

см2/стер.

\~ /на

Спомощью реакции (у, п) «а дейтерии с порогом 2,22 Мэв

определена

интенсивность

у-излучения с

£ ^ 2 , 2 2 Мэв при

распаде

6 0 Со,

составившая 4Л0~7

ед. относительно числа у-квантов с

Е =

= 1,33

Мэв

р7]. Авторы

считают, что кванты

с £ ^ 2 , 2 2

Мэв

об­

разуются при переходе с уровня 2,5 Мэв

ядра

6 0 N i сразу

в основ­

ное состояние (Е4-переход). Возможно,

часть

этих высокоэнерге­

тических квантов образовалась за счет рассеяния кванта на кван­

те.

Во

всяком случае, интенсивность у-излучения в

районе

от

2,22

до

2,5

Мэв

(или до

2,66 Мэв),

найденная

авторами,

такова,

что его вкладом в фотоактивацию можно пренебречь.

 

 

При

расчете удельного потока по формуле

Клейна—Нишины

—Тамма мы предполагали, что у-кванты 1,33 и

1,17

Мэв

рассеи­

ваются

только

один раз.

Двукратное комптоновское

рассеяние

в

нашем

случае дает незначительный вклад в спектр

у-квантов

в

области

1,0-н1,33 Мэв.

Экспериментально показано,

что

актива-

ционные уровни, дающие измеримый вклад в

фотоактивацию

(порядка ат

= 10-27-=-10~26 см2-эв),

расположены

выше 1

Мэв.

 

ІЗ


В работе [22] для потока у-квантов, комптоновски рассеянных на единичном интервале энергии Ф (х, Я) при энергиях, близких к энергии первичных у-квантов, получено

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1.6)

здесь Х0,

X —длины

 

волн первичного

и

рассеянного

квантов

со­

 

 

ответственно;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X — толщина

слоя,

через

который

проходят

ч-кванты;

 

 

 

 

 

 

Р =

2 У ах(\

Х0 ),

 

 

 

 

где а =

2nr20 nQ ( r Q

классический

радиус и nQ — плотность элек­

 

 

 

 

 

тронов].

 

 

 

 

 

 

 

 

Первый

член

в

(1.6)

представляет

первичное

нерассеянное

излучение. Первый

член

в квадратных

скобках — однократно

рас­

сеянное излучение, второй —двукратное рассеяние и т. д.

 

Мэв

В наших условиях при рассеянии у-кванта с энергией 1,33

до 1,0 Мэв

и х=0,8

см получается

значение

р = 0,5.

Интенсивность

однократно

рассеянного

составляет

97%

от

всего

рассеянного

из­

лучения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В выражении

(1.6)

не

учитывается

релеевское

рассеяние

у-квантов на связанных электронах атома. Сечение этого когерент­ ного рассеяния значительно только при рассеянии на очень малые углы. При этом рассеянные у-кванты мало меняются по энергии и вносят вклад в комптоновски рассеянный спектр в области не­ скольких электронвольт только вблизи у-линий с первичной энергией.

Неупругое резонансное рассеяние у-лучей изучали на у-уста- новке ИЯФ АН УзССР. Ниже описывается экспериментальная аппаратура, разработанная для радиационных исследований.

Облучатель (рис.. 2). Источники у-излучения помещались в ко­ лодец глубиной 5 м со стенками из нержавеющей стали, который

заливается водой, одновременно служащей и защитой от

у-лучей

и для съема тепла от у-источников

(первичный

контур).

Между

герметическими стенками колодца

циркулирует

вода,

которая

служит вторичным контуром теплообменника, отводя тепло от пер­ вичного контура.

Активная часть облучателя (рис. 3) представляет собой сово­ купность 50 источников излучения юСо (2) диаметром 28 и высо­ той 89,5 мм каждый, расположенных в пять рядов по 10 в каждом

вокруг трубы (1) диаметром 75 мм. Для сохранения

постоянной

геометрии облѵчателя источники закреплены в

специальных

гнездах.

 

14


 

Источники

излучения 6 0 Со

имели

активность

от

6800

до

8000 у-экв

Ra каждый при удельной активности 50 у-экв

Ra на 1 г

кобальта. Источники помещены в две герметичные

оболочки

из

нержавеющей

стали толщиной

по 1 мм.

Общая активность

всей

сборки на 1 января

1967 г. составляла 335 371 у-экв

Ra. Поправки

на

спад

активности

со временем вводились, исходя из

значения

Тч

=5,25

г.

 

 

 

 

 

 

 

Камера для облучения. Камера представляет собой полый алю­ миниевый цилиндр, подвешенный к штанге длиной около 5 м.

Рис. 2. Общий вид f-облучателя.

Рис. 3.

Активная

часть

 

облучателя.

 

В боковой стенке цилиндра сделан

вырез, через

который

в каме­

ру вкладываются алюминиевые стаканчики с образцами. Камера вводится в активную часть по трубе (1), расположенной в центре колодца и одним концом опирающейся о дно, а другим высту­ пающей над верхним краем колодца (над уровнем пола) на 50 см.

15


Труба герметична И свободна от воды (сухой канал). Для защиты обслуживающего персонала от у-излучения над трубой внутри ее в облучательную камеру сверху и снизу впрессованы свинцовые цилиндры. Верхний служит защитой при опускании камеры в ак­ тивную зону, а нижний — когда камера поднята вверх для за­ грузки образцами. Камера выводится наружу не полностью, а так, чтобы нижний свинцовый цилиндр оставался внутри сухого канала. В рабочем состоянии, когда камера опущена вниз, труба сухого канала закрывается сверху пробкой. Приспособления в камере опускают ее в активную зону на определенную глубину, т. е. обес­ печивают постоянство геометрии облучения.

Образцы облучались в воздушной среде. Однако в некоторых случаях массивные образцы из легкоплавких металлов (индия, олова) облучали в охлаждающей жидкости (воде, масле) во избе­ жание расплавления образцов. Кроме того, проводились специаль­ ные облучения в жидком азоте, углекислоте и т. д.

Мишени. Для измерения сечений фотоактивации ядер мишени изготовлялись по форме, близкой к эталонным у-излучателям для градуировки эффективности у-спектра. Металлические мишени представляли собой диски диаметром 2 см и толщиной от 0,1 до 0,5 мм. Поскольку эталонные у-излучатели имели толщину меньше 0,1 мм, вводились поправки на самопоглощение излучения в об­ разцах. Образцы в виде порошка прессовались в полиэтиленовых пакетиках.

При измерении периода полураспада для улучшения статисти­ ки применялись большие образцы нестандартной формы. Ртуть (1360 г) облучалась в стаканчике из нержавеющей стали и затем переливалась в кювету, надетую на кристалл.

Измерительная аппаратура. Интенсивность у-излучения изме­ рялась сцинтилляционным спектрометром. Ширина активационных уровней определялась по числу импульсов на пересчетном устройст­ ве, подсоединенном к усилителю. Анализатор импульсов подклю­ чался до и после измерений для контроля. Проверка стабильности усиления проводилась по 10 час. еженедельно в течение всего перио­ да измерений. Кроме того, перед и после каждого измерения про­ верялся коэффициент усиления на калибровочном источнике у-лучей. Отклонения укладывались в пределы статистических ошибок.

При измерениях активностей, связанных с определением се­ чений фотоактивации, пересчетный прибор отключался и сигнал с выхода усилителя подавался на анализатор. Аналогичные мани­ пуляции проводились с калибровочным источником для контроля стабильности усиления. Обычно одно измерение длилось не более одного часа (редко 2 часа).

Гамма-излучение регистрировалось фотоумножителем

ФЭУ-13

е кристаллом NaJ (Т1) 40X40. Образны в виде дисков

помеща

лись прямо на торцовую стенку кристалла. При определении ши­ рины активационного уровня у-активности измерялись с помощью

16