ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.07.2024
Просмотров: 105
Скачиваний: 0
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. |
|||||
dü |
|
( ' 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