Файл: Прямые реакции и изомерные переходы..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.07.2024

Просмотров: 107

Скачиваний: 0

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

кристалла с колодцем 40 X 50 (12 X 35) мм. Образцы шарооб­ разной или цилиндрической формы опускались внутрь колодпа.

Непосредственно с ФЭУ в один блок соединен катодный пов­ торитель на лампе 6Ф1П, импульсы от которого передавались по коаксиальному кабелю к усилителю с аттенюатором на входе, ос­ лаблявшим сигнал в 4 раза, для обеспечения плавного усиления, необходимого в работе со стоканальным анализатором. Напряже­ ние на ФЭУ подавалось от высоковольтного выпрямителя типа ВС-32. Стабильность (0,02%) обеспечивалась применением опор­ ного напряжения от сухой батареи. Питание всех приборов от сети осуществлялось через ферромагнитные стабилизаторы.

Поскольку измеряемые активности очень малы, детектор за­ щищали от фона, который был в этом месте выше обычного из-за рассеянного излучения от облучателя. Толщина защиты составля­ ла 8,3 см свинца и 5 см железа, обеспечивая понижение фона, достаточное для измерения активностей с минимальной скоростью

счета

до 2 имп/мин.

Градуировка у-спектрометра. Градуировка проведена при по­

мощи

набора у и з л У ч а т е л е и различной энергии и активности.

В результате построены кривые зависимости энергии от номера канала анализатора при различных коэффициентах усиления, эф­

фективности регистрации

при различных энергиях Y - K B

a H T 0 B '

з а _

висимости энергетического

разрешения

спектрометра

от

энергии

у-излучения.

 

 

 

 

 

Абсолютная активность

эталонных

у - и з л У ч а т е л е й

измерена

во

ВНИИ метрологии им. Д. И. Менделеева.

Обработка результатов экспериментов. Сечение фотоактива­ ции изомеров вычислялось по формуле, связывающей сечение про­ цесса со скоростью счета,

 

 

JA (а +

1 ) е - х / '

 

 

 

 

 

(1.7)

 

 

EQN<& атр{\

 

— е~и*)

'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

У —скорость

счета,

экстраполированная

к началу

 

 

измерения,

илм/сек;

 

 

 

 

 

 

 

А—массовое

число

возбуждаемого

яара;

 

а — полный

коэффициент внутренней

конверсии;

 

е~1'1

поправка

на

распад

за

время

tu

прошедшее

 

 

от конца облучения образца до начала изме­

 

 

рения;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 — е~и*

поправка

на

насыщение

активации,

учитыві-

 

 

ющая накопление и распад активного

вещества

 

 

за время

облучения

t2\

 

у-крантов;

 

s — эффективность регистрации

 

Q — поправка

на

геометрический

фактор:

 

 

Ф

— удельный

поток

 

т-квантов

в

единичном ин­

 

 

тервале

энергий,

 

ч-кв/см2-сек-эв;

 

 

N— число Авогадро;

 

 

 

 

 

 

 

2 - 1 9 2

 

 

 

,

 

, „V,.

Л У 6 Л И Э Н А Я

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


р — процентное содержание возбуждаемых ядер в естественной смеси изотопов;

а— вероятность испускания регистрируемого из­ лучения;

m — вес образца.

Сдругой стороны, сечение возбуждения метастабильного

состояния можно представить в виде

о = о

(1.8)

где а —сечение возбуждения активационного

уровня;

г

 

т— относительная вероятность перехода с активационного

уровня в изомерное

состояние.

 

Возбуждение активационного уровня с помощью у-квантов яв­

ляется' резонансным

процессом

и описывается известной

форму­

лой Брейта—Вигнера

(I . 1).

Поскольку активационные

уровни

мы возбуждаем излучением со сплошным энергетическим спект­ ром, необходимо знать сечение, проинтегрированное по области энергий вокруг резонансного значения Е = Е0. Величина о {Е) быстро падает при удалении от этой области, поэтому интегриро­ вание можно распространить до ± оо . В результате получим вы­

ражение

(I . 2), подставив которое

в (I . 8), найдем

сечение

 

ст

= ^a(E)dE^f--

g ^ - l \ ~ .

(1.9)

Зная

энергию

активационного

уровня, вычисляем

длину волны

по Е — Аѵ = hcjk и, измеряя ат, находим соотношение ширин пере­ ходов с активационного уровня в изомерное и основное состояния:

^ Г о ^ Г = % - -

( І Л ° )

Поправки и погрешности. 1. Поправка в скорости счета при длительных измерениях вводится, когда время измерения М- сравнимо с периодом полураспада, т. е. не выполняется условие )At<^\. Если обозначить среднюю скорость счета за время изме­ рения через У = "д^" , где Уп о л н — полное число импульсов за время М, то скорость счета J в начале измерений будет

J=J- Ш

О 693

здесь ^ = —f постоянная распада. Мы вводили эту поправку,

когда М > 0 , ' Ь і 7 Ѵ з .

2. Поправки на самопоглощение наиболее существенны для тяжелых элементов (Pt, Hg, Au, Ir) и для ядер, испускающих

)8

5§1 —;

 


Y-излучение с энергией < 80 кэв (Rh). Образцы из остальных эле­ ментов по форме и размерам аналогичны у-излучателям, по кото­ рым проводилась градуировка эффективности спектрометра, по­ этому вводимая поправка мала.

Для образца в виде диска толщиной d, испускающего у-излуче- ние со всего объема, можно написать

здесь J и /—регистрируемая и действительная скорости счета соответственно;

рт — массовый коэффициент поглощения излучения;

р— плотность образца;

kпоправка, учитывающая изменение геометрии при увеличении d по сравнению с толщиной градуировочных источников.

3.Поправка на просчеты из-за конечного разрешающего вре­ мени аппаратуры вводилась при измерениях эталонных активно­

стей, связанных с определением эффективности регистрации у-квантов. Она вычислялась по формуле

здесь т — разрешающее время аппаратуры. В нашем

случае оно

определялось «мертвым»

временем

амплитудного

анализатора

АИ-100 т = ( / Ѵ к + 4 0 )

мксек

{NK—номер

канала анализатора).

Обычно измеряемые образцы с малыми активностями не тре­

бовали введения поправок на просчеты

(кроме 1 1 5 І п ) .

 

При измерении

сечений неупругого резонансного

рассеяния

общая погрешность складывается из следующих ошибок: стати­

стических; вызванных

нестабильностью

аппаратуры, различием

потоков у-кваитов при

облучении, неточностью

расчета

потока

у-квантов; обусловленных погрешностями

при

определении эф­

фективности у-спектрометра, вероятности

испускания

регистри­

руемого излучения; при измерении времени длительности облуче­ ния, времени от конца облучения до начала измерения, времени измерении. Рассмотрим подробнее перечисленные ошибки.

1. Статистическая ошибка обусловлена природой радиоактив­ ного распада и складывается из погрешностей измерений наблю­ даемой активности ста и фона а$:

(1.11)

Фон определялся перед и после каждого измерения активности, причем время измерения фона выбиралось таким, что а ф <^0,1а а (кроме специально оговоренных случаев). Ошибкой поределения

19



y

Jt,

фоііа считалось стандартное отклонение аф =

^ — ( Л ф число

отсчетов фона за время £ф ), соответствующее

распределению

Пупссона.

Для определения ошибки измерения активности в большинстве

описываемых здесь случаев распределение Пуассона

неприменимо

вследствие

невыполнения

условий

W<Cl

и ii<^N0

( À посто­

янная распада, t—время

измерения,

п — число

зарегистрирован­

ных ядер,

0 — число радиоактивных

ядер),

так

как

измерялись

малые активности, имеющие к тому

же небольшие периоды полу­

распада. Для набора хорошей статистики время измерении вы­ биралось достаточно большим, соизмеримым с периодом полурас­ пада. Мы пользовались биномиальным распределением, стандарт­ ное отклонение для которого имеет вид

 

 

 

а

- Ѵ Ч « - "

-

(U2)

 

 

 

б а

}

'

 

здесь

У,

— число отсчетов,

а

активностью за время

обусловленное

 

измерения

/а .

 

 

 

 

 

 

 

 

Когда

проводится

п идентичных измеренчп,

статистическая

погрешность уменьшается

в У п раз.

 

 

2.

Аппаратурная

ошибка

определялась

экспериментально, с

помощью эталонного долгоживущего у-излучателя 1 3 7 Cs, с доста­

точной для быстрого набора статистики активностью.

Стабиль­

ность аппаратуры, кроме профилактической

еженедельной

про­

верки, контролировалась и во время измерении

(до и после каж­

дого замера). Погрешность оценивалась нами

как а а

п ^ 0 . 2 %

за

2 часа непрерывной работы. Если контрольные измерения с эта­ лонным источником до и после замера имели аппаратурную ошиб­ ку более 0,2%, результат отбрасывался.

3. Ошибка из-за различия интегральных потоков у-квантов при облучении может быть только следствием непостоянства гео­

метрии облучения, поскольку источник 6 0 Со

дает стабильный по­

ток у-квантов, а

время

облучения измеряется достаточно точно.

Были приняты

меры,

обеспечивающие постоянное местоположе­

ние облучаемого

объекта с точностью 1 мм.

Величина поправки

на эту погрешность определялась экспериментально по замеру ак­ тивности навески, помещаемой в поле облучения. Для этой цели

использовался эталон из индия, облучавшийся вместе

с образцом.

4. Ошибка,

обусловленная неточным знанием потока,

связана

с нормировкой

вычисленного

потока у-квантов по

измеренному

сечению фотоактивации l u C d

и 1 1 5 Іп[41]. Относительные

погреш­

ности определения сечения

фотоактивации изомеров

указанных

выше ядер и определения удельного потока у-квантов одинаковы. Эта погрешность вносит наибольший вклад (30%) в полную ошибку определения сечений фотоактивации ядер.

20