Файл: Каипов Д.К. Ядерный гамма-резонанс и атомные столкновения.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 26.07.2024

Просмотров: 90

Скачиваний: 0

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

Для применения теории упругих взаимодействий нема­ ловажное значение имеет и тот факт, что «силы межатом­ ного взаимодействия в металлах быстро убывают с увели­ чением расстояния между атомами и можно считать, что каждый атом взаимодействует только с атомами, находя­ щимися от него на расстояниях постоянной решетки» [117]. Кроме этого, в случае металлов всегда происходит взаимодействие атомов одинаковых масс. Это благоприят­ ный фактор, так как изменение скорости движущейся в среде частицы зависит от соотношения сталкивающихся масс. При одинаковых массах f = 0 , 3 3 для всех металличе­ ских источников. Важно и то, что связи в металлах нена­ правленные (сферическая симметрия) [118]. Это обуслов­ ливает определенную однотипность металлических струк­ тур, их стремление к плотнейшим упаковкам с высшим координационным числом 12. Такими являются гексаго­ нальная и кубическая гранецентрированная упаковки. Ха­ рактерна для металлов и кубическая объемноцентрированная упаковка с координационным числом 8 и несколько пониженной плотностью заполнения пространства, равной 6 8 , 1 % , тогда как в первых двух случаях она составляет 74,05%. Эта разница может быть учтена в расчетах.

Перечисленные особенности металлов полезны при си­ стематике экспериментального материала для получения зависимости торможения ядер отдачи от кристаллической структуры исследуемого источника.

Ядерное резонансное рассеяние 1330 кэв у-квантов на 6 0 N i

Изменение выхода у-резонансного рассеяния, как уже указывалось, непосредственно связано с торможением ядер отдачи в среде источника, а характеристикой процес­ са торможения является величина L, поэтому целью по­ ставленных экспериментов было определение этой вели­ чины для ряда металлов, взятых в качестве источников. Ниже рассматриваются экспериментальные данные для металлического кобальта.

Ядерное резонансное рассеяние 1330 кэв у-квантов на 6 0 N i с использованием в качестве источника долгоживущего изотопа 6 0 Со (Г и =5,26 лет) изучалось рядом авторов [57, 119—121]. Нами же исследовалось ядерное резонанс­ ное рассеяние 1330 кэв у-квантов для короткоживущего

источника 6 0 Со с периодом полураспада Тк =10,47 мин [122]. Так как в этом случае резонансному v-кванту пред­ шествует только (3-распад (1540 кэв) (рис. 35), а время жизни возбужденного уровня хорошо известно — т = (1,1± ±0,2)-10~1 2 сек [119—121], то по полученному сечению ЯРР с металлическим источником мы можем определить параметр торможения L в металлической среде для ядер отдачи с максимальной энергией, равной 37 эв. Для срав­ нения с экспериментальным значением ао к с п были прове­ дены теоретические расчеты сечения ЯРР в зависимости от L (рис. 36).

Рис. 35. Схема распада

Рис. 36. Зависимость сечения ядер-

6 0 Со—>-6 0 №.

ного > - Р е з 0 Н а н с Н О 1 , 0 рассеяния на

 

 

уровне 1330 кэв б 0 Ш .

Наблюдение ядерного v-резонансного рассеяния при ис­

пользовании 6 0 Со осложнено

трудностью получения доста­

точных активностей.

Как

видно из

схемы распада

(рис. 35), р-распад с энергией 1540 кэв

составляет всего

0,24%, так что даже при облучении стопроцентного изото­ па 5 9 Со в потоке нейтронов 2 - Ю 1 3 н/см2-сек максимально получаемая активность источников по у-линии 1330 кэв равна ~ 2 0 0 мкюри.

Источник готовился из химически чистого металличе­ ского кобальта. Рассеивателями служили металлический.



никель (резонансный рассеиватель) и металлическая медь (нерезонансный рассеиватель) размером 2 4 X 2 4 X 1 * 2 см и 2 4 X 2 4 X 1 см соответственно. Схема проведения экспе­ римента следующая:

Операция

Длительность,

 

мин

Облучение изотопа

30

Измерение фона

22

Измерения с нерезонансным рас-

сеивателем

11

Измерения прямого пучка

13,6

Облучение изотопа

30

Измерение фона

22

Измерения с резонансным

рас-

сеивателем

11

Измерения прямого пучка

13,6

Результаты одной такой серии показаны на рисунке 37 и в таблице 7.

Таблица 7

 

 

ЯРР с металлическим кобальтовым источником

 

Опера-

|

N

 

 

(*Си>п.п

Фон

 

 

ция

|

Ni

 

 

 

 

Номера

|

 

 

 

 

 

 

 

каналов

26—34

3 4 - 4 2

2 6 - 3 4

3 4 - 4 2

2 6 - 3 4

0,00429

0,208

Суммар­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ный счет

 

5631

149602

5021

161071

4583

 

 

В итоге обработки экспериментальных данных_была получена величина сечения резонансного рассеяния а , к с п = = (2,6±0,6) - Ю - 2 8 см2.

Как видно из графика (рис. 36), этому значению о от-

о

вечает параметр торможения L = (2,2 ±0,6) А . Такое ха­ рактерно малое значение величины L соответствует и не-

о

большому межъядерному расстоянию Дм /я=2,506 А для гексагональной кристаллической решетки металлического тсобальта.


Исследование торможения ядер отдачи в ванадиевом источнике [123]

Ванадий — элемент пятой побочной подгруппы. Он имеет кубическую объемноцентрированную решетку с

о

межъядерным расстоянием Д м / Я , равным 2,622 А .

I

I

Рис.

 

37.

Рассеяние

 

 

 

1330

 

кэв v-квантов с

 

 

 

металлическим источни­

 

 

 

ком

6 0 Со:

1 — с резо­

 

 

 

нансным рассеивателем;

 

 

 

2 — с

нерезонансным

 

 

 

 

рассеивателем.

щ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М

30

кО tit какало

После |3-распада 5 2 V ядра отдачи 5 2 Сг получают макси­ мальную энергию 99 эв и в процессе торможения в метал­

лической

матрице

источника

 

высвечивают

резонанс­

ные у-кванты с потерей энергии на отдачу

 

/2Мс2 = 21

эв.

Схема

рас­

 

 

 

пада 5 2 V

приведена

на

 

52

 

рисунке 38. В этом

слу­

V

 

чае, как и для кобальта,

 

4 = 5, Вмин

 

 

 

 

время жизни

возбужден­

 

№'/с

 

ного уровня

хорошо изу­

 

 

чено. Например,

опреде­

 

 

мЛ

ленное методом

«самопо­

 

 

 

глощения»

значение т =

 

 

 

= ( 8 ± 2 ) - 1 0 " 1 3

сек

[56],

 

 

 

что вполне согласуется с

 

 

 

величиной

 

(7,5 ±

1,3)-

 

 

 

• Ю - 1 3

сек,

 

приведенной

 

 

 

позже

Р. Б. Бегжановым

 

 

 

и др. [124].

 

 

 

 

 

 

Рис.

38. Схема

распада

 

О* »>1>>))))1//>))>Ш

ППШ

5 2 у

^ 5 2 С г -


Исследование ядерного резонансного рассеяния на яд­ рах 5 2 Сг с использованием ванадиевого источника имеет ряд преимуществ: возможность получения больших ак­ тивностей (сечение активации 5 1 V тепловыми нейтронами равно 4,5 барн), широкая распространенность 5 1 V (99,76%)» стопроцентная вероятность распада Р(2600)у*(1430) и, на­ конец, высокое содержание изотопа 5 2 Сг (83,76%), служа­

щего резонансным

рассеивателем.

 

При облучении

1 г вещества в течение трех периодов

полураспада была

достигнута активность

источников

~ 5 кюри. На рисунке 39 показана хорошо

разрешенная

резонансная линия в спектре рассеянного излучения. Для резонансного рассеивателя применялось соединение СггОз,

весовое количество хрома в котором составляло 2392 г.

В качестве

нерезонансного

рассеивателя был взят

ти­

тан в виде окисла ТіОг. Оба

соединения

представляют

собой порошок, которым за­

полнялись

кассеты из

орга­

нического

стекла размером

2 5 X 2 5 X 2

см.

 

 

 

 

Идентичность

рассеива-

 

 

 

телей в нерезонансных усло­

 

 

 

виях

достигалась

измене­

 

 

 

нием

количества

засыпае­

 

 

 

мого в кассету порошка. Пе­

 

 

 

риод полураспада 5 2 V равен

 

 

 

3,77 мин, поэтому время об­

 

 

 

лучения

было выбрано рав­

 

 

 

ным

11,5 мин.

Измерения

 

 

 

проводились в

том же по­

го

 

чо

рядке, что и для

кобальта.

л/,'

канапа

Сразу после доставки источ­

Рис. 39. Результаты измерения

ника на место в эксперимен­

тальной

установке

опреде­

рассеянного излучения (І) с резо­

лялось

рассеяние

с резо­

нансным и

(2)

нерезонансным

рассеивателями

для металличе­

нансным

рассеивателем

в

ского ванадиевого источника (од­

течение 5,5 мин,

а затем со­

на серия).

ответствующий

прямой

пу­

чок за 2'22". Те же измерения повторялись и с нерезонанс­ ным рассеивателем, для чего образец облучался повторно­