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
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