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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 26.07.2024

Просмотров: 82

Скачиваний: 0

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

Иными словами, несмотря на вовлечение в процесс столкновения атомов F с массой 77iF-<77ZRb > общее уплот­ нение решетки резко ослабляет резонансный выход с ис­ точником RbF по сравнению с рубидиевым.

Уменьшение сечения ЯРР, соответствующее уплотне­ нию решетки, наблюдается также для твердых источни­ ков ЬаоОз [54] и N a J [56] по отношению к металлическим La и Na [125]. Действительно, решетка металлического нат­ рия — кубическая объемноцентрированная с межъядер-

о

ным расстоянием, равным 3,716 А . Для йодистого натрия решетка уплотняется по натрию: становится гранецентри-

о

рованной с й м / я = 3,231 А и, кроме этого, вокруг каждого

Na располагается шесть атомов J

по

типу

структуры

 

 

 

 

 

 

о

NaCl

[133].

Соответственно

оказалось,

что Ь н а = 9 А , а

 

о

 

 

 

 

 

-^NaJ

= 6 А .

 

 

 

 

 

При переходе от La к La2 03 происходит перестройка

гексагональной решетки от

типа

структуры

H I к Н16

[133]. В этом

случае отмечается

значительно

меньшее

уплотнение, чем в первых двух. Однако и оно оказывается

достаточным для уменьшения ' сечения

ядерного у-резо-

нансного рассеяния от Оь

а

=1>4

-

Ю

- 2 6

слг до Оьа о

а

= 1 , 0 -

 

 

 

2

г

 

•Ю - 2 6 см2.

Кроме рассмотренных выше металлов и их соединений исследовались соединения ванадия и алюминия. Металлы А1 и V отличаются от Rb, Na и La тем, что межъядерные расстояния в них увеличиваются при переходе к соедине­ ниям.

Исследование ядерного резонансного рассеяния 1430 кэв у-квантов с ванадиевыми источниками

Нами были измерены относительные выходы ЯРР для V и его соединений: V 0 2 , V 2 0 5 , 5 V 2 0 5 - 3 H 2 0 , N H 4 V 0 3 , N a V O a - n H 2 0 , 5 B a O - P 2 0 5 - 1 2 V 2 0 5 - n H 2 0 , Ba3 V1 0 -O98 -nH,O, Na6Vio02 8-rcH2 0.

Эксперимент проводился по схеме, описанной в главе 5 для металлического ванадия. Рассеянное излучение ре­ гистрировалось сцинтилляционным спектрометром с кри­ сталлом NaJ(Tl) размером 100ХЮ0 мм. Для всех случаев получены хорошо разрешенные спектры резонансно рас­ сеянных у-квантов. На рисунке 58 представлен пример одной серии измерений, проведенных с источником V 0 2 .

Результаты измерений и обработки полученных данных приведены в таблице 14. Сравнение выходов ЯРР проводи-

 

 

Таблица 14

ЯРР для 5 2 V и его соединений

 

Соединение

 

Отношение

 

выходов ЯРР

 

 

V

0,586 + 0,005

0,733 + 0,008

v 2 o 5

0,800 + 0,005

1,000

Na6 V1 0 02 8-nHoO

0,828 + 0,015

1,036 + 0,020

V 0 2

0,841 + 0,018

1,051 + 0,024

ВазУюОов-геНгО

0,898 + 0,022

1,122 + 0,028

N a V 0 3 - n H 2 0

0,902 + 0,024

1,128+0,031

5 V 2 0 3 - 3 H 2 0

0,909 + 0,012

1,136±0,017

NH4VC-3

0,922±0,006

1,153±0,023

5 B a O - P 2 0 5 - 1 2 V 2 0 5 -

0,923+0,007

1,154±0,011

•лН2 0

лось по отношению к выходу от источника V 2 O 5 . Наблю­ даемое сильное ослабление резонансного эффекта для ме­ таллического V можно объяснить большими потерями им-

I

,

.

1

.

J

•

— -

Zl

26

30

2k

38

42

46

Al! канапа

Рис.

58. Пример

рассеянного

излучения от

У02 -источника:

1 — с резонансным рассеивателем; 2 — с нерезонансным рас­ сеивателем; 3 — фон.

пульса при столкновении одинаковых масс и относительно

о

малыми межъядерными расстояниями Л м / Я = 2,622 А .

8 - 1

113

Интересно сравнение выходов резонансного рассеяния для VC-2 и V 2 O 5 . V O 2 имеет тетрагональную структуру с

 

о

 

о

 

параметрами а = 4,54

А

и с = 2,88

А [133]. V 2 O 5

представ­

ляет собой ромбические

иглы со значениями

о

а = 11,5 А ,

о

о

 

 

 

6 = 4,37 А и с = 3,56

А . В том и в другом случае атомами,

с которыми может

столкнуться

ядро отдачи,

являются

только атомы кислорода и самого ванадия. Причем рас­ стояния V <->V в V 2 O 5 больше, чем в V O 2 , что должно было бы улучшить условия резонанса для V 2 O 5 . Однако, как выяснилось, экспериментальное сечение ЯРР оказалось большим для V O 2 . Этот факт, очевидно, можно объяснить расположением атомов кислорода в кристаллических ре­ шетках рассматриваемых соединений.

Ближайшие соседи атома ванадия в V O 2 — только два

о

атома кислорода, причем расстояние V * * О равно 2 А . В случае V 2 O 5 каждый V окружен в виде искаженного тет­ раэдра четырьмя атомами кислорода со средним расстоя­

нием V< - >0~1,72 оА . Это увеличивает вероятность столк­ новений и может несколько уменьшить резонансный эффект для V 2 O 5 по сравнению с V 0 2 .

Изучение ядерного резонансного рассеяния 1780 кэв •у-квантов с алюминиевыми источниками

При выборе соединений А1 для исследования наше вни­ мание привлекла схема превращений гидроокислов и окис­ лов при нагревании (рис. 59). При полной или частичной дегидратации гидроокислов алюминия происходит пере­ стройка структур, достаточно хорошо изученная в настоя­ щее время [133, 134]. Цель экспериментов заключалась в определении степени влияния этой перестройки на вели­ чину выхода ядерного ^-резонансного рассеяния.

 

Идентификация

име­

 

ющихся

соединений

J 150*С

А1(ОН)3

(гиббсита)

и

а-АЬОз,

а также полу­

ЛШОНкдиаспор)

ченных

нами АЮ(ОН)

\з50'С

 

Рис. 59. Схема превращений

 

 

 

ІЗОО'С

гидроокислов

и окислов алю­

 

миния при

нагревании.

 

 

(бёмита) и Y-AI2O3 проводилась рентгенографическим ме­ тодом на дифрактометре УРС-50ИМ. Образцы готовились на парафиновой основе. Дифрактограммы сравнивались с данными рентгенометрической картотеки.

Для превращения гиббсита в моногидрат алюминия — бёмит — существует несколько довольно сложных мето­ дов [135, 136,]. Наш метод состоял в том, что гиббсит, поме­ щенный в кварцевую ампулу, выдерживался в муфельной печи две недели при температуре 150°С. Дифрактограмма полученного АЮ(ОН) представлена на рисунке 18.

При повышении температуры до 350°С в течение четы­ рех дней бёмит был переведен в Y-AI2O3. Результаты рент­ генографического анализа полученного окисла таковы:

Межплоскостное

Интенсивность,

о

96

расстояние d, А

 

4,55

40

2,80

20

2,40

80

2,28

50

1,98

100

1,52

30

1,40

100

1,52

30

1,395

100

1,140

20

1,03

10

80

20

Измерения Я Р Р проводились по схеме, описанной для жидкого алюминиевого источника. Экспериментальные ре­ зультаты помещены в таблице 15, в которую дополнитель­ но включены данные для металлического и азотнокислого алюминия.

Сравнение выходов ядерного ^-резонансного рассеяния проводилось по отношению к выходу Я Р Р с гиббситовым источником. При преобразовании гиббсита в бёмит поло­ жение атомов алюминия не изменяется*. Плотность запол­ нения слоев оказывается одинаковой. Расстояния А1«*А1

о

о

в одном слое равны 2,87 А , а между слоями — 3,13 А . Со-

* Здесь и в дальнейшем структуры полиморфных модификаций алюминия описываются по работе [134],

храняется и тип кислородной плотнейшей упаковки. Не­ смотря на то, что гиббсит кристаллизуется в моноклинной сингонии, а бёмит — в ромбической, каждый атом А1 на­ ходится в октаэдрическом кислородном окружении, хотя и несколько искаженном в случае бёмита. Как следует из

таблицы 15, выходы ядерного -у-резонансного

рассеяния

 

 

Таблица 15

Результаты измерений ЯРР для соединений 2 8 А1

 

Источник

 

Отношение

 

выходов

ЯРР

 

 

А1

0,176 + 0,012

0,815 + 0,067

а-АЬОз

0,197 + 0,011

0,912 + 0,066

(корунд)

0,216 + 0,010

1,000

 

А1(ОН)3

 

(гиббсит)

0,218 + 0,012

 

 

АЮ(ОН)

1,009±0,072

(бёмит)

0,272 + 0,027

1,259 + 0,138

Y J A1 2 0 3

A1(N0 3 ) 3 - 9H 2 0

0,321±0,015

1,069±0,085

для А1(ОН)з и АЮ(ОН) полностью соответствуют описан­ ной идентичности в структуре этих соединений. Влияния изменения водородных связей при переходе гиббсит — бё­ мит на значение сечения ЯРР не обнаружено.

Уменьшение резонансного выхода для а-А120з также становится понятным при исследовании изменений в по­

ложении атомов алюминия при переходе

диаспор — ко­

рунд. При этом по отношению к кислороду

сохраняется

тип плотнейшей упаковки. Кроме того, нужно отметить, что структура диаспора сходна с рассмотренной выше структурой бёмита.

При дегидратации диаспора 1/4 часть анионов удаляет­ ся, что приводит к сближению двух заполненных слоев на расстояние в один октаэдр. Дальнейшая перестановка 1/3 всех атомов алюминия в соседние октаэдрические пус­ тоты обусловливает корундовый тип. В результате 2/3 ато­ мов сохраняют свои места, а 1/3 уплотняет структуру, по­ этому сечение для а-АЬОз уменьшается по сравнению с АЮ(ОН).

Несколько странным кажется слишком большое значе­ ние выхода ядерного у-резонансного рассеяния, получен­

и е

Смотрите также файлы