Спектрометрия ядерного излучения

Под понятием «спектр» (лат. spectrum от лат. spectare - смотреть) понимают совокупность значений и/или их распределение по какому-либо параметру, которую может принимать наблюдаемая величина. Обычно термин употребляется для характеристики распределения потока электромагнитного излучения или частиц по длинам волн или энергии. Спектроскопия – раздел физики, посвященный изучению спектров взаимодействия излучения и материи (в том числе, электромагнитного излучения, радиации, акустических волн, распределения по массам и энергиям элементарных частиц.

Ядерная спектроскопия - раздел ядерной физики, посвященный изучению дискретного спектра ядерных состояний - определение энергии, спина, чётности, изотопического спина и др. квантовых характеристик ядра в основном в возбуждённых состояниях. Значение этих данных необходимо для выяснения структуры ядер и получения сведений о силах, действующих между нуклонами. Установление перечисленных характеристик производится путём измерения энергий, интенсивностей, угловых распределений и поляризаций излучений, испускаемых ядром либо в процессе радиоактивного распада, либо в ядерных реакциях. Получение спектроскопических данных по исследованию радиоактивного распада часто называется спектроскопией радиоактивных излучений, причём различают α-, β- и γ-спектроскопии в соответствии с типом излучений.

Арсенал технических средств современной ядерной спектроскопии чрезвычайно разнообразен. Он включает в себя магнитные спектрометры для измерения энергий заряженных частиц, кристалл-дифракционные спектрометры для измерения энергий γ-излучения, различные детекторы ядерных излучений, позволяющие регистрировать и измерять энергию частиц и γ-квантов по эффектам взаимодействия быстрых частиц с атомами вещества (возбуждение и ионизация атомов). Среди спектрометрических приборов этого типа большое значение приобрели твердотельные детекторы сочетающие сравнительно хорошее энергетическое разрешение с высокой «светосилой».

Благодаря появлению полупроводниковых детекторов и развитию ускорительной техники, а также применению ЭВМ стало возможным создание автоматизированных измерительных комплексов, позволяющих получить большие объёмы систематизированной прецизионной информации о свойствах ядер. Методы ядерной спектроскопии применяются практически во всех ядерных исследованиях, а также за пределами физики (в биологии, химии, медицине, технике). Рассмотрим различные методы спектроскопии ядерных излучений, включая нейтроны.

Спектрометрия нейтронов

По аналогии с классической оптической техникой нейтронную спектроскопию можно разделить на спектроскопию испускания и поглощения. Первая изучает нейтроны, которые испускаются в ядерных реакциях или рассеиваются на образце, помещенном в интенсивный нейтронный пучок. К спектроскопии поглощения относится изучение полных нейтронных сечений методом пропускания или, несколько шире, все работы по определению сечений, а также эксперименты по нейтронной дифракции, которые аналогичны классическому рентгеноструктурному анализу. Единственной общей чертой экспериментов общего типа является измерение длины волны или энергии используемых нейтронов. Техника, применяемая для измерения энергии нейтронов, различна в разных диапазонах. При низких энергиях (Е_n<1 эВ) для монохроматизации или анализа пучков широко используется явление дифракции нейтронов.

Энергию быстрых нейтронов (Е_n>1 МэВ) можно определять измерением энергии заряженных частиц - продуктов реакций, вызванных нейтронами, например в реакции ³Не(n,р)T или в упругом выбивании протонов. Можно также проводить эксперименты с нейтронами, испускаемыми в реакциях типа ⁷Li (n,a)⁷Ве с монохроматическими заряженными частицами. В этом случае энергия нейтронов фиксирована. Однако существует техника, позволяющая прецизионно измерять энергии нейтронов практически по всему интересующему интервалу энергии (от 10^-2 до 10⁸ эВ), а именно метод времени пролета, когда нейтроны посылаются короткими импульсами и измеряется время их пролета на известном расстоянии. Имея достаточную интенсивность, можно всегда произвольно улучшить точность этих измерений, увеличивая пролетную базу, и, более того, с помощью многоканальных временных анализаторов одновременно измерять тысячи различных значений энергии нейтронов.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 269; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!