Избранное
ЭБ Нефть
и Газ
Главная
Оглавление
Поиск +
Еще книги ...
Энциклопедия
Помощь
Для просмотра
необходимо:


Книга: Главная » Введенский Б.А. Большая советская энциклопедия Том 49
 
djvu / html
 

450
ЯДЕРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ
остающиеся постоянными до тех пор, пока ядро находится D фиксированном состоянии. К таким величинам относятся магнитный дипольный и электрический квадрупольный моменты ядер. Эти величины зависят от взаимной ориентации орбитальных и спиновых моментов пуклонов (магнитный момент), а также от распределения заряда в ядре и его формы (электрический квадрупольный момент) и поэтому при ядерных превращениях не сохраняются, но, конечно, остаются неизменными для каждого данного состояния ядра.
Экспериментальные методы, используемые в Я. с., весьма разнообразны и резко отличаются по своему характеру при изучении устойчивых (стабильных) и неустойчивых состояний ядер (к последним относятся состояния, из к-рых возможен спонтанный переход в другие состояния того же ядра, или распад ядра). В первом случае основным способом определения массы ядра и, следовательно, его полной энергии является отклонение пучка исследуемых ионов в электрических и магнитных полях, т. н. масс-спектрометрия (см.). Для определения же спинов, магнитных дипольных и электрических квадрупольных моментов ядер в устойчивых состояниях используются анализ атомных и молекулярных радиочастотных и оптич. спектров. Иногда (пока в единичных случаях) эти методы используются и для изучения характеристик сравнительно долгоживущих неустойчивых состояний ядер. Основные методы установления квантовых характеристик неустойчивых состояний ядер основываются на исследовании излучений, испускаемых при спонтанном переходе ядра из данного неустойчивого состояния, а также излучений, испускаемых при ядерных реакциях (см.). По этой причине спектроскопия неустойчивых состояний ядер является в значительной степени спектроскопией ядерных излучений; в процессе исследования непосредственно определяются энергия, момент количества движения, чётность, связанные с излучением. Знание этих величин, а также квантовых характеристик стабильных состояний ядер позволяет с помощью т. н. правил отбора (законов сохранения) восстановить характеристики неустойчивых состояний.
Экспериментальные методы исследования ядерных излучений существенно зависят от рода исследуемого излучения (а-, Р-, f-излучение, нейтронное). В соответствии с этим в спектроскопии радиоактивных излучений различают альфа-, бе т а-игамма-спектроскопию, а также нейтронную спектроскопию.
Альфа-спектроскопия. Для определения энергии тяжёлых заряженных частиц (протонов, дейтронов, «-частиц) большей частью используются методы, основанные на ионизирующем действии этих частиц (напр., измерение энергии по длине пробега этих частиц в веществе, определение энергии по числу пар ионов, образуемых частицей при движении в газе ионизационной камеры, и т. п.). Наиболее точным является, однако, измерение энергии тяжёлых заряженных частиц с помощью магнитных спектрометров. Разрешающая сила этих приборов (т. е. отношение ^~, где Tj —
энергия исследуемых частиц, а ДТ — минимальное значение разности энергий двух соседних моноэнергетич. групп частиц, к-рые еще могут быть разделены данным спектрометром) составляет в ряде случаев величину порядка нескольких сотен, однако их использование для измерения энергии тяжёлых заряженных частиц ограничивается дороговизной и громоздкостью аппаратуры (в таких спектрометрах должна быть обеспечена возможность создания магнитного поля с напряжённостью порядка 10« эрстед в довольно большом объёме), а также малой, сравнительно с ионизационными приборами, светосилой (т. е. процентом полезно используемых в приборе частиц); по порядку величины светосила большинства магнитных спектрометров составляет 0,1—0,01%.
Бета-спектроскопия. При измерении энергии 3-частиц (электронов и позитронов) магнитные спектро-
метры используются, наоборот, весьма часто. В этом случае, благодаря малости массы (3-частиц, напряжённости магнитных полей, необходимых для исследования 3-частиц, не превышают 2000—3000 эрстед, благодаря чему значительно уменьшается стоимость и громоздкость аппаратуры, сравнительно с магнитными спектрометрами для тяжёлых частиц. В настоящее время создано большое число магнитных (i-спек-трометров различных типов, причём лучшие образцы характеризуются разрешающей силой, доходящей до 10'при светосиле порядка 0,1%. Значительно реже применяются для определения энергии 3-частиц методы, основанные на использовании взаимодействия В-частиц с атомами вещества. Использование для этой цели ионизационных методов затруднено в 3-спектроскопии из-за малости удельной ионизации быстрых 3-частиц. Больше, чем ионизационные, распространены в Р-спектроскопиит. н. люминесцентные методы, основанные на регистрации света люминесценции, возбуждаемой 3-частицами при их движении в кристаллах и прозрачных органических жидкостях. Люминесцентные спектрометры отличаются большой светосилой (иногда порядка нескольких десятков процентов), но малой разрешающей силой. Поэтому они используются для решения задач, в к-рых требования к точности измерения энергии невелики, но интенсивность исследуемого излучения мала.
Гамма-спектроскопия. Определения энергии т-излучения чаще всего производятся путём измерения энергии электронов, выбиваемых т-квантами из атомов в результате фотоэффекта (см. Фотоэлектрические явления.) и комп-тон-эффекта (см. Комптопа эффект) или рождаемых в процессе образования пар электрон + позитрон (см. Пар образование). С этой целью используются как магнитные,так и люминесцентные спектрометры, причём последние из-за преимуществ в светосиле получили весьма широкое применение (в Т-спектроскопии проблема светосилы установки становится особенно острой из-за малой вероятности взаимодействия •(-квантов с атомами вещества). Одним из наиболее точных методов определения энергии т-лучей является старый, но существенно усовершенствованный в последнее время диф-фракционныйметод (диффракцият-лучеина пространственной решётке кристалла). С помощью этого метода, применимого для анализа т-лучей с энергией, не превосходящей 1—2 Мае, может быть достигнута малая относительная погрешность в измерении энергии, составляющая по порядку величины несколько сотых долей процента. Этот метод характеризуется, однако, исключительно малой светосилой и требует применения прецизионной экспериментальной техники для юстировки спектрометра, что сильно ограничивает его применение [в настоящее время действующие установки такого типа исчисляются единицами].
Особой спецификой отличаются методы определения энергий нейтронов (т. н. нейтронная спектроско-п и я). Для нейтронной спектроскопии характерны в основном 3 метода: диффракция нейтронов, определение скорости по времени пролёта нейтроном заданного расстояния (эти методы используются в спектроскопии медленных нейтронов) и измерение энергии, передаваемой нейтроном к.-л. лёгкому ядру (протону, дейтрону и т. д.) при упругом столкновении (этот метод используется для достаточно быстрых нейтронов, обладающих энергией в несколько Мэв и выше).
До сих пор речь шла об определении энергии ядерных излучений. Сведения о моменте количества движения и чётности, связанных с излучением, могут быть получены путём Т-излучения угловых распределений и поляризации (преимущественной ориентации спинов) частиц, испускаемых в ядерных реакциях или при спонтанном распаде ядер. В случае Т-излучения для этой цели используется также явление внутренней конверсии (см. Конверсия внутренняя).
Я. с. занимает значительное место в ядерной физике (см.). Экспериментальные методы Я. с. в том или ином виде используются практически при всех ядерных исследованиях. Результаты исследований в области Я. с. имеют также важное прикладное значение при использовании радиоактивных изотопов в промышленности, сельском хозяйстве и медицине. Особенно же существенны данные Я. с. для решения принципиальных вопросов структуры атомного ядра и динамики ядерных процессов. К числу важнейших достижений Я. с. в этой области следует отнести установление дискретности энергетич. уровней ядер, выяснение природы процессов радиоактивного распада ядер и ядерной изомерии (см. Изомерия атомных ядер), открытие оболочечной структуры ядер, установление факта существования коллективных движений ядерных частиц и обусловленной ими не-сферич. формы ряда тяжёлых ядер.
Лит.: Г р о ш е в Л. В. и Ш а п и р о И. С., Спектроскопия атомных ядер, М., 1952; Beta- and gamma-ray apectrosco-py. Ed. by Kal Siegbahn, Amsterdam. 1955; Власов Н. А.,

 

1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 770 780 790


Большая Советская Энциклопедия Второе издание