книги из ГПНТБ / Каипов Д.К. Ядерный гамма-резонанс и атомные столкновения

использовался для всех скоростей отдачи. Тот факт, что расчетные данные для Ей и I n , когда энергии отдачи явно

Таким образом, если корреляция средней длины сво­ бодного пробега с грамм-атомным объемом в зависимости от Z для металлов указывает на многочастичный характер взаимодействия атомов отдачи с окружающими атомами, то одинаковая закономерность изменения v(v0, t) для «сво­ бодной» и «связанной» отдачи атомов является дополни­ тельным подтверждением многочастичного характера взаимодействия атомов низких энергий с атомами кри­ сталлической решетки металлов.

Г Л А В А 6

ЯДЕРНОЕ 7-РЕЗОНАНСНОЕ РАССЕЯНИЕ С ИСТОЧНИКАМИ В ВИДЕ Р А З Л И Ч Н Ы Х СОЕДИНЕНИЙ

Исследование ЯРР с металлическими источниками по­ казало, что основным фактором, влияющим на скорость торможения атомов отдачи в металлах, являются межъ­ ядерные расстояния в кристаллических решетках. Ис­ пользуя в качестве источников различные соединения, мы определяли, как сильно влияют на процесс торможения различия в массах сталкивающихся частиц и энергии связи ионов по сравнению со структурными парамет­ рами.

Действительно, выходы ядерного -у-резонансного рас­ сеяния для разных химических соединений одного и того же элемента (источника) могут значительно отличаться друг от друга. Например, при сопоставлении сечения Я Р Р для источников Rb [126] и RbF [56] получены значения па-

о

раметров торможения атомов отдачи (Sr) 13 А в металли-

о

ческой среде и 4 А в среде фтористого рубидия. Такое раз­ личие становится понятным при рассмотрении кристалли­ ческих решеток Rb и RbF. Как уже указывалось, рубидий имеет кубическую объемноцентрированную решетку

о

(о = 5,631 А ) со средним межъядерным расстоянием

о

І2М /Я =4,65 А . Кристаллическая структура RbF аналогич­ ен

на структуре N a C l ( a = 5 , 6 5 А ) с межъядерным расстоя-

о

нием Rb-<—vRb, равным 3,994 А . Кроме уменьшения рас­ стояний в решетке между рубидием каждый атом Rb ока­ зывается окруженным шестью атомами F на расстоянии 2,83 А .

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

уплотнение, чем в первых двух. Однако и оно оказывается

•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 .

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

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

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

щ

I

ї

є

За

а:

Q

1і

ЦОЮИІ

(бёмит)

• J

І2

- О С

Є

ное с источником 7-AI2O3 (рис. 59, 60). Это соединение имеет кубическую структуру, близкую к структуре шпи-

о

нели'(а = 7,9 А ) , но является дефектным. Атомы алюми­ ния в элементарной ячейке занимают не все 24 положе­ ния, а лишь 21-^-позиции. При этом различаются два ти­ па Al-слоев. В одном атомы находятся в октаэдрическом окружении, в другом 1/3 атомов располагается в октаэд­ рах, а 2/3 — в_тетраэдрах. Все это должно было привести к увеличению а э К с п , но не столь значительному (табл. 15). По-видимому, этот экспериментальный факт можно объяс­ нить образованием при превращении алюминиевых струк­ тур крупных дефектов (каналов и пор), по которым атомы

А1 могут диффундировать, занимая новые позиции [134]. Наименьший выход ЯРР, подобно ванадию, наблюдает­

ся

ся для металлического А1-источника (Дм /Я = 2,863 А ) . Из рассмотренных выше структур следует, что расстояния между атомами алюминия в гиббсите и бёмите приблизи­ тельно такие же, как и в металле. Кроме этого, их решет­ ка уплотняется за счет кислорода. Поэтому резонансный эффект для металлического алюминия, возможно, умень­ шается только в результате повышенных потерь импульса при столкновении одинаковых масс.

Таким образом, эксперименты с твердыми источника­ ми, взятыми в виде соединений, позволяют сделать вывод о том, что при переходе от металлов с большими межъядер­ ными расстояниями к соединениям этих металлов основ­ ным фактором, влияющим на торможение ядер отдачи, являются структурные параметры среды, тогда как на ме­

Влияние внутримолекулярных столкновений атомов отдачи на выход ^-резонансного рассеяния

Как уже указывалось в первой главе, при использова­ нии молекулярных газообразных источников для иссле­ дования резонансного рассеяния 7-квантов на ядрах, на выход ЯРР оказывают влияние внутримолекулярные взаи­ модействия [50, 51]. Это влияние, так же как и в случае жидких и твердых источников, можно проследить по из­ менению величины Р(ЕР), сравнивая полученные экспери-

ментальные значения РЭкспСЕр) с теоретически рассчитан­ ными Ррасч(-Ер). Значения РЭ К С пСЕр), определенные из

экспериментально измеренных величин а и Г, всегда мень­ ше рассчитанных из схем распада у-активного ядра. Эти закономерности можно проследить по таблице 16. Значе­ ния ширин уровней измерялись методом самопоглощения резонансного рассеяния, который не требует знания мик­ роспектра у-лучей. Рассчитанные величины Р(ЕР) даются в таблице при двух предположениях: в одном случае от­ дачу принимает атом, в другом — молекула.

Анализ полученных результатов показывает, что убы­ вание числа резонансных у-квантов против ожидаемого происходит из-за столкновения атома отдачи с атомами собственной молекулы.

межъядерное расстояние Со<->С1 равно d. Тогда вероят­ ность столкновения, очевидно, будет равна

где п — число атомов в молекуле, исключая атом отдачи.

= 1,82 А, то (3 = 1/2, т. е. вероятность столкновения атомов кобальта с атомами хлора значительная. Из формулы (60) следует, что при большом п Q > 1 . В действительности, если учесть, что при большом п происходит такое взаим­ ное перекрывание оболочек атомов, что видимые площади каждого атома уменьшаются, то вероятность столкнове­ ния атома отдачи никогда не будет больше единицы.

В зависимости от относительных величин времени жиз­ ни резонансного уровня и времени между столкновениями атомов отдачи кобальта с атомами хлора собственной мо­ лекулы, часть ядер может излучить у-кванты до столкно­ вения. Для этих у-квантов резонансные условия не нару­ шаются. Остальные ядра либо сталкиваются, либо выхо­ дят за пределы молекулы без столкновения. Если считать, что для у-квантов, которые испускаются ядрами после столкновения, нарушаются резонансные условия и они выбывают из дальнейшего участия в резонансном возбуж­ дении ядер, то в процессе ЯРР будут участвовать только