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

Рэ фф(2?р ). Из сопоставления данных таблиц можно сде­ лать вывод о том, что основным процессом, уменьшаю­ щим Р Э К С п№р ) по сравнению с Рра.сч(Ер ) для газообразно­ го молекулярного источника, являются, вероятно, внутри­ молекулярные столкновения.

ния с молекулярными газообразными источниками.

При определении Рэ фф(.Ер ) по формуле (61) не учиты­ вается роль последовательности распадов, а также из­ менение распределения скорости атомов отдачи из-за столкновения. Тем не менее эта оценка в основном пра­ вильно передает влияние фактора внутримолекулярных столкновений на выход ядерного урезонансного рассеяния

расположена ближе максимума кривой распределения на-

чальных скоростей возбужденных ядер. Максимальная скорость отдачи от предшествующего (3-распада в данном случае равна 1,812 -106 см/сек (рис. 61), поэтому значи­ тельная часть атомов от­ дачи 5 2 Сг после столкно­ вения с атомами собст­ венной молекулы будет обладать скоростью и > и р и участвовать в резонан­

се.

Во всех других слу­ чаях, приведенных в таб­ лице 17, минимальная скорость всегда находит­ ся на спадающей части кривой распределения начальных скоростей воз­ бужденных ядер отдачи. Для иллюстрации сказан­

ного приведен рисунок 62, где показано распределение на­ чальных скоростей ядер отдачи 6 0 N i . В этом случае vp = = 0,713 -106 см/сек, а максимальная скорость u m t t X = 0 , 9 5 1 • •10s см/сек. Значение vp расположено справа от максиму­ ма кривой распределения скоростей отдачи. Поэтому поте­ ря скорости при столкновении атомов отдачи 6 0 N i с атома­ ми собственной молекулы — хлора — в значительной степени уводит атомы отдачи в область и < и р .

Аналогичная ситуация, вероятно, отмечается и в слу-

импульсного распределения атомов отдачи, вызванные их столкновением с атомами хлора и кислорода молекулы VOCla. Такой учет легко провести, используя теорию, из­ ложенную в главе 2.

где первый член Pi (Яр) представляет собой часть резонанс­ ных у-квантов, испускаемых ядрами, не испытавшими внутримолекулярные столкновения, второй член Рг(Е р) — число резонансных у- квантов, испускаемых ядрами, испытавши­ ми однократные стол­ кновения. В данном случае двух- и более кратные внутримоле­ кулярные столкнове­ ния не учитываются.

Значения Рэфф( Ev)

для 5 2 V—>-5 2 Сг по фор­ муле (62) можно вы­ разить, как

Р , ф Ф ( £ р ) = ( 1 - в ) 0 , 6 6 2 +

вольно сильная зависимость выхода ядерного у-резонан- сного рассеяния от внутримолекулярных столкновений делает возможным его использование для изучения внут­ римолекулярных процессов.

Кулоновская фрагментация в газообразных молекулярных у-нсточниках, обусловленная ядерными переходами

Известно, что при ядерных переходах в близкой к ядру атомной оболочке могут образоваться дырки, которые за­ полняются за счет электронов с дальних оболочек. Одно­ временно, согласно закону сохранения энергий, атом ис­ пускает рентгеновское излучение либо избыток энергии от электронного перехода передается одному из электронов

соседней оболочки. Таким образом, при движении ^дырок к внешним оболочкам постепенно увеличивается число дырок и в конечном счете атом оказывается в высокоионизованном состоянии. Последний процесс называется эффектом Оже. Он хорошо известен для атомов и молекул [138—140].

Существуют различные причины образования дырок. Они могут возникнуть во внутренних оболочках вследст­ вие рентгеновского облучения, в результате которого вы­ бивается электрон с внутренней оболочки, или конверсии электронов, вызванной ядерным у-переходом или .йГ-захва- том. Оже-эффект, следующий за ЙГ-захватом в ядре, при использовании газообразных молекулярных ^-источников может оказать сильное влияние на выход ^-резонансного рассеяния.

Обычно для восстановления условия у-резонанса, нару­ шенного потерей энергии v-кванта на отдачу при испуска­ нии и поглощении, необходимо, чтобы ядро перед испус­ канием резонансного у-кванта получило импульс, равный или больший Во/с, где So — энергия возбужденного уров­ ня ядра.

Если резонансному -у-кванту предшествует 72-квант или

.ЙГ-захват, то, чтобы допплеровский сдвиг энергии пол­ ностью компенсировал потерю энергии -у-кванта на отдачу, должно выполняться следующее неравенство:

Р . =

или

р±^о

с^ с '

Как показал Метцгер [141, 142], в случае применения молекулярного газообразного 7-источника, когда резо­ нансному у-кванту предшествует .ЙГ-захват, у-резонанс можно наблюдать в идентичном ядре даже тогда, когда

Р я = . Е к / с « Я 0 / с .

Метцгер, используя молекулярные газообразные 7-ис- точники 6 5 Zn2, 6 5 ZnCl2 и 6 5 ZnJ2, наблюдал у-резонанс на уровне 1,118 Мэв ядра 6 5 Си.

Как видно из схемы распада 6 5 Zn—>-6 5 Cu (рис. 63), энергия £ к = 0 , 2 2 Мэв и Ря=Ек/с<.Е0/с. Поэтому линии испускания и поглощения не должны перекрываться, если

разные соединения с радиоизотопом 6 5 Z n — Z n C b , ZnBr2 и Z n J 2 , полученные путем взаимодействия радиоактивного

6 5 Z n при нагревании с соответствующим галогеном. Соеди­ нения перегонялись в кварцевые ампулы объемом 10 см3. Из ампул откачивался воздух, и они запаивались. Актив­ ность источников составляла ~ 10 милликюри, количест­ во вещества в ампулах не превышало нескольких милли­ грамм. При проведении эксперимента ампула, например с ZnCb, нагревалась в нихромовой печи до температуры ~700°С, при этом молекулярный источник возгонялся. Переход соединений в газообразное состояние в зависимо­ сти от температуры исследовался контрольными экспери­ ментами. Температура измерялась хромель-алюмелевой термопарой. Давление паров в ампулах было ~ 0 , 5 атм, так что при т т ~ 1 0 - 1 3 сек столкновения молекул не учи­ тывались.

В эксперименте использовалась установка с кольцевы­ ми поглотителями. у-Кванты, рассеянные от медного и же­ лезного кольцевых рассеивателей (железный применялся для сравнения), регистрировались люминесцентным спект­ рометром с кристаллом NaJ(T1) диаметром и высотой 4 см и ФЭУ-13. Одноканальный анализатор импульсов настраи­

вался на фотопик 1,118 Мэв. Измерения проводились

Высказанное соображение качественно объясняет зако­ номерности изменения сечения резонансного рассеяния в зависимости от Z лиганда, наблюдаемые на эксперименте (рис. 66) [145]. Оно не противоречит также эксперимен­ тальным данным работы '[146], в которой изучалось пере­ распределение зарядов атомов молекулы СгВЩВг, обуслов­ ленное конверсией у-лучей 48,1 и 36,3 кэв в ядре Вг.

Описанные результаты интересны по крайней мере в двух отношениях. Во-первых, они показывают, что при проведении исследования у-резонансного рассеяния с К- захватными источниками желательно использовать моле­ кулярные газообразные источники с максимально возмож­ ным порядковым номером лиганда. Для таких источников резонансный эффект большой и поэтому с высокой точ­ ностью могут быть измерены сечения у-резонансного рас­ сеяния, а методом самопоглощения — времена жизни воз­ бужденных состояний ядер. Во-вторых, поскольку резо­ нансный эффект сильно зависит от перераспределения заряда радиоактивного атома в молекуле, детальное изуче­ ние ядерного у-резонансного рассеяния с молекулярными газообразными .йГ-захватными источниками может ока­ заться полезным при исследовании механизма перераспре­ деления зарядов в молекуле.

* * *

Таким образом, если в экспериментах по ядерному у-резонансному рассеянию перекрытие спектров испуска­ ния и поглощения осуществляется за счет отдачи от пред­ шествующих излучений, то обычно возникает ряд сопутст­ вующих процессов, которые в значительной степени влияют на величину сечения ЯРР. Одним из них является взаимодействие атомов отдачи с атомами собственной мо­ лекулы и окружающей среды. В данной монографии тща­ тельно проанализирован этот процесс для изучения с его помощью атомных столкновений в среде у-источников, в качестве которых применяются радиоактивные вещест­ ва в различных агрегатных состояниях. При использова­ нии молекулярных газообразных источников на сечения у-резонансного рассеяния сильное действие оказывают внутримолекулярные столкновения атомов отдачи и кулоновская фрагментация, обусловленная образованием ва­ кансий на внутренних оболочках при ядерных переходах.