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

P(E)a(E)dE,

является медленно изменяющейся функцией, то для эффективного сечения ЯРР справедливо равенство

только ядерные параметры. Влияние взаимодействия ато­ мов отдачи с окружающей средой отражается в величине Р(ЕР) — числе резонансных -у-квантов в области резонанс­ ной энергии. Количественно Р(ЕР) сильно зависит от вре­ мени жизни возбужденного уровня и от замедляющей

Рис. 4. Микроспектры теорети­ ческий, рассчитанный для га20| зообразного источника (сплош­ ная линия), и эксперименталь­ ный, полученный для твердого

источника (пунктирная).

способности среды. Чем длиннее время жизни т, чем мень­ ше время между столкновениями, тем меньше Р(ЕР) для конденсированных источников по сравнению с газообраз­ ными. Но даже для времени жизни уровня, равного 4-

• Ю - 1 4 сек [55], экспериментальная величина микроспектра для твердого Е112О3 в области резонанса оказывается мень­ ше теоретического значения (рис. 4) для газообразного ис­ точника (без столкновений).

•10~4 эв~1, которую они находили из абсолютного выхода

Выход же для жидкого источника, в свою очередь, оказы­ вается больше выхода с твердым источником Ьа2 0з. Их отношение равно 1,35+0,05.

Более подробно эффект окружения источника описан в работе [56], где приведены измерения ядерного у-резо- нансного рассеяния на ядрах 2 4 M g , 2 8 S i , 5 2 Cr, 8 8 Sr, 1 4 0 Ce.

Ослабление эффекта определялось как отношение экспе­ риментально наблюдаемого резонансного выхода к ожи­ даемому из газообразного источника. Эффект столкнове­ ния учитывался введенным Илаковаком [53] фактором |1—ехр (—£/т)|, где х — время жизни исследуемого уров­ ня, a t — среднее время, в течение которого у-лучи могут получить достаточную допплеровскую компенсацию для осуществления резонансного рассеяния. В изучаемых слу­ чаях t оказалось порядка 2 - Ю - 1 4 сек. Для расчета ожидае­ мого выхода использовалось время жизни, определенноеавторами методом самопоглощения. Вычислялась вели­ чина vt, представляющая пробег ядер отдачи до такого значения скорости, при котором уже не может произойти требуемая допплеровская компенсация. Полученные вели-

о

чины имеют разброс от 1 до 5 А .

Еще в 1954 г. при изучении резонансного рассеяния 7-лучей на ядрах 6 3 Си Илаковак [53] предполагал, что изменение окружения излучающих атомов влияет так,

гия потери на столкновения будет больше, а резонансный выход меньше. Экспериментальные результаты Офера и Шварцшильда [56] подтверждают это предположение. В частности, резонансный выход из металлического источ­ ника V ниже, чем на V O S O 4 , и мало различается для жид­ кого V O S O 4 и его водного раствора. В рассматриваемых ра­ ботах [53, 54] для учета торможения ядер отдачи в средах

где а и Ь — константы кристаллических решеток; R — расстояние взаимодействия. Уравнения движения атомов

А. Ф. Аккерман и Г. С. Мяконькая [64] при вычислении

частиц в веществе от кристаллической структуры для боль­ ших энергий экспериментально давно доказан. Так, Дэвис

Таблица 1

Величина ослабления ЯРР для медного кристалла

и др. [65] при исследовании пробега бомбардирующих ионов в поликристаллическом алюминии обнаружили, что отдельные ионы проникали на расстояние, в несколько раз большее величины среднего пробега. Графически тормо­ жение в самом конце имело вид экспоненциальной кривой, которая не может быть объяснена расчетами по методу Монте-Карло на аморфной структуре. Это явление Ро­ бинсон и Оен [66] интерпретировали как доказательство проникновения атомов на длинную дистанцию вдоль ка­ нала.

Пиерси и др. [8] поставили эксперимент с алюминие­ вым монокристаллом, бомбардируя его пучком ионов чис­ того 8 5 Кг с энергией 40 кэв. Исследования проводились с целью измерения распределения пробегов как функции кристаллографической ориентации по отношению к па­ дающему пучку. Полученные результаты представлены на рисунке 6. Видно, что и замедления, и «хвост» проникно­ вения ионов очень сильно зависят от ориентации кри­ сталла.

Рис. 6. Экспериментальные кри­ вые, показывающие остаточную активность мишени (процентное отношение незаторможенных ио­ нов К г — А % ) в зависимости от расстояний проникновения в мо­

нокристалле.

С помощью метода ЯРР была обнаружена анизотро­ пия торможения атомов в монокристаллах и для области низких энергий (десятков и сотен электрон-вольт) [67, 68]. В работе Янига и Калуса [67] описан эксперимент с ис­ пользованием ванадиевого монокристалла, из которого вы­ резался источник в виде шайбы с вертикальным направ­

°<ni> / а <ио> =1,119+0,033 . Относительное резонансное сечение показывает, что торможение ядер отдачи, движу­ щихся внутри угла 61° к оси < 1 0 0 > , несколько больше, чем ядер, перемещающихся под тем же углом к оси < 1 1 1 > . Наибольшее торможение наблюдалось при дви­

где dQ — пространственный угол направления скоростей

твердых и жидких источников принимают все более при­ кладной характер. В связи с этим представляет интерес исследование торможения атомов 5 2 Сг с энергией 2 0 — 90 эв в различных веществах [ 6 9 ] . Пользуясь схемой рас­ чета, предложенной Каммингом и др. [61], и применяя ее

ставляют в ванадии 2 А и возрастают в его соединениях и

о

растворах до 6 А . Под тормозным путем подразумевается путь, на котором скорость изменяется от U m a x до U p . Де­ лая различные теоретические предпосылки относительно величины v(t, и0 ) для определения Р(ЕР), автор находит, что вычисления Гибсона и Вайниарда [62, 63], вполне удов­ летворяющие эксперименту в случае решетки меди [61], не годятся для ванадия. И если для металлического вана­ дия они еще приемлемы, то для, его соединений зна­ чительно лучше согласуется с действительностью прибли­ жение парных непрерывных взаимодействий [61]

v(t, v0)=Lv0/(L + tv0).

На основании измерений и анализа структуры решет­ ки ближайшего окружения атома V-в различных соеди-

17-

Н А У Ч Н О - Т Е Х Н И Ч Е С К А Я Б И Б Л И О Т Е К А

нениях делается предположение о том, что учет влияния только соседних атомов решетки на торможение ядер от­ дачи недостаточен.

Продолжая в своих дальнейших работах исследование изменения выхода ЯРР в связи со структурой решетки,. Калус совместно с Дутта и др. [4] изучили влияние фазо­ вого перехода на выход ЯРР. В эксперименте была измере­ на относительная величина ядерного резонансного рассея­ ния с источниками, взятыми в виде сплавов N a — B i , N a — Pb и N a — L i , при различных температурах.

Так, например, при нагревании сплава N a — B i выше 218° образуется жидкость, которая до 260°С обогащается атомами Bi . При 218° концентрация Na в жидкости равна

ЯРР. Отмечается влияние двух граничных случаев струк­ турных изменений на выход резонансного рассеяния у-лу- чей на ядрах. Это обусловлено, с одной стороны, заменой в

вом приближении изменялась пропорционально Да/с. В общем случае при изменении температуры сплава играют роль оба граничных фактора. В сплавах N a — B i и N a — P b доминирует влияние первого граничного случая и сечение ядерного у-резонансного рассеяния увеличивается. У спла­ ва N a — L i с увеличением концентрации L i в окружении ядра отдачи растет плотность упаковки атомов, а величи­ на ЯРР уменьшается. Так или иначе при фазовом перехо­ де наблюдается скачкообразное изменение выхода Я Р Р (рис. 7). Однако, как отмечают авторы работы [4], теоре­ тически обосновать предположение о ходе изменения ве­ личины ЯРР с изменением структуры можно только в ис­ ключительных случаях.

Оригинальная методика расчета торможения ядер от­ дачи с учетом фононного спектра описана в работе Лангоффа и др. [5]. Анализируя экспериментальные данные, полученные по резонансному рассеянию 7-квантов энер­ гии 963 кэв на I 5 2 S m [55, 60, 70], 773 кэв на I 8 7 Re [43] и 1423 кэв на 1 4 8 S m [60] с использованием центрифуги, авто-

ры предложили воспользоваться дебаевской моделью твер­ дого тела для интерпретации результатов 7-резонансного эксперимента. В этих случаях ядра получают от предшест­ вующего ІГ-захвата или Р-распада незначитель­ ную отдачу ( < 15 эв) и,

векторы; пх, пу, пг = 1 , 2, 3, . . . , (2V—1). Частоты а(К) свя­ заны с К через дисперсионное отношение (д(К) = иК (U — скорость звука). Первое приближение дебаевской модели имитирует движение атомов как затухающих осциллято­ ров. Если известна дебаевская температура 9 (©д =K®/fi\ то поперечное сечение резонансного рассеяния а(иЦ ф ) мо­ жет быть рассчитано по формуле