книги из ГПНТБ / Крюкова Л.Н. Сверхтонкие взаимодействия в ядерной физике учеб. пособие для студентов физ. фак

меняется метод окороотной

модуляции энергии

- к в а н т о в ,

т . е . интенсивность прямого

или рассеянного

излучения р е г и ­

иоточника

и резонансного поглотителя

или рассеиват ѳ ля .

В результате измерений получается линия поглощения или

расоеяния

І(ѵ)

» Форма которой

завиоит

от

овойотв и о ­

точника

и поглотителя.

2 . Форма линии резонансного_поглощения

Если

выполняются

условия для

испускания

и

поглощения

у -излучения без потери энергии

на

отдачу,

то

форма н е ­

Г2

1

W

( E ) * W

(Е )

-

-,

Ч — = 3 »

(262)

9 о'

H

где EQ

-

энергия

уровня,

Е^-

энергия испуокаѳмого у

- к в а н ­

т а ,

Г

ш%/Х

-

естественная

ширина

уровня . Такая

форма

линии

называется

лоренцовой,,

Из этой формулы

видно,

что

W(E3)

-

у WCF 4

)

при

J £ э

-

£ J

«= Г/г^,

т . е . Г

еоть ши­

рина линии на половине высоты.

При

атом

fw(E^dE

=

.

Если

энергия

излучаемого

"у*

- кванта

модулирована

о

п о ­

мощью

эффекта

Допллѳра,

то

« ^ - « •

^ (

«

g .

(264)

Эдеоь

• 2яХж j1± ?

• ^

,

а вероятность

резонаноного пог­

лощения испускаемых излучателем (без отдачи) квантов запи-

иезоя

в

виде:

W ( x )

«

- *

в

=

о

где

ft.

-

чаоло резонансно-поглощающих ядер

на I

ом

пог­

лотители,

f

-

вероятность поглощения

у

-квантов

бев

потеря анергия

на

отдачу.

При уоловии б ^ п е ?

«

t

,

т . е .

для

"тонкого"

поглотителя,

мохво приближенно

напиоать

отношению к полному потоку

- к в а н т о в , идущих от источни­

ка к поглотителю, то ато выракѳние

олѳдуѳт умножить

на в е ­

роятность безотдачного испускания

- у

- квантов иа

источни ­

к а . 4'

» •

W'(x)'^nf-f'—-l

(266)

Отсюда

видно, что максимум

поглощения

соответствует

X "О,

тается лоренцовой, а ее ширина

рална 2Г - удвоенной е е т е е т в е и -

ной ширине

(при условии

тонкого

поглотителя и в

отсутствие

посторонних

источников

у в н р ѳ н я я ) . Таким образом,

для рассмот­

Причем, если вычтен

фон постороннего

f - излучения, вели­

чина аффекта

-

— j — — *

.

При

увеличении б ^ а ^

величина

С б у д е т расти

снача -

линѳйно (пока G0n.f« 1

) , а затеи

стремиться к

насыще­

н и е .

51 )

Линия

поглощения

будет при

атом

уширяться

т а к ,

что

площадь

ее

будет почти

постоянна

до

величины 60n,f

іе 10.

3.

Схемы

распада_

некоторых нес^б^у_эровоких ядер.

Ядра,

на

которых

мокет наблюдаться эффект

Нчссбауара,

лежащим

(

<

150

кэв) возбужденным

состоянием,

связанный

с основным состоянием прямым радиационный переходом. Этот

уровень

з а с е л я е т о я

в

рээультате

распада

радиоактивных

ядѳр

источника

(после

- р а с п а д а ,

е

- з а х в а т а или

изомер ­

ного

перехода

и в

большинстве случаев "иеосбауэровокий"

jjf -

переход

оопровоядавтоя

посторонним

у -

, рентгеновским:

и

р

- излучением .

К настоящему времени эффект Мессбауэра

наблюден

на и з о ­

топах нескольких деоятков элемѳьтов периодической

системы.

На рис .

52

для

примера

показаны схемы раопада

для

І Р ,

U9 с

57 г

t9L.

on.

и

r e

.

i r

-

первое

ядро, на котором Мѳо-

сбауэр экспериментально продемонстрировал наличие процесса

испускания

и

поглощения

- квантов

б е з

отдачи .

Следующие

два изотопа используются наиболее часто

в

j j * -резонансных

экспериментах.

»9а

Ь9*А ,

260дн

В опытах по эффекту Моссо;іуэра в

большинстве

случаев

приходитоя

регистрировать

мягкое

jjf

-излучение

( — 10

+

100 к э в ) ,

сопровождаемое

хариктеристичеоким

рентгеновским

излучением

и

у -излучением больших

энергий .

В каждом

конк ­

ретном случае п]Иходится подбирать оптимальный тип

д е т е к т о р а .

Обычно используются сцинтилляционниѳ

спектрометры

о тонкими

( « » 0 , 1 -

І м м )

кристаллами ЫаЗ(ТѲ),

пропорциональные

г а ­

зовые счетчики, а также полупроводниковые

Ge(Li)

и

SL(LL)

детекторы.

Для ряда изотопов (

i n ,

F e

) были

равработаны

специальные "резонаноныо"

детекторы

-

на

ооиове

счетчиков

ностью к

бѳзотдачноыу излучению. Общим для них

является

в в е ­

дение данного "резонансного" изотопа в материал

с ч е т ч и к а .

Например

в счетчиках Гейгера-Мюллера

на отѳнки

наноситоя

тонкий олой подходящего соединения олова

или железа,

о б о г а -

119с

57-.

щенного

стабильным изотопом

o f t

или

r e

.

Б ѳ аотдач -

ноѳ излучение о большой вероятностью поглощаетоя в стенках

счетчика

ядрами резонансного

изотопа .

При

раарядке этих

ядер

в большинстве случаев попускаются электроны конвероии,

к о т о ­

рые вызывают разряд в газе и срабатывание

счетчика .

Эффектив­

ность таких счетчиков к постороннему нерезонансному

и з л у ч е ­

нию крайне низка, что обеспечивает при их

использовании

вы-

оокоѳ отношение эффекта к фону.

тенсивность

у

-мздучвивя,прощодяего

через поглотитель,

в аавноаиоота

от

скорости двнвзнин источника

относительно

иоглотнтзляэ

Такое установки

называются

спектрометрами

с к о ­

ростей к бывают

двух типов в

зависимости

от

характера

движе­

н и я :

спектр снимается

по

точкам .

2 .

З а д а е т с я

периодическое движение с

переменной скоростью,

в интенсивность излучения измеряется многоканальным

а н а л и з а ­

тором, каждый канал

которого соответствует

определенному

вначеішгі

оворостн .

Таким образом, спектр ониыается сразу в

заданном

диапазоне

скоростей .

Последний тип

спектрометра позволяет легко автоматизи ­

ровать процесс измерений и nootouy получил

широкое

распрост ­

ранение,

Наиболее

часто применяется движение с постоянный

Для

ооущзогвдеыйя двивеяия ьигут

быть применены

как

иѳханичес ло, гаи и элекяродинамнчеокйе оиотеыы.

Общий требованием дня С Й О Т Ѳ Ш І движения является

поддер­

жание

о

большой

точностью

заданного закона изменения

окорос -

ян

Ѵ(і)

и

отсутствие

посторонней

ее модуляции за

очѳт

вебрацый

- внэинязс к возникающих при

наыѳнѳнии направления

-

188

-

движения.

HaHC'jflee

полно

эти

требования

удается

у д о в л е т в о ­

рить с помощью электродинамических систем . Они могут

работать

практически

во всем

диапазоне

скоро

гей,

необходимых

для

и с ­

следования

эффекта

Мессбауэра

на

различных ядрах

-

от

~

0,001

мм/сѳк до

~

50

с ы / с е к .

6, р у д н и к и

и

поглотители

Последовать свѳрхтошюе взаимодействие в каком-либо

в е ­

ществе

можно,

приготовив

из

него

либо источник,

либо

п о г л о ­

т и т е л ь .

Чаще

измерения

проводят

с поглотителями

из

ряда

и с ­

следуемых веществ с одним стандартным источником.

Такой

источник

должен

обладать

одиночной линией

и с п у с ­

кания

естественной

ширины,

причем величина эффекта Мессбауз-

ра

в

нем

должна быть как

южно большей. Это гребует

подбора

решетки,

в

которую

помещаются

излучающие

ядра .

Примерами т а -

119г

І7і

113т,

ких

источников

ort

и

С о

могут

служить: ö a

о а и ^

и

С о

,

внедренный

методом

термодиффузии

в

ьатрицу

Pt

или

Р с / .

§ 3.

Исследовали»

сверхтонкой

С Т Й П Д У Р Н

(

"к ~ и з ­

лучения)

методом

эффекта

иасебауэра

До открытия Мессбауэра

возможность

разрешать сверхтон ­

кую

отруктуру непоородственно

в спектре

^

- л у ч е й ,

н а п у с ­

ций.

Возможность

применения аффекта Мѳосбаузра для наблюде­

ния сверхтонкой

структуры

у -линий определяется малостью

абсолютных (а не

относительных) ширин линий

по

сравнению

о характерными

энергиями

взаимодействия ядра

о

окружающими

I . Изомерный сдвиг

Если атомы источника и поглотителя

у

- квантов н а х о ­

дятся в разных химических соединениях,то,

как

мы видели,

случае

не будут точно с о в п а д а т ь ,

а

будут отличаться на в е ­

личину

изомерного сдвига ( с м . I ,

§

I )

a £ j = 4 p

{ l % < < > > ' - y , ( ° > i ' } .

где

jvp ( 0 ) j

и

l y s ( Q ) î

-

плотности

волновых

функций электронов

на

ядрах

в

поглотителе

и

источнике

с о о т ­

ветственно,

SR -

R.

-

R

„ -

разность

радиусов

з а р я д -

ООІв

ОСИ

ного

распределения

в

ядре

в

возбужденном

и

основном

с о с т о я ­

ниях .

Поэтому

минимум

интенсивности

в скоростном спектре р е -