Cơ sở các phương pháp vật lý hạt nhân thực nghiệm (phần 2) phạm đình khang trung tâm đào tạo hạt nhân

Cơ sở các phương pháp vật lý hạt nhân thực nghiệm (phần 2) phạm đình khang trung tâm đào tạo hạt nhân Cơ sở các phương pháp vật lý hạt nhân thực nghiệm (phần 2) phạm đình khang trung tâm đào tạo hạt nhân Cơ sở các phương pháp vật lý hạt nhân thực nghiệm (phần 2) phạm đình khang trung tâm đào tạo hạt nhân Cơ sở các phương pháp vật lý hạt nhân thực nghiệm (phần 2) phạm đình khang trung tâm đào tạo hạt nhân

(7.13) Ở số hạng thứ – dòng nạp cho tụ, số hạng thứ hai – dòng rò điện tích Phương trình tương tự nghiệm dạng tổng quát đưa chương [xem (5.24) (5.25)] Nghiệm (7.13): Q(t ) = N0eM R2C{exp (−t / τ ) − exp [−t / ( R2C )]}/(τ − R2C ) (7.14) Nếu R2C >> τ, xung khoảng thời gian 5τ đạt đến giá trị cực đại nó, M N0e / C , sau giảm theo số mũ với số 1/(R2C) Thật vậy, điều kiện nghiệm (7.14) xét hai vùng giá trị: t > τ Khi t > τ V (t ) = N eM exp [ − t / R2C ] / C , Như vậy, R2C >> τ, mặt trước xung định thời gian chiếu sáng chất nhấp nháy, tuyến sau – số R2C PMT Nếu τ >> R2C, xung đạt đến giá trị cực đại sau khoảng thời gian khoảng 5R2C, giảm theo số mũ với số τ, nghĩa trường hợp mặt trước định số R2C, tuyến sau – thời gian chiếu sáng τ tinh thể Giá trị cực đại biên độ tỷ lệ với N0eM R2 / τ Rất trường hợp, τ = R2C Khi đưa số hạng exp (– t/τ) khỏi dấu ngoặc (7.14) thay số mũ dấu ngoặc hai số hạng khai triển, ta có V (t ) = N0eM exp ( − t / τ ) / (Cτ ) (7.15) Khi xung đạt đến giá trị cực đại thời điểm t = τ N0eM / (2,71C ) Có thể nhận thời gian t*, mà xung đạt đến giá trị cực đại mình, tìm đạo hàm từ (7.14) so sánh với 0: t * = ln[τ /(R2C )]τ R2C / (τ − R2C ), (7.16) tính giá trị biên độ điểm cực đại, sau thay (7.16) vào (7.14) Trên hình 7.12, b hình dạng xung ống đếm nhấp nháy tỷ số τ / (R2C) khác Rõ ràng, nhận mặt trước xung ngắn R2C < τ, mát biên độ R2C / τ lần Thật độ kéo dài mặt trước xung nhỏ được, mà bị hạn chế thăng giáng thời gian có nguồn gốc khác nhau, việc, việc tạotrạng thái kích thích chất nhấp nháy diễn không tức thời (trong khoảng 10-10 – 10-11 s) Ta xét cách định tính trường hợp, có phụ tải mạch cực dương mạch đinôt tiếp sau, nghĩa R2 ≠ R1 ≠ 0, thời gian chiếu sáng chất nhấp nháy nhỏ nhiều so với R1C R2C, ta theo dõi điện áp phụ tải đinôt R2 Xung dòng điện nhấp nháy tạo nạp điện cho tụ đinôt cực dương Giả sử sau khoảng thời gian t1 < τ điện tích cực dương Qa Nếu Qa /C có giá trị cỡ hiệu điện cực dương đinôt cuối cùng, việc nạp điện tụ cực dương chấm dứt, mạch đinôt dòng đổi cực Vì V (t) đinôt thay đổi dấu (tùy thuộc vào tương quan t1/τ, hiệu điện cực dương đinôt cuối cùng, giá trị R1C R2C), xung xung lưỡng cực Rõ dQ / dt = M N0e exp (−t / τ ) / τ − Q / ( R2C ) 197 ràng, R1 → ∞ xung điện áp phụ tải mạch đinôt cuối thực chức cực dương Các đặc tính thời gian Ta tính toán độ phân giải thời gian ống đếm nhấp nháy Muốn (xem chương 4) cần tính toán phương sai Dt phân bố khoảng * * thời gian t từ thời điểm hạt rơi vào tinh thể đến thời điểm đại lượng V (t) đạt đến giá trị cho trước Sẽ giả định rằng, hạt mang điện rơi vào chất nhấp nháy có lượng Giá trị phương sai cần tìm kết loạt trình không phụ thuộc lẫn Vì vậy, Dt = ΣDt Đóng góp vào Dt có thứ nhất, đặc tính thống kê việc * * i xuất photon ánh sáng chất nhấp nháy (ký hiệu đại lượng Dt1 ), thứ hai, khác biệt thời gian photon chuyển động đến âm cực PMT: photon tạo vị trí khác chất nhấp nháy âm cực rơi vào sau số tán xạ ( Dt ), thứ ba, khác biệt thời gian điện tử chuyển động qua PMT ( Dt ) Cuối cùng, số trường hợp cần lưu ý đến thăng giáng thời gian kích thích chất nhấp nháy Dt Ta tính Dti Xét phương sai Dt1 , kết đặc tính thống kê việc xuất photon chất nhấp nháy Giả sử thời điểm t = tinh thể xuất cách tức thời kích thích, kích thích trung bình bứt N0 điện tử từ quang âm cực Nếu bỏ qua việc photon chuyển động đến quang âm cực thời gian, việc xuất điện tử quang âm cực theo thời gian giống phân bốtheo thời gian photon Số điện tử trung bình xuất từ quang âm cực khoảng thời gian t, N = N0 [1 − exp (−t / τ )], (7.17) đây, τ – thời gian chiếu sáng chất nhấp nháy Sẽ tính toán Dt1 , giả sử rằng, giá trị cần quan tâm t* toàn 205 thể tích buồng tạo sương mù, mật độ lớn độ bão hòa lớn Trong trường hợp việc ngưng tụ diễn xạ ion hóa Như vậy, trạng thái bão hòa tạo < S < 8, ion tâm ngưng tụ Wilson sử dụng tượng để tạo buồng, nhờ dãn nở mà tạo trạng thái bão hòa giả bền Khi hạt mang điện qua buồng ion tạo buồng, ion diễn trình ngưng tụ, nghĩa hạt chất lỏng lớn lên, chụp ảnh chúng Buồng cho phép chụp ảnh dấu vết (vết), mà hạt mang điện để lại Độ bão hòa phụ thuộc vào tính chất cụ thể khí (nhiệt độ, áp suất, nhiệt dung) đặc biệt vào thay đổi thể tích dãn nở Ta tìm mối liên hệ đại lượng Muốn xem xét thể tích V1 , áp suất p1 khí áp suất pг Giả sử hỗn hợp khí-hơi nước nhiệt độ T1 cho áp suất p1 tương ứng với áp suất bão hòa Khi theo định luật Clapeyron đại lượng p1, V1 T1 liên hệ với sau: p1V1 = M1 RT1 / M , (8.1) đây, M1 – khối lượng thể tích V1 ; M – khối lượng phân tử-gam nó; R – số khí Ta tăng cách tức thời thể tích V1 đến V2 Bởi nhiệt độ giảm dãn nở đoạn nhiệt, nên trở thành bão hòa, trạng thái không bền Có thể mô tả trạng thái phương trình p2′V2 = M1 RT2′ / M (8.2) Sau ngưng tụ, khối lượng áp suất thay đổi, nhiệt độ hỗn hợp thay đổi Trạng thái đó, vốn ổn định sau ngưng tụ, đặc trưng hệ thức p2V2 = M RT2 / M (8.3) Bởi giả định dãn nở đoạn nhiệt, nên tìm nhiệt độ hỗn hợp khí-hơi nước sau dãn nở, sử dụng định luật Poisson: (8.4) T1V1 (γ −1) = T2′V2 ( γ −1) Ở γ – tỷ số nhiệt dung hỗn hợp khí (γ = Cp /Cv), vốn xác định biết áp suất riêng phần khí pг pп tỷ số nhiệt dung riêng chúng γг γп: 1 pг pп = + (8.5) γ − γ г − pг + pп γ п − pг + pп Như nói trên, độ bão hòa S = M1 / M2 Khi xác định M1 M2 từ (8.1) (8.3), ta viết biểu thức cho độ bão hòa dạng S = ( p1V1 / T1 )(T2 / p2V2 ) (8.6) Dễ dàng liên kết độ bão hòa với độ dãn nở (1 + ∆V ) =V2 /V1 = + (V2 −V1 ) /V1 (8.7) Thông thường buồng Wilson hoạt động ∆V không lớn, bỏ qua chênh lệch nhiệt độ T2 T2’ mà coi T2 ≈ T2’ Chênh lệch nhiệt độ T2 T2’ nhỏ có liên quan đến việc, thay đổi nhiệt độ từ T2’ đến T2 diễn trình ngưng tụ hơi, mà khối lượng nhỏ nhiều so với khối lượng khí Khi đó, thay T2 T2’ (8.6) sử dụng (8.4), ta có S = p1[1 / (1 + ∆V )]γ / p2 (8.8) 206 X Э – tiết diện σx σэ tính đơn vị tương đối Có thể dễ dàng biểu thị hệ thức vừa nhận dạng đường cong đồ thị, mà trục hoành lượng, trục tung – đại lượng X tính đơn vị tùy ý Nếu từ phép đo khác (ví dụ, từ thí nghiệm sơ đồ dạng cầu) mà biết đại lượng σx, giá trị lượng khoảng xét, điều cho phép, cách đối sánh X σx, chia độ trục tung thành đơn vị tương đối nhận giá trị thực σx khoảng lượng rộng Đối với phản ứng (n, γ) biết tiết diện cho nơtron nhiệt tất hạt nhân Điều cho phép tiến hành chiếu xạ mẫu X Э nơtron nhiệt, mà từ chúng nhận hệ thức tương tự (14.45) σ xT = σ эT (ε э nэ / ε x nx )(axT / aэT ) (14.47) Kết hợp (14.45) (14.47) cho phép loại bỏ tỷ số chưa biết εэ/εx σ x = σ э (σ xT / σ эT ) [(ax / aэ ) / (axT / aэT )] (14.48) Dạng cuối phương pháp đo tương đối thường gọi phương pháp hai tỷ số Lưu ý rằng, hệ thức (14.48) có tốc độ đếm xung đo trực tiếp thí nghiệm giá trị tiết diện có bảng Rõ ràng, tất trường hợp, cường độ dòng nơtron không không đổi theo thời gian, cần sử dụng kiểm tra Các hiệu chỉnh sai số Trong phép đo kích hoạt, hiệu chỉnh chủ yếu hiệu chỉnh có liên quan đến việc tính toán hoạt độ từ bên Trong số trường hợp việc tách hoạt độ có ý nghĩa tự thân, kết cục nói việc đưa hiệu chỉnh vào mà phần quan trọng thực nghiệm Các phương pháp tách hoạt độ khác xem xét Khi đo máy gia tốc phải tính đến tính không đồng dòng nơtron mẫu mức tản mạn lượng nơtron, vốn liên quan với phụ thuộc lượng nơtron vào góc bay Các hiệu chỉnh cho hiệu ứng đơn giản đưa vào tính toán Giá trị hiệu chỉnh đặc biệt lớn chiếu xạ mẫu nơtron bay từ bia góc so với trục chùm lớn Một cách tương tự đưa hiệu chỉnh cho khác dòng nơtron, vốn dùng để chiếu xạ mẫu X Э (xem hình 14.6), nhiên, khác thường nhỏ Khi đo phương pháp hai tỷ số đòi hỏi có hiệu chỉnh cho việc suy giảm dòng nơtron nhiệt trường hợp mẫu hấp thụ mạnh Việc tự phong tỏa nơtron, hiệu ứng khác có liên quan đến tương tác nơtron nhanh với hạt nhân mẫu, phép đo kích hoạt thường không lớn, mẫu làm mỏng Các hiệu chỉnh đếm hạt β γ xét chương 10 Cuối cùng, hiệu chỉnh cho phông nơtron tán xạ từ tường nhà, từ chi tiết khác bia máy gia tốc (trước hết từ ống có nước làm nguội), từ phản ứng phụ xảy máy gia tốc, đưa vào phương pháp tính toán thực nghiệm; phần lớn số chúng xem xét 422 Những sai số tiến hành phép đo tương đối có liên quan với sai số tiết diện giá đỡ Trong hệ thức (14.48), vốn sử dụng tiến hành phép đo phương pháp hai tỷ số, có ba tiết diện giá đỡ: σ э , σ эT σ xT , hoàn toàn rõ ràng là, sai số tương đối việc xác định tiết diện cần tìm σx cao độ xác xấu mà ba đại lượng có Các nguồn sai số khác đóng góp phần nhỏ nhiều vào sai số tổng thể thực nghiệm Ảnh hưởng sai số thống kê tất trường hợp, phép đo tiết diện nhỏ, thường không lớn Các sai số đưa hiệu chỉnh vào không lớn, hiệu chỉnh nhỏ Ngoại lệ hiệu chỉnh cho phông nơtron tán xạ, số trường hợp chí lớn hiệu ứng đo, tính toán đủ xác thực nghiệm Một sai số xuất tách hoạt độ khác Sai số tổng cộng phương pháp (không tính đến sai số tiết diện giá đỡ) nhỏ – thường – 5%, sai số tiết diện giá đỡ, vốn đạt đến 10 – 15% lớn nữa, không cho phép nhận sai số nhỏ hơn, điều nói Ứng dụng phương pháp kích hoạt Khả sử dụng phương pháp xét để đo tiết diện định ưu điểm nhược điểm vốn có Phương pháp kích hoạt có ưu điểm: 1) tương đối đơn giản; 2) khả đo tiết diện cho hạt nhân riêng biệt mẫu từ nguyên tố tự nhiên; 3) khả đo đồng thời tiết diện số phản ứng; 4) kích thước mẫu nhỏ; 5) hiệu chỉnh nhỏ sai số thấp phép đo tương đối (không tính đến tiết diện giá đỡ); 6) khả chiếu xạ mẫu lòng lò phản ứng phần riêng biệt lò điều kiện nhiệt độ cao, xạ γ yếu tố khác; 7) khả ứng dụng đo với nơtron mức lượng Những nhược điểm phương pháp là: 1) khả sử dụng để đo tiết diện phản ứng, mà kết chúng xuất sản phẩm không phóng xạ, ví dụ, 56Fe (n, γ)57Fe; 2) khả sử dụng kết hợp với phương pháp thời gian bay cấu hình bình thường, điều gây khó khăn nhiều cho việc ứng dụng phương pháp kích hoạt lượng keV, nơi mà nguồn nơtron đơn sắc Phương pháp kích hoạt ứng dụng thành công để đo tiết diện phản ứng đa dạng (n, γ), (n, p), (n, α) phản ứng khác Khi lượng cao 423 – MeV, nhiều trường hợp phương pháp kích hoạt phương pháp đo sử dụng được, cho tiết diện bắt phóng xạ nơtron 14.4 Phương pháp ghi hạt thứ cấp Cơ sở vật lý phương pháp Việc ghi hạt xuất tiến trình phản ứng hạt nhân cho phép ghi nhận trực tiếp số hành động tương tác nơtron với hạt nhân mẫu vậy, xác định tiết diện hiệu dụng trình Thật thì, chiếu xạ mẫu chứa n hạt nhân dòng nơtron Ф, số hành động tương tác s biểu diễn hệ thức thông thường (14.49) A = nσ Φ Đương nhiên, ngần hạt thứ cấp (các hạt α, photon hạt nữa) xuất giây Nếu cạnh mẫu đặt detector có khả ghi hạt đó, số xung nhận từ detector s a = ε nσΦ, (14.50) ε – hiệu suất ghi toàn phần Nếu đại lượng Ф ε biết, từ dễ dàng tìm đại lượng chưa biết σ So sánh (14.40) (14.50) cho thấy, phương pháp kích hoạt phương pháp đo xét có nhiều điểm chung Cả trường hợp trường hợp kia, để xác định tuyệt đối tiết diện cần biết giá trị tuyệt đối Ф ε, vậy, hai phương pháp sử dụng chủ yếu cho phép đo tương đối Một số khác biệt phương pháp ghi hạt thứ cấp là, thông tin hành động phản ứng hạt nhân đến trực tiếp vào thời điểm phản ứng, không qua khoảng thời gian dài sau Điều cho phép sử dụng rộng rãi kỹ thuật thời gian bay qua đo biến thể kỹ thuật Ngoài thay đổi phân bố theo góc theo lượng hạt thứ cấp tiết diện vi phân tương ứng với chúng, điều cung cấp thông tin phong phú tượng nghiên cứu Tiến hành phép đo kèm theo ghi hạt mang điện Các tiết diện hiệu dụng phản ứng có hạt mang điện bay dạng (n, p), (n, α), phân hạch, đơn giản đo nhờ buồng ion hóa, ống đếm dạng khí nhấp nháy, dụng cụ đo vết khác Đặc biệt đơn giản phép đo, đưa chất nghiên cứu trực tiếp vào chất công tác detector (vào khí buồng, vào nhũ tương ảnh vào chất nhấp nháy) Khi ε gần 1, tính toán đủ xác nhờ thủ thuật xét chương 10 Cũng thấy rằng, tính toán ε cho trường hợp, đưa chất cần nghiên cứu vào chất công tác detector, chế tạo dạng lớp rắn gắn vào detector Cần lưu ý rằng, hai trường hợp điều kiện, dòng nơtron biết, trình đo tiết diện quy việc xác định cách đơn giản tốc độ đếm xung việc tính toán không phức tạp theo công thức (14.50) Nếu dòng nơtron khó thực phép đo 424 tuyệt đối nó, tiến hành phép đo tương đối tương tự làm thí nghiệm kích hoạt Trong phép đo vậy, để làm mẫu chuẩn, tiện dùng 10B 3He, dễ đưa chúng vào thành phần hỗn hợp công tác detector khác tiết diện chúng phụ thuộc vào lượng cách trơn khoảng lượng rộng Tiến hành ghi hạt mang điện phép đo tiết diện vi phân phản ứng thường nhờ ống đếm bán dẫn (hình 14.8), với mục đích sử dụng detector khác – buồng ion hóa, ống đếm nhấp nháy, nhũ tương ảnh Hướng chùm nơtron chuẩn trực tốt vào mỏng làm từ chất nghiên cứu, mà độ dày cần phải nhỏ nhiều so với độ dài quãng chạy hạt mang điện, ghi hạt bay từ mỏng nhờ ống đếm bán dẫn Tốc độ đếm detector a liên hệ với số nơtron N rơi vào mỏng khoảng thời gian s hệ thức a = ε д Nσ (θ)n0 ∆ω x, (14.51) σ (θ) – tiết diện vi phân phản ứng, mà hạt thứ cấp bay góc θ so với hướng chuyển động nơtron; n0 – số hạt nhân cm3 mẫu; x – độ dày mỏng hướng chuyển động hạt sơ cấp; ∆ω – góc khối, mà detector nhìn thấy từ mẫu Có thể coi biểu thức (14.51) đủ xác, kích thước vùng mỏng, mà vùng diễn phản ứng hạt nhân nghiên cứu, nhỏ so với khoảng cách đến detector, nhờ mà coi vùng vùng điểm Tuy nhiên, trường hợp nhận tiết diện trung bình kết thực nghiệm cho góc khối bao detector ∆ω Việc sử dụng số ống đếm việc di chuyển ống đếm trục chùm nơtron cho phép đo bổ sung lượng thoát lượng hạt thứ cấp phân bố theo góc chúng, điều không nâng cao chất lượng thông tin nhận được, mà mở khả nâng cao chất lượng cho việc nghiên cứu tính chất phản ứng hạt nhân Cuối cùng, thay detector sử dụng viễn kính gồm hai ống đếm, điều cho phép đồng hóa dạng hạt bay Lưu ý ghi hạt mang điện hiệu suất ghi riêng detector εд ≈ 1, dễ dàng tính toán yếu tố hình học, vậy, việc tính toán hiệu suất ghi toàn phần thiết bị ε toán đặc biệt khó, toàn tính bất định thí nghiệm có liên quan với việc tính toán mật độ dòng nơtron Ф 425 Hình 14.8 Sơ đồ đo tiết diện phản ứng xảy kèm theo hạt mang điện bay ra: - ống chuẩn trực; – detector; – mỏng làm từ chất cần nghiên cứu; – buồng chân không Các phép đo kèm theo ghi photon Khi nghiên cứu phản ứng (n, γ), (n, n’γ), buộc phải đụng chạm đến toán ghi photon Khác biệt so với trường hợp ghi hạt mang điện trước có liên quan đến việc, kiện hạt nhân bắt nơtron xuất số photon, hành động bắt khác tập hợp photon khác nhau, kết phổ xạ ghi có dạng phức tạp Hình 14.9 Các sơ đồ đo tiết diện kèm theo ghi xạ γ phạm vi góc khối nhỏ: a – sơ đồ “điểm“; b – sơ đồ “vành tròn“ (việc sử dụng mẫu dạng vành tròn cho phép nâng cao đáng kể hiệu suất ghi phương pháp); – mẫu; – tinh thể; – ФЭУ; – vỏ bảo vệ; – bia máy gia tốc Có thể chia cách ước lệ tất dụng cụ sử dụng phương pháp thành hai nhóm lớn Thuộc nhóm thứ detector ghi photon phạm vi góc khối nhỏ Ví dụ, detector loại tinh thể ống đếm nhấp nháy 426 bố trí bên chùm nơtron thẳng, cạnh mẫu làm từ chất cần nghiên cứu (hình 14.9) Đương nhiên, thí nghiệm đo tiết diện vi phân phản ứng, toàn sơ đồ thí nghiệm giống với sơ đồ đo tiết diện vi phân trường hợp có hạt mang điện bay ra, khác chỗ, trường hợp hiệu suất ghi εд 1), mức suy giảm lượng nơtron theo thời gian mô tả hệ thức d (ln E ) = −ξ vdt / λs , (14.55) ξ ≈ 2/A – mát logarit trung bình lượng va chạm đàn hồi với hạt nhân; v – vận tốc nơtron; λs – quãng đường trung bình hai lần tán xạ; A – khối lượng nguyên tử Bởi tiết diện tán xạ phụ thuộc vào lượng nơtron, nên lấy tích phân hệ thức (14.55), cho λs = const: t = Aλs (1 / v − / v0 ), (14.56) v0 – vận tốc ban đầu nơtron Từ biểu thức suy ra, thời điểm t sau xuất môi trường nặng, tất nơtron có vận tốc v0 từ đầu có vận tốc v nhau, dù chúng có nằm đâu khối vật chất Khi đó, v0 lớn, t ≈ Aλs / v, (14.57) nghĩa thời gian làm chậm nơtron đến vận tốc v thời gian nơtron bay với vận tốc qua khoảng hiệu dụng lэф = Als Kết là, phương pháp có nhiều điểm chung với phương pháp thời gian bay xem xét Để làm chất làm chậm, tốt hết sử dụng chì, có khối lượng nguyên tử lớn, tiết diện hấp thụ nơtron nhỏ ngưỡng tán xạ điều khiển cao so với chất nặng khác Đối với chì A = 207, λs = 2,9 cm lэф = m Từ điều nói suy ra, khối chì đặt nguồn nơtron dạng xung không xa detector, theo thời gian t lúc bùng phát nơtron thời điểm xuất xung detector luận việc, nơtron có lượng ghi: E (t ) = mn A2 λs2 / 2(t + Aλs / v0 ) ≈ mn A2 λs2 / (2t ), (14.58) mn – khối lượng nơtron Nếu đo lượng eV, thời gian – micro giây, E = 1,8.105 / t (14.59) t = 4, 25.102 / E (14.60) Mối quan hệ đơn trị lượng thời gian làm chậm mở khả đo tiết diện hiệu dụng tương tác nơtron với hạt nhân dải lượng rộng, 432 điều nhà vật lý Liên Xô L E Lazareva E L Freiberg năm 1950 Độ phân giải lượng phương pháp Có thể cho thấy, đặc trưng thống kê trình làm chậm mà nơtron thời điểm có tản mạn vận tốc, ∆v / v = / (3 A) (14.61) ∆v / v = / (3 A) (14.62) Tản mạn tương đối lượng lớn gấp lần: (14.63) ∆E / E = / (3 A), từ chì ∆E/E ≈ 0,11 Chẳng hạn, độ phân giải lượng phương pháp tốt 11% Sự thực chí xấu hơn, vùng nơtron nhanh xuất tản mạn bổ sung lượng, có liên quan với tán xạ không đàn hồi nơtron hạt nhân chì, lượng nhỏ chuyển động nhiệt nguyên tử chì bắt đầu có ảnh hưởng, chuyển động dẫn đến đứt quãng vạch phổ Mức cho phép đạt thực tế phương pháp lượng khác minh họa số đưa bảng 14.1 Bảng 14.1 Độ phân giải lượng đo tiết diện khối chì Năng lượng nơtron, keV 30 10 10-3 Độ phân giải lượng, % 61 36 16 26 Rõ ràng, độ phân giải lượng phương pháp thua phương pháp thời gian bay nhiều lần, nhiên theo cường độ có ưu hẳn, điều định trước khả sử dụng cho loạt phép đo Khi đó, từ bảng 14.1 suy ra, phương pháp sử dụng thành công khoảng lượng từ eV đến 20 – 30 keV Để nâng cao biên khoảng đó, sử dụng nguồn cung cấp nơtron có lượng thấp mức thứ chì, để làm giảm ảnh hưởng tán xạ không đàn hồi Tiếc rằng, nguồn có cường độ thấp nhiều so với nguồn nơtron nhanh hơn, sở sử dụng phản ứng (d, n), vậy, việc sử dụng chúng dẫn đến ưu điểm phương pháp Phổ kế theo thời gian làm chậm chì Viện vật lý mang tên P N Lebedev Thiết bị thứ nhất, mà phương pháp đo phổ nơtron nêu thực hiện, nhóm nhà vật lý lãnh đạo F L Shapiro sáng chế Thiết bị 433 hình hộp chì có cạnh x x 2,3 m, có hai kênh Trong số kênh có bia máy phát nơtron (hình 14.14) hoạt động sở phản ứng 3H (d, n)4He, kênh dùng để đặt ống đếm, ghi xạ γ xuất bắt nơtron mẫu, chế tạo dạng hộp hình trụ, mẫu lắp vào ống đếm Máy phát nơtron gia tốc deutron đến 300 keV dòng điện xung gần mA Các thông số bảo đảm cường độ sinh nơtron khoảng 3.1011 s-1, cường độ thời gian kéo dài xung gần µs bảo đảm xuất gần 6.105 nơtron bùng phát Tần suất xuất bùng phát thay đổi phạm vi rộng, không vượt 1650 Hz, tần suất khoảng bùng phát thời gian làm chậm nơtron đến lượng 0,5 eV, vậy, tần suất cao xuất nơtron tái tuần hoàn cadmi Các kết đo tiết diện bắt nơtron hạt nhân wolfram nhờ thiết bị trình bày hình 14.15 Mặc dù phổ kế hoạt động theo phương pháp thời gian bay có độ phân giải lượng cao hơn, tính đơn giản hiệu suất ghi cao hộp chì làm trở thành dụng cụ tiện lợi, điều khẳng định nhiều phép đo nhờ mà thành công Hình 14.14 Sơ đồ phổ kế theo thời gian làm chậm nơtron chì: – máy gia tốc; – ống đếm; – mẫu; – chì 434 Hình 14.15 Sự phụ thuộc tiết diện bắt nơtron hạt nhân wolfram vào lượng đo nhờ phổ kế theo thời gian làm chậm chì: chấm tròn đen sáng biểu thị kết hai loạt đo với mẫu có độ dày khác nhau; để so sánh, dấu chữ thập biểu thị kết đo thực phương pháp khác, đường đứt – thay đổi tiết diện theo quy luật 1/v 435 TÀI LIỆU CẦN THAM KHẢO Альфа-, бета- и гамма-спектроскопия/Под ред К Зигбана М.: Атомиздат, 1969 – 567 с Бекурц К., Виртц К Нейтронная физика М.: Атомиздат, 1968 – 456 с Васильев Р Д Основы метрологии нейтронного излученя М.: Атомиздат, 1972 – 312 с Власов Н А Ней троны – 2-е изд – М.: Наука, 1971 – 551 с Воробьев А А Руденко Н С., Сметанин В Н Техника искровой камеры М.: Атомиздат, 1978 – 120 с Гмурман В Е Теория вероятности и математическая статистика М.: Высшая школа, 1977 – 479 с Зрелов В П Излучение Вавилова – Черенкова и его применение в физике высоких энергий М.: Атомиздат, 1968 Т и Калашникова В И., Козодаев М С Детекторы элементарных частиц М.: Наука, 1966 – 407 с Караваев Ф М Измерения активности нуклидов М.: Изд-во стандартов, 1972 – 228 с 10 Крамер-Агеев Е А., Трошин В.С., Тихонов Е Г Активационные методы спектрометрии нейтронов М.: Атомиздат, 1976 – 232 с 11 Кузнецов Р А Активационный анализ М.: Атомиздат, 1974 – 343 с 12 Кухтевич В И., Трыков Л А., Трыков О А Однокристальный сцинтилляционный спектрометр М.: Атомиздат, 1971 – 136 с 13 Ломакин С С., Петров В И., Самойлов П.С Радиометрия нейтронов активационным методом – 2-е изд – М.: Энергоатомиздат, 1983 – 142 с 14 Лукьялов В Б., Симонов Е.Ф Измерение и индентификация бета-падиоактивных препаратов М.: Энергоатомиздат, 1982 – 135 с 15 Прикладная спектрометрия с полупроводниковыми детекторами/С А Балдин, Н А Вартанов, Ю В Ерыхайлов и др М.: Атомиздат, 1974 – 320 с 16 Радиационный захбат быстрых нейтронов/Ю Я Стависский, А И Абрамов, А А Ваньков и др М.: Атомиздат, 1970 – 283 с 17 Сечение пороговых реакций, вызываемых нейтронами: Справочник/ В М Бычков, В Н Манохин, А Б Пащенко, В И Пляскин М.: Энергоиздат, 1982 – 217 с 18 Столярова Е Л Прикладная спектрометрия ионизирующих излучений М.: Атомиздат, 1964 – 423 с 19 Федоров М Б Спектрометрия нейтронов средних энергий Киев: Наукова думка, 1979 – 227 с 20 Флейшер Р Л., Прайс Б П., Уокер Р М Треки заряженных частиц в твердых телах Методы исследования треков М.: Энергоиздат, 1970 – 283 с 21 Detectors in Nuclear Science?Ed D A Bromley – Nucl Instrum And Methods, 1979, vol 162, Part I, 390 p.; Part II, 330 p 436 [...]... được chọn phù hợp với nội dung thực nghiệm vật lý được thiết kế Để nghiên cứu tương tác của các hạt cơ bản thì hydro lỏng là môi trường công tác tốt nhất, đó là bia lý tưởng để nghiên cứu các va chạm cơ bản Rất đáng quan tâm đối với việc nghiên cứu các tương tác cơ bản là deutri, bởi vì các thí nghiệm được thực hiện với deutri cùng với các thí nghiệm được thực hiện với các proton, trong nhiều trường... tương chụp ảnh hạt nhân dao động từ 0,2 đến 20 keV, tùy thuộc vào dạng nhũ tương Tất cả các nhũ tương được chia làm ba dạng: 1 Các nhũ tương độ nhạy thấp, dùng để ghi các hạt ion hóa mạnh có mất mát năng lượng dưới 500 MeV/(g.cm2) (các mảnh vỡ phân hạch, các ion nhiều điện tích); 2 Các nhũ tương độ nhạy cao, có khả năng ghi các vết của các hạt có những mất mát năng lượng dưới 20 MeV (g/cm2) (các proton... cho các tương tác hạt nhân trong nhũ tương – tiết diện hạt nhân trên 1 g nhũ tương, nếu biết các tiết diện riêng phần Một cách gần đúng (đúng cho các năng lượng lớn của các hạt đang bay) có thể sử dụng tiết diện hình học, và khi đó các nguyên tố nặng sẽ cho gần 70% tiết diện toàn phần Sự phụ thuộc mật độ của các hạt tinh thể bạc đã hiện ∆N/∆x trong vết của hạt vào dE/dx (hình 8.7) là đặc tính cơ bản... thời điểm hạt đi qua (gần 3% đối với các buồng chứa hydro) Sự thay đổi góc tán xạ bình phương trung bình trong các buồng bọt có độ chính xác không lớn so với, ví dụ, các phép đo trong nhũ tương ảnh để chụp hạt nhân Sai số tương đối không lớn khi xác định góc tán xạ bình phương trung bình (25% trong các chất lỏng có số nguyên tử nhỏ và gần 10% trong xenon) có liên quan đến việc, các vết của các hạt đã... được lý giải bằng việc, dưới tác động của oxy trong không khí và nước các hạt tinh thể trong nhũ tương mất đi bạc nguyên tử và các tâm ảnh ảo bị tan đi Sau khi hiện và hãm ảnh các vết của các hạt mang điện được nhìn thấy ở dạng các chuỗi hạt bạc kim loại màu đen dưới kính hiển vi khi phóng đại vài trăm lần Nếu các hạt đó phân bố đậm đặc, thì dễ tách vết, nếu chúng nằm xa nhau, thì khó tách các hạt thuộc... ghi lại bằng phương pháp khác nào đó, ví dụ, theo hiệu ứng âm học Trong các buồng, thường gọi là các buồng tia lửa không phim hoặc các buồng tia lửa dạng dây, mà trong đó để ghi vết, các phương pháp chụp ảnh không được sử dụng, các điện cực phẳng, đặc được đặt xen kẽ với các điện cực được chế tạo ở dạng các dây song song với nhau và cách nhau gần 1 mm Thông tin dạng xung điện được lấy từ các dây, mà... so với chùm hạt Điều đó không thể làm được, nếu cần đo các đặc tính các vết của các hạt mang điện xuất hiện trong chính lớp đó, khi chiếu nó bằng các hạt trung hòa Một ví dụ đặc trưng – đo phổ nơtron có năng lượng vài MeV theo proton giật lùi, vốn xuất hiện khi tán xạ nơtron trên các hạt nhân hydro luôn sẵn có trong nhũ tương Cách tăng độ dày hiệu dụng khác của lớp nhũ tương – sử dụng các buồng nhũ... 5% Các điện tử-δ có năng lượng cao hàng chục keV tạo ra các vết ngắn nằm dọc theo đường đi của hạt mang điện Số các vết như vậy trên một đơn vị đường đi tỷ lệ nghịch với bình phương vận tốc hạt Thật ra không có quá nhiều những vết như vậy (gần một vết trên 1 cm khi vận tốc hạt β ≈ 0,5 trong propan), và vì vậy chỉ có thể tính toán bậc của vận tốc hạt theo chúng 8.3 Các nhũ tương ảnh để chụp hạt nhân Cơ. .. kết luận về tương tác của các hạt với các nơtron Các buồng bọt có hydro lỏng và deutri là những detector ghi hạt không tốt lắm khi cần nghiên cứu các quy luật phân rã và các sản phẩm phân rã của các hạt không bền do mật độ nhỏ của chất chứa trong buồng Xác suất quan sát được các phân rã như vậy càng lớn, khi quãng chạy của các hạt trong buồng càng nhỏ, nghĩa là muốn vậy cần có các buồng chứa chất lỏng... hiện ảnh được tạo ra dọc theo vết của điện tử-δ 8.4 Các detector tia lửa các hạt mang điện Nguyên tắc hoạt động Trong vật lý năng lượng cao sử dụng rộng rãi buồng tia lửa và một phương án đã được hoàn thiện của nó – buồng cột sáng (streamer chamber), mà nhờ nó nhiều nghiên cứu quan trọng đã được thực hiện Trong các buồng đó, các hạt tạo ra một đường tia lửa, và đường này được ghi trong các giai đoạn ... Bước định, tạo điều kiện phổ biến rộng rãi phương pháp quan sát vết chất điện môi lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác nhau, kể vật lý hạt nhân đo lường, niên đại địa chất học, vật lý hạt vũ trụ,... đặc tính phương pháp xử lý nhũ tương Khi độ dài vết gần cm, sai số xác định khối lượng khoảng 15% Đo mật độ hạt tinh thể ∆N/∆x góc tán xạ trung bình α Phương pháp phương pháp nhất, hạt không... bảng 8.6, thông tin toàn diện hạt nằm vết ghi nhũ tương để chụp ảnh hạt nhân Vì ta minh họa phương pháp xác định đặc tính hạt theo thông số vết hạt ví dụ nhũ tương hạt nhân Việc chọn lựa vậ y cho