Гамма-спектроскопия

Гамма-спектроскопия – раздел ядерной физики, посвящённый исследованиям энергетических спектров гамма-излучения. К этой же области принято относить исследования различных ядерных и атомных процессов, связанных с испусканием, поглощением и рассеянием γ -квантов. На основании измерения таких характеристик, как относительные интенсивности наблюдаемыхγ -линий, угловые распределения γ -квантов и т.д., удаётся получать информацию о спинах и четностях основных и возбуждённых состояний ядер, ширинах возбуждённых уровней. Спектры γ -лучей дают основные сведения, необходимые для построения схем энергетических уровней ядер.

Для получения данных о спинах уровней ядер, электрических и магнитных моментах возбуждённых ядер используется метод исследования угловых корреляцийγ -квантов. С помощью двух или большего числа спектрометрических детекторов, включённых в схему отбора совпадающих во времени актов регистрации γ -квантов, измеряется зависимость числа таких событий от угла между направлениями вылета соответствующих γ -квантов из источника. Если при этом разрешающее время схемы совпадений значительно больше среднего времени τ жизни ядер в промежуточном состоянии, то измеренная угловая корреляция называется интегральной по времени. В этом случае детектор, регистрирующий 2-й γ -квант, не различает акты γ -распада возбуждённых ядер по их времени жизни и все они суммируются. Соответствующая корреляционная функция для угловых γ -γ -корреляции имеет вид:

> > next > >

Здесь - угол между направлениями вылета γ -квантов, - k -й полином Лежандра, A_k - коэффициент, зависящие от спинов I состояний, между которыми происходят ядерные переходы, и от т. н. параметров смешивания мультиполей в каждом из переходов, под которыми понимаются отношения амплитуд электрического мультиполя порядка L: E(L) и магнитного мультиполя порядка L -1: M (L -1). В частности, при спинах промежуточных состояний ядер, равных 0 или¹/₂, угловая корреляция отсутствует, то есть . Однако по угловой γ –γ -корреляции нельзя отличить чисто электрический переход от магнитного. Чтобы сделать это, надо знать чётности состояний, между которыми происходит переход.

> > next > >

Простейший комптоновский поляриметр [4] представляет собой полупроводниковый детектор в виде тонкой плоскопараллельной пластинки (Рис.3). Пучок исследуемых γ -лучей направляется на узкую грань пластинки. Если плоскость пластинки перпендикулярна плоскости поляризации γ -лучей (в плоскости поляризации лежит электрический вектор E электромагнитной волны), то число отсчётов в пике полного поглощения будет максимально возможным, так как сечение комптоновского рассеяния максимально для направления, перпендикулярного плоскости поляризации первичных γ -лучей, и при данном расположении пластинки вероятность поглощения рассеянного кванта в веществе детектора гораздо больше, чем в случае, когда пластинка повёрнута на 90° относительно рассматриваемого положения. В последнем случае комптоновски рассеянные γ -кванты будут с большой вероятностью вылетать из детектора через широкую грань. Такой детектор особенно удобен для качественных опытов по определению положения плоскости поляризации.

Рис.3

Схема действия полупроводниковогоγ -поляриметра: S-источник линейно поляризованных γ -лучей; ОО'-ось пучка γ -квантов. Стрелками обозначена плоскость поляризации (E). Первичный γ -квант γ ₁ попадает в детектор вблизи точки В и испытывает комптоновское рассеяние в точке А. Наиболее вероятное положение плоскости рассеяния, в которой движется рассеянный квант γ ₂, перпендикулярно плоскости поляризации первичных фотонов. Поглощение рассеянного кванта в детекторе наиболее вероятно, когда пластинка находится в положении I, и наименее вероятно в положении II.

> > next > >