Измерение среднего времени жизни возбужденных состояний ядра Ta методом запаздывающих совпадений. Шумейко А.П - 12 стр.

UptoLike

12
унивибратора с переменной длиной импульса, либо с помощью LC цепей
или путем набора коаксиальных кабелей .
Рассмотрим более подробно измерение времени жизни метастабильного
состояния ядра Ta
181
73
для уровня с энергией 615 кэВ . Источник обычно
помещают между детекторами излучений . В канале I регистрируется
первичное событие, в данном случае бета- распад ядра Hf
181
72
(схема распада
приведена на Рис.2). Линия задержки Л . З . задерживает сигнал от датчика Д 1 на
время
з
t и подает его в виде импульса длительностью τ
1
на схему совпадения
С. С. Во втором канале регистрируется гамма-излучение, связанное с
последующим событием , в данном случае - радиационным переходом ядра
Ta
181
73
из состояния с энергией 615 кэВ в состояние 482 кэВ , или электроны
конверсии, соответствующие этому переходу. Сигнал от датчика Д 2 в виде
импульса длительностью τ
2
подается также на схему совпадения С. С. Таким
образом схема счета двойных совпадений выделяет события, следующие друг
за другом через промежуток времени
з
t .
Пусть в источнике Hf
181
72
происходит N
0
распадов в единицу времени.
Между первичными радиоактивными ядрами Hf
181
72
и дочерними ядрами Ta
181
73
,
находящимися в промежуточном возбужденном состоянии, реализуется
радиоактивное равновесие
γβ
2/12/1
TT >> , т.е.
γγββ
λ
λ
NN
=
. Поэтому число
отсчетов в каналах N
1
и N
2
(загрузки каналов ), регистрирующих
соответственно начальное и последующее излучение, будут равны :
,
22202
11101
εω
ε
ω
fNN
fNN
=
=
(21)
где
1
f
и
2
f
- поправки на поглощение излучения в источнике и на пути от
источника к детекторам Д 1 и Д 2,
1
ω
и
2
ω
- телесные углы регистрации
излучения. Найдем число запаздывающих совпадений . Схему распада можно
записать в виде цепочки
CBA
ba
21
λ
λ
→→
, (22)
где
1
λ
и
2
λ
- постоянные распада.
Число запаздывающих совпадений
)(
2,1
tN
в зависимости от времени
задержки импульса в канале I определяется простым соотношением
З
t
etN
λ
= )(
2,1
, (23)
где
λ
- константа распада для промежуточного состояния. В логарифмическом
масштабе зависимость (23) представляется прямой линией . Множитель А
зависит от условий регистрации излучений и от длительности импульсов в
каналах I и II (
1
τ
. и
2
τ
соответственно). С учетом (21) запишем выражение
(23) в виде
2121212102,1
),()( ωωεεττ
λ
ffeFNtN
З
t
= , (24)
                                         12
унив ибратора с п ерем енной длиной им п ульса, либо с п ом ощ ью LC цеп ей
или п утем набора коаксиальны х кабелей.
       Рассм отрим более п одробно изм ерение в рем ени ж изни м етастабильного
состояния ядра 181   73Ta для уров ня с энергией 615 кэВ . И сточ ник обы ч но
п ом ещ ают м еж ду детекторам и излуч ений. В канале I регистрируется
п ерв ич ное собы тие, в данном случ ае бета-расп ад ядра 18172 Hf (сх ем а расп ада
п рив едена на Рис.2). Л иниязадерж ки Л .З. задерж ив аетсигналотдатч ика Д 1 на
в рем я t з и п одает его в в иде им п ульса длительностью τ1 на сх ем у сов п адения
С.С. В о в тором канале регистрируется гам м а-излуч ение, св язанное с
п оследующ им собы тием , в данном случ ае - радиационны м п ерех одом ядра
  73Ta из состояния с энергией 615 кэВ в состояние 482 кэВ , или электроны
181

конв ерсии, соотв етств ующ ие этом у п ерех оду. Сигнал от датч ика Д 2 в в иде
им п ульса длительностью τ2 п одается такж е на сх ем у сов п адения С.С. Т аким
образом сх ем а сч ета дв ойны х сов п адений в ы деляетсобы тия, следующ иедруг
за другом ч ерезп ром еж утокв рем ени t з .
        Пусть в источ нике 181
                            72 Hf п роисх одит N0 расп адов в единицу в рем ени.
М еж ду п ерв ич ны м и радиоактив ны м и ядрам и 181
                                                    72 Hf и доч ерним и ядрам и 73Ta ,
                                                                                181

нах одящ им ися в п ром еж уточ ном в озбуж денном состоянии, реализуется
радиоактив ное рав нов есие T1β/ 2 >> T1γ/ 2 , т.е. λ β N β = λγ N γ . Поэтом у ч исло
отсч етов в каналах N1 и N2 (загрузки каналов ), регистрирующ их
соотв етств енно нач альноеи п оследующ ееизлуч ение, будутрав ны :
N1 = N 0 f 1ω1ε 1
                         (21)
N 2 = N 0 f 2ω 2 ε 2 ,
где f1 и f 2 - п оп рав ки на п оглощ ение излуч ения в источ нике и на п ути от
источ ника к детекторам Д 1 и Д 2, ω1 и ω 2 - телесны е углы регистрации
излуч ения. Н айдем ч исло зап азды в ающ их сов п адений. Сх ем у расп ада м ож но
зап исатьв в идецеп оч ки
   λ1     λ2
A→ B →C ,                (22)
    a      b
где λ1 и λ2 - п остоянны ерасп ада.
        Ч исло зап азды в ающ их сов п адений N1, 2 (t ) в зав исим ости от в рем ени
задерж ки им п ульса в каналеI оп ределяетсяп росты м соотнош ением
 N1, 2 (t ) = e −λt З ,         (23)
где λ - константа расп ада дляп ром еж уточ ного состояния. В логарифм ич еском
м асш табе зав исим ость (23) п редстав ляется п рям ой линией. М нож итель А
зав исит от услов ий регистрации излуч ений и от длительности им п ульсов в
каналах I и II (τ 1 . и τ 2 соотв етств енно). С уч етом (21) зап иш ем в ы раж ение
(23) в в иде
 N1, 2 (t ) = N 0 F (τ 1 ,τ 2 )e −λt З f1 f 2ε1ε 2ω1ω 2 , (24)