Модулятор интенсивности пучка поляризованных гамма-квантов Советский патент 1984 года по МПК G21K1/12 

Изобретение относится к ядерной физике и физике твердого тела, а к области мессбауэровской спектроскопии. Оно предназначено для формирования импульсных пучков гамма квантов мёссбауэровского изотопа Fe с длительностью фронтов импульсов до . Известны устройства, позволяю пще получать модулированное по интен сивности мессбауэровское излучение. Примером такого устройства может слу жить механический затвор-прерыватель стационарного пучка гамма-квантов 1 Стационарный пучок гамма-квантов падает нормально к поверхности вращающегося непрозрачно о диска, b котором сделаны радиальные прорези. В зависимости от конструкции диска и скорости его вращения можно получить модуляцию гамма-пучка с фронтами импульсов порядка 10 с, что на два порядка хуже.требуемых времен. Укорочение фронтов за счет увеличения скорости вращения диска невозможно из-за превышения предела проч ности любых материалов. Наиболее близким техническим решением к изобретению является магни электрический модулятор, содержащий резонансный фильтр, обогащенньй изо iTonoM Fe , и управляющее устройств Гамма-кванты от мессбауэровского ис точника, движущегося с постоянной скоростью, проходят через металлическую фольгу, представляющую собой резонансный поглотитель. Фольга рас положена между полюсами-ттостойнного магнита, и по ней пропускается ток. Взаимодействие тока с лолем приводит фольгу в движение. При этом пучок оказывается перекрытым (происхо дит сильное резонансное поглощение) при определенной скорости движемяя фольги относительно источника квантов. Необходимая модуляция долткна достигаться за счет изменения скорости относительного движения по сп циальному закону. Эта задача кажется проблематичной как по принципиальным, так и по техническим сообра жениям, так как достижение быстродействия 10 с с помощью механического устройства не представляетсл возможным. Целью изобретения является повышение быстродействия модулятора мес сбауэровского излучения. Для достижения указанной цели в модуляторе интенсивности пучка поляризованных гамма-квантов, содержащем резонансный фильтр, обогащенный изотопом Fe, и управляющее устройство, резонансный фильтр выполнен из кристалла , ,обладающего малой инерционностью изменения направления намагниченности, а управляющее устройство содержит полосковую линию, катушки Гельмгольца и генератор перемагничивающих импульсов. Кристалл ВО является слабым ферромагнетиком, в .котором, как показывает эксперимент, легко практически безинерционно (за время порядка ) может изменяться направление намагниченности в плоскости (111) в соответствии с изменением направления внешнего магнитного поля, а следовательно, изменяются и условия на резонансное поглощение гамма-квантов. Перемагничивание кристаллов , за времена порядка осуществляется . в импульсных магнитных полях величиной порядка 5Э. На фиг. 1 представлена схема модулятора интенсивности пучка поляризованных мессбауэровских гамма-квантов Fe ; на фиг. 2 - диагралты его работы. Предлагаемый модулятор содержит пучок гамка-квантов 1, гаммаквантою-кристалл Fe -ВО 2, помещенный в перемагничивающее устройство, состоящее из гюлосковой линии 3 и катушек Гельмгольца 4, соединенное с .генератором 5 перемагничивающих импульсов ;;, Устройство работает следующим образом. Пучок гамма-излучения мессбауэровского изотопа , поляризованного, например, в плоскости рисунка (вектор поляризации п), падает на кристалл , имеющий форму пластины, перпендикулярно его поверхности (поверхность совпадает с кристаллографической плоскостью (111). Энергия гамма-квантов такова, что совпадает с одним из ядерных резорга сов в , для которого изменение магнитного квантового числаДт 0. Катуш-ки Гельмголь ца создают постоянное магнитное поле Нд , направленное- так же, как и вектор поляризации Ъ, Оно необходимо для перевода ;сристалла в однодоме.нное состояние намагниченностк. 3 этом случае поля на ядрах Ре

ориентированы в плоскости кристалла и перпендикулярна Ь . В таком состоянии не происходит взаимодействия гамма-квантов с ядрами. Чтобы. произошло закрывание пучка за время порядка 10 с, нужно изменить направление намагниченности кристалла за такое же время. Направление намагниченности изменяется импульсным магнитным полем , перпендикулярным Н , которое создается при пропускании тока Jp через полосковую линию. Импульсы тока вырабатьгоаются генератором перемагничивающих импульсов. Диаграммы работы модулятора изображены на фиг. 2. Следует- отметить, что предлагаемое устройство может быть использовано для модуляции излучения, имеющего произвольную эллиптическую поляризацию. . В этом случае пучок должен падать . под углом к поверхности кристалла, отличным от 90°, импульсное магнитное поле должно прилагаться в направлении, противоположном iT , а энергия гамма-квантов должна отвечать ядерным резонансам в кристалле с Дтп ±М .

Таким образом, предложенное устт ройство реально дает возможность формировать импульсы мессбауэровских квантов Fe с длительностью фронтов порядка . При этом энергетические затраты на приведение в действие этого устройства на порядок меньше тех, которые требуются для работы аналогичных известных устройств.

МОДУЛЯТОР ИНТЕНСИВНОСТИ ПУЧКА ПОЛЯРИЗОВАННЫХ ГАММА-КВАНТОВ, содержащий резонансный фильтр, обот гащенный изотопом Fe , и управляющее устройство, отличающийс я тем, что, с целью повьшения быстродействия, резонансный фильтр выполнен из кристалла Fe ВО,, обладающего малой инерционностью изменения направления намагниченности, управляющее устройство содержит полосковую линию, катушки Гельмгольца и генератор перемагничивающих импульсов.

1р ffp