Способ регистрации тяжелых ядерных частиц Советский патент 1985 года по МПК G01T1/38 

О1

Од 4

00

и Изобретение относится к области экспериментальной ядерной физики и может быть использовано в физических лабораториях, занимающихся экспериментальными исследованиями деления атомных ядер. Известен способ идентификации р диоизотопов, основанньш на селекти ности фильтров по отношению к элементной принадлежности осколков де ления . Недостатками такой идентификаци осколков деления цвляются отсутствие информации о массовых числах осколков деления и значительное время фильтрации, в результате которой отсекается информация о короткоживущих изотопах. Наиболее близким по технической сущности к предложенному язляется способ регистрации нерелятивистски ядерных частиц, включающий измерен их удельной ионизации полноэнергии Е, где , ЭФФ сЗх Е где Л const, .ф эффективное зарядовое число атомного ядра, М его массовое число, согласно котор му в результате откладывания на од ной из осей плоскости многомерного анализатора c E/ofx,a на другой получают гиперболы E-/MZ: dx э принадлежащие каждому из изотопов. Недостатком данного способа иде тификации продуктов ядерных реакций является то, что равенство 2 выполняется только в диапазоне ато ных ядер от водорода до кислорода энергиями несколько МэВ и больше на нуклон. Вследствие этого принципиально невозможно идентифицировать изотопы по величине (2) с 2 большим, чем у кислорода, и с энергиями, меньшими чем несколько МэВ/нуклон, из-за ухудшения изотоп ного разрешения этого метода в результате перезарядки, нарушающего равенство (3). Так, согласно фор(3) А2 муле Бора, для тяжелых осколков спонтанного ядерного деления, имеюищх 0,5-1 МэВ/нуклон. , (4). где D consti V- начальная скорость осколка после акта деления. Тогда для них их удельная ионизация (1) ,(5) с/Е/с/хёС2 где С const. В результате исчезновения в формуле (5) зависимости от энергии осколка Б и от его массового числа л гипербола вырождается в прямую вдоль оси Е. Поэтому известным способом невозможно идентифицировать изотопы спонтанного ядерного деления. Цель изобретения - одновременная идентификация зарядовых (z) и массовых (М) чисел тяжелых юсколков спонтанного ядерного деления известного иэотопа. Цель достигается тем, что при регистрации тяжелых ядерных частиц способом, включгиощим измерение удельной ионизации этих частиц и полной их энергии, измеряют величину удельной ионизации тяжелых осколков спонтанно делящегося ядра с известным изотопным выходом, устанавливают по максимальному выходу изотопов их зарядовое число для определения универсальной константы (С) удельной ионизации тяжелых осколков , затем находят 2 осколка спонтанно делящегося известного изотопа по величине удельной иониза11;ии равной С 2 а его массовое число устанавливают по полной энергии осколка, по полной энергии делящегося ядра и по соответствующему значению М дефекту массы. Измерение величины удельной ионизации тяжелых осколков спонтанно делящегося ядра с известным изотопным выходом позволяет установить универсальную константу С по максимальному выходу изотопов. Надежность такого определения увеличивается из-за совмещения всех изотопных линий в одной. Затем устанавливается электрод со слоем исследуемого делящегося вещества. Благодаря установлению С идентифицируется по Z каждьй тяжелый осколок этого делящегося вещества по

величине измеряемой удельной ионизации, равной С . После идентификации 2 осколка устанавливается его массовое число измерением его полной кинетической энергии, а также по полной энергии делящегося ядр и по соответствующему значению М дефекту массы.

Способ реализуется следующим образом.

Берется телескоп ( - , Е) состояVdX /

щий из плоскопараллельной ионизационной камеры и поверхностно-барьеного полупроводникового детектора. Перед поверхностно-барьерным детектором со стороны инверсионного слоя размещен электрод ионизационной камеры с нанесенным на него тонким слоем делящегося вещества,за которым следует пластина из непроводящего материала с проделанными в ней коллиматорами. Вторым электродом служит золотой контакт полупроводникового детектора, который заземлен . Тяжелые осколки после коллимации, обеспечивающей минимальный разброс по пробегам, пролетают чувствительный объем ионизационной камеры и попадают в полупроводниковый детектор. Сигнал ионизационной камеры, пропорциональный величине удельной ионизации осколка, снимают с электрода со слоем делящегося вещества, на который подают высокое положительное напряжение. А сигнал, пропорциональньй величине кинетической энергии, снимают с алюминиевого контакта полупроводникового детектора, на который подают положительное смещение. После откладывания на одной из осей плоскости многомерного анализатора величины (5), регистрируемой с Е/с1х - детектором, а на другой - величины кинетической энергии осколка, регистрируемой детектором по полному поглощению, точки, принадлежащие осколкам с одним и тем же 2 , расположатся на прямой, параллельной оси энергии:

clE/Jx, . (6

Так как для каждой пары осколков, образующихся в одном акте деления, существует только одна величина дефекта массы

(7)

,-(М.М,),

1564844

где масса известного спонтанно делящегося изотопа, М и М соответственно массы тяжелого и легкого осколков, то, как следует 5 из кинематики, каждый осколок из такой пары обладает характерной для него начальной кинетической энергией:

()

(,HyH2-E,-E,(M, -,

(в) (zrNeV Е, g - Е, (М /А, g) ,

где N - число нейтронов в тяжелом осколке, Ец и - соответственно полная энергия деления известного спонтанного изотопа и кинетическая энергия тяжелого осколка. В результате прямая, ответственная за 2

осколка (6), будет разбита на отдельные группы, каждая из которых будет принадлежать только одному из изотопов. Из-за зависимости в сильной степени средней кинетической энергии пары осколков от отношения их масс, а также из-за слабой зависимости такой энергии от энергии возбуждения осколков из этой пары

0 в процессе деления наличие возбуждения осколка скажется на тонкой структуре такой группы. Универсальную константу С находят с помощью измерения величины удельной иониза-

5 ции тяжелых осколков спонтанно делящегося ядра с известным изотопным выходом. Зарядовое число для определения С устанавливают по максимальному выходу изотопов. После

0 нахождения универсальной константы С для всех тяжелых осколков в камеру помещают электрод с нанесенным на него слоем известного спонтанно делящегося изотопа и

5 определяют 2 неизвестного тяжелого осколка по величине его удельной ионизации, равной . . Затем устанавливают его массовое число по измеряемой полной энергии осколка,

0 по полной энергии спонтанно делящегося изотопа и по соответствующему АЦ.дефекту массы (8):

(M,-4M)/ (9)

так ка1Г для спонтанного деления достаточно хорошо выполняется приближенное раве;нство:

5 1156484д

Е /Е М / А ( )база детекторов (2-4 мм), с помощью

т/ .л Л/ г ко.торых реализуется такой способ,

где , Е.Д - кинетическая энергия лег-на два порядка меньше пролетной

кого изотопа.5 базы масс-сепараторов (1-2 м), ис-

Предлагаемый способ обеспечиваетпользуемых для идентификации осколодновременно идентификацию массовыхков деления. Кроме того, предлагаеи зарядовых чисел осколков спонтан-мый способ можно использовать для

но делящихся изотопов по сравнениюпоиска сверхплотных ядер среди

с прототипом. С помощью предлагаемо-Ю осколков спонтанного ядерного

го способа сдвигается измеряемая гра-деления, согласно предсказаниям

ница по времени жизни осколков де-теории. Сверхплотные ядра отления (до 10 с), которые можноличаются от обычных по масидентифицировать, так как пролетнаясе.

СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ТЯЖЕЛЫХ ЯДЕРНЫХ ЧАСТИЦ, включающий измерение удельной ионизации этих частиц и полной энергии, отличающийс я тем, что, с целью одновременной идентификации зарядовых 2 и массовых М чисел тяжелых осколков спонтанного ядерного деления известного изотопа,измеряют величину удельной ионизации тяжелых осколков спонтанно делящегося ядра с известным изотопным выходом,устанавливают по максимальному выходу изотопов их зарядовое число для определения универсальной константы С удельной ионизации тяжелых осколков, затем находят Z осколка спонтанно делящегося известнрго изотопа по величине удельной ионизации, равной CZ а его § массовое число устанавливают по полной энергии осколка, по полной энерW гии делящегося ядра и по соответствующему значению /Н дефекту массы.