Способ измерения бета-нейтринных угловых корреляций при бета-распаде и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК G01T1/36 H01J49/00 

2. Способ по П.1, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерения скорости частиц отдачи, измеряют длину волны лазерного излучения, вызвавшего фпуоресценцр{ю, сравнивают ее с длиной волны, характерной для флуоресценции покоящихся частиц, и по величине доплеровскогр сдвига судят о скорости отдачи. 3„ Устройство., для измерения бета-нейтринных угловых корреляций, включающее ваккуумную камеру с радиоактивным источником, бетаспекгрометр, анализатор скорости частиц- отдачи и систему управления и накопления информации о т л и52чающееся тем, что анализатор скорости ча;стиц отдачи выполнен в виде импульсного ждущего перестраиваемого лазера и системы регистрации резонансной флуоресценции, включающей фотодиод, линию задержки, фотоумнолснтель со световодом и схему совпадений, запускающий вход ла-зера соединен с временным выходом бета-спектрометра, к первому входу схемы совпадений подключен фотоумножитель, к второму входу через линию задержки подключен фотодиод, а система управления и накопления соединена с амплитудным выходом бета-спектрометра, с выходом схемы совпадений и с входом лазера, управляющим перестройкой длины волны.

1. Способ измерения бета-нейтр инных угловых корреляций при бета-распаде, включающий одновременное измерение энергетических спектров бета-частиц и соответствующих им частиц отдачи с последующим вычислением коэффициента корреляции, отличающийся тем, что, с целью увеличения селективности, а также расширения диапазона исследуемых ядер путем регистрации частиц отдачи независимо от их заряда и энергии, частицы отдачи после бетараспада селективно возбуждают лазерным излучением, а затем регистрируют резонансную флуоресценцию и по ней судят о наличии частиц отдачи. Г

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике низких энергий и может быть использовано для исследования природы слабых взаимодействий.

Цель изобретения - увеличение селективности ядерных -частиц, расширение диапазона исследуемых ядер путем регистрации частиц отдачи независимо от их заряда и энергии у а также частиц отдачи с энергией менее 100 зВ и увеличение точности измерения скорости частиц отдачи.

Для осуществления данного способа предлагается устройство, включаю щее вакуумную камеру с радиоактивнь источником, бета-спектрометр, анализатор скорости частиц отдачи и систему управления и накопления информации ,

Предлагаемьш способ заключается в следующем.

С помощью бета-спектрометра регистрируют бета-частицу, вылетевшую из ядра при бета-распаде, и измеряют ее энергию, а затем по методу резонансной флуоресценции с учетом эффекта Доплера регистрируют и измеряют скорость частицы отдачи,

возникшей при этом же распаде.Для

этого излучение лазера с перестраиваемой длиной волны направляют в

зону, где движется частица отдачи, В этом случае, если составляющая скорости частицы, параллельная лазерному лучу, такова, что длина волны оптического перехода в электронной оболочке частицы с учетом доплеровского сдвига совпадает с длиной волны лазерного излучения, происходит резонансное поглощение лазерного фотона частицей отдачи и последующая флуоресценция, которую регистрируют с помощью фотоумножителя. Скорость частицы отдачи определяют, измеряя длину волны лазерного излучения и сравнивая ее с длиной волны, характерной для флуоресценции покоящейся частицы.

Используя законы сохранения энергии и импульса, а также данные об энергии бета-частицы и скорости частищ.1 отдачи для каждого зарегисрированного события вычисляют угол между направлениями вылета бетачастицы и нейтрино. Длину волны лазерного излучения периодически (плавно или дискретно) меняют в диапазоне, перекрывающем весь скоростной спектр частиц отдачи, и, та;ким образом, получают информацию о вероятности вьшета бета-частицы нейтрино под различными углами, т. о бета-нейтринной угловой корреляции. На чертеже представлена функцио нальная схема устройства для осуществления предлагаемого способа. Устройство содержит источник бета-радиоактивных ядер 1, вакуумную камеру 2, бета-спектрометр 3 импульсный ждущий перестраиваемый лазер 4, фотодиод 5, световод 6. фотоумножитель 7, схему совпадений 8,линию задержки 9, систему управления и накопления информации 10. Источник исследуемых бета-радио активных ядер 1 и входное окно бета-спектрометра 3 помещены в вакуумную камеру 2 и расположены на оси лазерного луча (в этом случае достигается максимальная то ность в вычислении угла между направлениями вылета нейтрино и бета частицьО -Быстрый (временной) выхо спектрометра 3 соединен с запускаю щим входом ждущего импульсного лаз ра 4. Излучение лазера 4 направлено на быстрый фотодиод Вив вакуумную камеру 2, в зону, где должна пролетать частица отдачи.Си тема регистрации резонансной флуоресценции, включающая световод 6 и фотоумножитель 7, выполнена так, чтобы собирать свет с максимальног телесного угла вокруг облучаемой зоны, но не регистрировать свет самого лазера. Выход фотоумножителя 7 подключен ко входу схемы совпадений 8, ко второму входу которой через линию задержки 9 подключен фотодиод 5. Выход схемы совпадений 8j амплитудный выход бетаспектрометра 3, а также вход лазера 4, управляющий перестройкой его длины волны, подключены к системе управления и накопления информации 10, представляющей собой, например микро- или мини- ЭВМ. Работа устройства происходит сл дующим образом. Зри распаде радиоактивного ядра в источнике 1 вылетевшая бета-части ца регистрируется спектрометром 3, и сигнал с его временного выхода за пускает лазер 4. Задержка запуска лазера должна быть такой, чтобы час тица отдачи, образовавшаяся в данно распаде, не успела вьшететь на пределы облучаемой зоны. Импульс ла- 524 зериого излучения подается на фотодиод 3, а также поступает через прозрачное окно в вакуумную камеру и облучает зону, в которой движется частица отдачи. Если частица имеет скорость в направлении на лазер, соответствующую длиной длине волны, то происходит резонансное поглощение фотона, а затем (уже после окончания лазерного импульса) переизлучение его в произвольном направлении. С помощью световода 6 свет собирается и регистрируется фотоумножителем 7 . Для уменьшения фона от случайных фотонов, а также для предотвращения регистрации лазерного излучения, рассеянного стенками вакуумной камеры, входным окном и т.п., служит схема совпадений 8,пропускающая на выход лишь те сигналы, которые регистрируются в небольшой интервал времени после лазерного импульса . Полученный таким образом сигнал дает разрешение на запись системой 10 информации от энергии соответствующей бета-частицы и о длине волны пазерного излучения, вызвавшего резонансную флуоресценцию.Эти данные необходимы для последующего вычисления искомого угла разлета бета-частицы и нейтрино. Кроме накопления указанной информации, система 10 по заданной программе изменяет длину .волны лазера 4 (непрерывно или дискретно) так, чтобы за время эксперимента перекрыть весь скоростной диапазон частиц отдачи, и, таким образом, определить вероятность разлета бета-частицы и нейтрино под различными углами. Предлагаемые способ и устройство позволяют исследовать бета-распады, в результате которых образуются не только заряженные ионы, о и нейтральные атомы отдачи, при этом энергия регистрируемьк частиц тдачи может быть сколь угодно ма- ой (в отличие от известных способа устройства), что приводит к начительному расширению класса иследуемых ядер. Кроме того, благодаH различиям в оптических спектрах егистрируются только те частицы, оторые являются продуктами данного аспада, что существенно повышает елективность и тем самым снижает

J 11824526

фон. Предлагаемый способ не исполь- ния места, где произошел бета-распад, зует времяполетной методики, а В результате возрастает точность измеряет мгновенное значение скорое- определения скорости частиц отдачи

ти частиц отдачи, и потому не дает5 следовательно, точность исследосистематических ошибок, связанных вания бета-нейтринных угловьк корс невозможностью точного определе- реляций.