лучении сверхпроводиика ионизирующим излучением. А также тем, что в качестве акустически проводящей среды используют сверхпроводники с сильной связью. Звуковая волна при прохождении через металлы взаимодействует с ними посредством следующих механизмов: рассеяние звука решеткой, рассеяние звука на свободных электронах, поглощение звука, При температурах значительно меньщих, чем дебаевская (-100 К) температура, вероятность рассеяния звуковой волны рещеткой обычно меньше, гаем вероятность рассеяния ее электронами; в свою очередь, сечение поглощения звука свободными электронами превыщает сечение рассеяния электронами в - 10 раз (в рассматриваемой области низких температур), Сильное затухание ультразвуковой волны, связанное с электронами проводимости, приводит к тому, что при переходе материала в сверхпроводящее состояние наблюдается резкое уменьщение поглощения звука с понижением температуры ниже Тк - температуры перехода в сверхпроводящее состояние. Это связано с тем, что если в нормальном металле возможен пропесс поглощения фонона (кванта звукового колебания) ультразвуковой волны любой частоты, то в сверхпроводнике соответствующий процесс рождения фононом пары возбуждений при оказывается возможным только в случае, когда энергия фонона не меньще порогового значения, равного 2Д(Г), где Йсо - энергия кванта звуковой волны; нормированная постоянная Планка; со -частота звуковой волны; 2A,(7j - удвоенная величина щели в энергетическом спектре нормальных электронов. При Йю 2АСГ) ультразвуковая волна поглощается лищь нормальными электронами, находящимися вне конденсата куперовских пар, количество которых резко падает с уменьшением температуры ниже Г. Отнощение коэффициентов поглощения звука в сверхпроводящем (s) и нормальном состояниях (7„) описывается следующей формулой , /)(2А(Г). l-i-exp() Наиболее сильное изменение коэффициента поглощения звука наблюдается в сверхпроводниках с сильной связью, таких как ниобий, свинец. Так, если в обычном случае коэффициент в формуле
гу/.
7
к
I. Способ акустического детектирова65 ния ионизирующего излучения, заключаюравен а 3,0б, то для свинца а 4, что и определяет более резкое убывание затухания ультразвука с понижением температуры ниже ГкПоглоп1,еаие энергии ионизирующего излучения сверхпроводником приводит к образованию нормальных электронов за счет разрушения куперовских пар и разогрева решетки, локальный разогрев решетки, в свою очередь, приводит к образованию нормальных электронов. В результате увеличивается коэффициент поглощения звука в области трека. Расчеты показали, что при прохождении альфа-частицы с энергией 1 МЗВ через ниобий, находящийся в сверхпроводящем состоянии при Г 4,2 К, коэффициент поглощения звука в треке увеличивается больше, чем .15 раз. Один из вариантов устройства, реализующего данный способ, приведен на чертеже. Детектор состоит из сверхпроводящего материала цилиндрической формы 1 (например, ниобия), на торцах которого расположены пьезоэлектрические датчики 2 и 3, один из которых выполняет функцию источника звуковых колебаний (2), BTO-I рой - приемника (3). Детектор монтируется на хладопроводе 4, который осущеCTBvTHeT тепловой контакт детектора со Степками криостата 5, погруженного в жндкий гелий. Рабочая температура детектора . Звуковые колебания частотой Гц генератора 6 через датчик 2 поступают в объем сверхпроводника. При (Т) звуковая волна проходит через сверхпроводник без поглощения и поступает на приемник 3. При попадании ионизируюц1его излучения в сверхпроводник, происходит резкое повышение числа нормальных электронов в треке и, соответственно, коэффициента. Это приводит к модуляции интенсивности звуковой волны, поступающей в датчик 3, что и является сигпалом о попадании излучения в детектор. Полезный сигнал проходит через буферный каскад 7, который согласует пизкоомное выходное сопротивление детектора с высокоомным входным сопротивлением спектрометрического тракт1а. В спектрометрическом тракте 8 проводится обычная обработка полезного сигнала до параметров, необходимых для работы амплитудного анализатора 9. Использование предлагаемого изобретения обеспечивает расщирение энергетического диапазона регистрации ионизирующего излучения в сторону низких энергий по меньшей мере в 10 раз по сравнению с прототипом. Формула изобретения
--.щийся в том, что звуковой сигнал от внешнего источника нронускают через акустичесзки проводящую среду, облучают среду детектируемым излучением и . измеряют
степень искажения звукового сигнала, о тличающийся тем, что, с целью расширения энергетического диапазона детектирования, в качестве среды используют материал в сверхпроводящем состоянии в измеряют изменения интенсивности звуко:лзой волны в результате облучения.
2. Способ акустического детектирования по п. I, отличающийся тем, что в качестве акустически проводящей среды используют сверхпроводники с сильной связью. L
Источники информации, принятые во внимание при экспертизез
1.Калиниченко А. И. и Ладурик-Эльцуфин В. Т., ЖЭТФ, 1973, т. 65, с. 12.
2.Патент США № 3991313, опубл. 1976
(прототип)..: .
