Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Одним из методов тестирования (и измерения) многих альфа-излучателей является использование спектроскопии альфа-частиц . Для получения информации о методах гамма-излучения и бета-частиц см. Соответственно гамма-спектроскопию и жидкостный сцинтилляционный счет .

Экспериментальные методы [ править ]

Подсчет с использованием источника на металлическом диске [ править ]

Обычно каплю исследуемого раствора наносят на металлический диск, который затем сушат, чтобы получить однородное покрытие на диске. Затем он используется в качестве тестового образца. Если толщина образовавшегося на диске слоя слишком велика, то линии спектра уширяются в сторону меньших энергий. Это потому , что некоторые из энергии из альфа - частиц теряются при их движении через слой активного материала.

Жидкостная сцинтилляция [ править ]

Альтернативным методом является использование внутреннего жидкостного сцинтилляционного счета , когда образец смешивается с сцинтилляционной смесью. Когда затем подсчитывается световое излучение, некоторые машины записывают количество световой энергии на событие радиоактивного распада . Из-за недостатков метода жидкостной сцинтилляции (таких как невозможность обнаружения всех фотонов , может быть трудно подсчитать мутные или окрашенные образцы) и того факта, что случайное гашение может уменьшить количество фотонов, генерируемых при радиоактивном распаде, он можно получить уширение альфа-спектров, полученных с помощью жидкостной сцинтилляции. Вероятно, что эти жидкие сцинтилляционные спектры будут подвержены влияниюГауссово уширение , а не искажение, проявляющееся, когда слой активного материала на диске слишком толстый.

Альфа-спектры [ править ]

Интенсивность в зависимости от альфа-энергии для четырех изотопов , обратите внимание, что ширина линии узкая и видны мелкие детали
Интенсивность в зависимости от альфа-энергии для четырех изотопов, обратите внимание, что ширина линии широкая и некоторые мелкие детали не видны. Это для жидкостного сцинтилляционного счета, где случайные эффекты вызывают изменение количества видимых фотонов, генерируемых при альфа-распаде.

Слева направо пики связаны с 209 Po, 239 Pu, 210 Po и 241 Am. Тот факт, что изотопы, такие как 239 Pu и 241 Am, имеют более одной альфа-линии, указывает на то, что ядро способно находиться на разных дискретных энергетических уровнях .

Калибровка: MCA не работает от энергии, он работает от напряжения. Чтобы связать энергию с напряжением, необходимо откалибровать систему обнаружения. Здесь под детектором размещены различные альфа-излучающие источники известной энергии, и регистрируется полный пик энергии.

Измерение толщины тонких пленок: энергия альфа-частиц от радиоактивных источников измеряется до и после прохождения через тонкие пленки. Измеряя разницу и используя SRIM, мы можем измерить толщину тонкой фольги.

Энергетика альфа-распада: альфа-частица, или ядро 4 He, является особенно прочно связанной частицей. Это в сочетании с тем фактом, что энергия связи на нуклон имеет максимальное значение около A »56 и систематически уменьшается для более тяжелых ядер, создает ситуацию, когда ядра с A> 150 имеют положительные значения Qα для испускания альфа-частиц.

Например, один из самых тяжелых изотопов природного происхождения, 238 U (с избытком массы Δ, равным +47,3070 МэВ), распадается посредством альфа-излучения до 234 Th (Δ = +40,612 МэВ), что дает значение Q:

Qα = 47,3070 - (40,612 + 2,4249) = 4,270 МэВ

Обратите внимание, что энергия распада будет разделена между альфа-частицей и тяжелой дочерней отдачей, так что кинетическая энергия альфа-частицы будет немного меньше. Кинетическая энергия отскакивающего ядра 234 Th, образующегося при распаде 238 U, составляет ~ 0,070 МэВ. Для сохранения количества движения и энергии в этой реакции необходимо, чтобы кинетическая энергия альфа-частицы Tα была одинаковой по величине.

Кинетическая энергия испускаемых альфа-частиц может быть измерена очень точно, поэтому мы должны быть осторожны, чтобы различать значение Qα и кинетическую энергию Tα. Очень маленькую энергию отдачи тяжелой дочерней цепи очень трудно измерить, но она все еще велика по сравнению с энергиями химической связи и может привести к интересной химии. Например, дочерние ядра могут отскочить от исходного альфа-источника. Это может вызвать серьезные проблемы с заражением, если дочери сами радиоактивны. Значения Qα обычно увеличиваются с увеличением атомного номера, но изменение массовой поверхности из-за оболочечных эффектов может подавить систематическое увеличение. Острые пики около A = 214 связаны с влиянием оболочки N = 126.

Ссылки [ править ]