Способ регистрации тяжелых ядерных частиц

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)4 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМ рных г.а апйгеасгхМеСЬ,ерени ищ и й- менОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Объединенный институт ядисследований(56) Патент ФРГ В 1769289,кл. В 01 Э 59/30, 1967.Саг 1 Е, Апйегзоп еСа 1 81 шцпеоцз пцс 1 Ые:Ыеп 11 йдсаоп.епегяу шеазцгешепС ой пцс 1 еагоп ргойцсз. Яцс 1. Лпзг. апй13, 238, 196 1.(54)(57) СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ТЯЯДЕРНЫХ ЧАСТИЦ, включающий измудельной ионизации этих частиполной энергии, о т л и ч а юс я тем, что, с целью одновр 801156484 ной идентификации зарядовых 7 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 находятосколка спонтанно делящегося известного изотопа по величине удельной ионизации, равной СЕ , а его массовое число устанавливают по полной энергииосколка, по полной энергии делящегося ядра и по соответствующему значению Я дефекту мас(3) эфф 50 Изобретение относится к области экспериментальной ядерной физики и может быть использовано в физических лабораториях, занимающихся экспериментальными исследованиями деления атомных ядер.Известен способ идентификации радиоизотопов, основанный на селективности фильтров по отношению к элементной принадлежности осколков деления.Недостатками такой идентификации осколков деления являются 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 являетсяспособ регистрации нерелятивистскихядерных частиц, включающий измерениеих удельной ионизации - и полнойсЕдхэнергии Е, где где= сопя,ф - эффективноезарядовое число атомного ядра, Эего массовое число, согласно которому в результате откладывания на одной из осей плоскости многомерногоанализатора дЕх,а на другойполучают гиперболы дЕЕ-,Ч 2. ) (2) сРх Мф принадлежащие каждому из изотопов.Недостатком данного способа идентификации продуктов ядерных реакций является то, что равенство выполняется только в диапазоне атомных ядер от водорода до кислорода сэнергиями несколько МэВ и большена нуклон. Вследствие этого принципиально невозможно идентифицировать изотопы по величине (2) сбольшим, чем у кислорода, и сэнергиями, меньшими чем несколькоМэВ/нуклон, из-за ухудшения изотопного разрешения этого метода в результате перезарядки, нарушающегоравенство (3). Так, согласно формуле Бора, для тяжелых осколковспонтанного ядерного деления,имеющих 0,5-1 МэВ/нуклон,где Э = сопят; Ч - начальная скорость осколка после акта деления.Тогда для них их удельная ионизация (1) где С= сопя. В результате исчезновения в формуле (5) зависимости от энергии осколка Е и от его массового числа М гипербола вырождается в прямую вдоль оси Е, Поэтому известным способом невозможно идентифицировать изотопы спонтанного ядерного деления.Цель изобретения - одновременная идентификация зарядовых (2) и массовых (М) чисел тяжелых осколков спонтанного ядерного деления известного изотопа.Цель достигается тем, что при регистрации тяжелых ядерных частиц способом, включающим 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 ионизации равной С 2 , а его массовое число устанавливают по полной энергии осколка, по полной энергии делящегося ядра и но 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 Е каждьгл тяжелый осколок этого делящегося вещества по1 О Так как для каждой пары осколков,образующихся в одном акте деления,существует только одна величинадеФекта массы 55 величине измеряемой удельной ионизации, равной С 2, После идентификации 2 осколка устанавливается его массовое число измерением его полной кинетической энергии, а так же по полной энергии делящегося ядра и по соответствующему значению М деФекту массы.Способ реализуется следующим образом.Берется телескоп"Е , Е состоя"сЗхщий из плоскопараллельной ионизационной камеры и поверхностно-барьерного полупроводникового детектора. Перед поверхностно-барьерным детектором со стороны инверсионного слоя размещен электрод ионизационной камеры с нанесенным на него тонким слоем делящегося вещества,за20 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 ка 30 меры, пропорциональный величине удельной ионизации осколка, снимают с электрода со слоем делящегося вещества, на который подают высокое положительное напряжение. А сигнал, З 5 пропорциональный 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 ЫЕ (дХ - 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:50с 3 Есх, - -С 2(6) где Мя - масса известного спонтанно делящегося изотопа, М и ЛЛл - соответственно массы тяжелого илегкого осколков, то, как следуетиз кинематики, каждый осколок изтакой пары обладает характерной длянего начальной кинетической энергией:(уд.дм -щЕ д,. (М /Мь )в) (+не)"ьЙе ие Е.т е (те( ле) где Я - число нейтронов в тяжелом осколке, Ер и Г - соответственно полная энергия деления известного спонтанного изотопа и кинетическая энергия тяжелого осколка. В результате прямая, ответственная за 7 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 в процессе деления наличие возбуждения осколка скажется на тонкой структуре такой группы. Универсаль" ную константу С находят с помощью измерения величины удельной ионизации тяжелых осколков спонтанно делящегося ядра с известным изотопным выходом. Зарядовое число для определения С устанавливают по максимальному выходу изотопов. После нахождения универсальной константы С для всех тяжелых осколков в камеру помещают электрод с нанесенным на него слоем известного спонтанно делящегося изотопа и определяютнеизвестного тяжелого осколка по величине его удельной ионизации, равной,С 2 З, Затем устанавливают его массовое число по измеряемой полной энергии осколка, по полной энергии спонтанно делящегося изотопа и по соответствующему М деФекту массы (8):Е -ЕМ = " т (М-М 1т ЕЯ (итак как для спонтанного деления достаточно хорошо выполняется приближенное равенство:1156484 се. Составитель С, КондратенкоРедактор Л. Письман ТехредС,Мигунова Корректор Л, Бескид Заказ 6646/4 Тираж 747 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 где , Ю., - кинетическая энергия легкого изотопа.Предлагаемый способ обеспечивает одновременно идентификацию массовых и зарядовых чисел осколков спонтанно делящихся изотопов по сравнению с прототипом. С помощью предлагаемого способа сдвигается измеряемая граница по времени жизни осколков деления (до 10с), которые можно идентифицировать, так как пролетная база детекторов (2-4 мм), с помощьюкоторых реализуется такой способ,на два порядка меньше пролетнойбазы масс-сепараторов (1-2 м), используемых для идентификации осколков деления . Кроме того, предлагаемый способ можно использовать дляпоиска сверхплотных ядер среди 10 осколков спонтанного ядерногоделения, согласно предсказаниямтеории, Сверхплотные ядра от личаются от обычных по мас