Способ измерения потерь энергии в бинарных ядерных реакциях

 

Изобретение относится к технике эксперимента в области ядерной физики и может быть использовано для изменения энергии уровней продуктов бинарных ядерных реакций. Целью изобретения является расширение области применения известного магнитного анализа импульсов заряженных частиц путем обеспечения возможности измерения потерь энергии в ядерных реакциях по продуктам реакций, вылетающим из мишени по направлению пучка бомбардирующих частиц. Способ заключается в следующем. Пучок бомбардирующих ионов разделяется по импульсу в первом анализаторе 1. Эти ионы взаимодействуют с мишенью 3 и продукты реакции направляются во второй анализатор 2. Для исключения побочного диспергирования продуктов ядерных реакций, обусловленного немоноэнергетичностью бомбардирующих частиц, в случае эмиссии продуктов реакции в направлении пучка первичных частиц осуществляют поворот второго магнитного анализатора вокруг входного прямолинейного участка его оптической оси на угол, определяемый геометрией анализаторов и природой ядерной реакции. 1 ил.

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 01 3 49/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4292532/24-21 (22) 03.08,87 (46) 23.09.90.Бюл. ¹ 35 (71) Объединенный институт ядерных .исследований (72) Н.И.Тарантин (53) 621.384 (088.8) (56) Тарантин Н.И. Магнитные статические анализаторы заряженных частиц. — M., 1986, с.47.

Rev. Sci. Instrum., 1959, v,30, № 6, р. 415-418. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ

В БИНАРНЫХ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЯХ (57) Изобретение относится к технике эксперимента в области ядерной физики и может быть использовано для иэ" менения энергии уровней продуктов би" нарных ядерных реакций. 1елью изобретения является расширение области применения известного магнитного анаЛ 1 1 4 26 А1 лиза импульсов заряженных частиц путем обеспечения воэможности измерения потерь энергии в ядерных реакциях по продуктам реакций, вылетающим из мишени по направлению пучка бомбардирующих частиц. Способ заключается в следующем. Пучок бомбардирующих ионов разделяется по импульсу в первом анализаторе 1, Эти ионы взаимодействуют с мишенью 3 и,продукты реакции направляются во второй аналиэат6р 2.

Для исключения побочного диспергиро" вания продуктов ядерных реакций,обусловленного немоноэнергетичностью бомбардирующих частиц, в случае эмиссии продуктов реакции в направлении пучка первичных частиц осуществляют поворот второго магнитного анализатора вокруг входного прямолинейного участка его оптической оси на угол, опрелеляемый геометрией анализаторов и природой ядерной реакции. 1 ил.

3 1! 594626 . 4

Изобретение относится к методике измерения потерь энергии в бинарных ядерных реакциях и может быть использовано для измерения энергии уров- 5 ней возбуждения ядер, образующихся в этих реакциях.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей магнитного анализа импульсов заряжен- 1ð ных частиц путем обеспечения возможности измерения потерь энергии в ядерных реакциях по продуктам реакций, вылетающим из тонкой мишени по направлению пучка бомбардирующих 15 частиц.

На чертеже изображено устройство, реализующее предлагаемый способ, аксонометрия. устройство содержит первый диполь- 2р ный магнитный анализатор 1, за которым расположен второй дипольный магнитный анализатор 2, между ними помещена тонкая мишень 3, второй магнитный анализатор снабжен пово- 25 ротным устройством 4, при этом за вторым анализатором 2 расположен детектор 5 продуктов ядерных реакций.

На чертеже представлен случай измерения потерь энергии в ядерной реакции по вторичным продуктам, вылетающим по направлению пучка 6омбардирующих мишень частиц (8 = О). Neдианные плоскости магнитных анализаторов 1 и 2 расположены вертикально.

Пучок бомбардирующих ионов, ускоренных, например, на циклотроне с разбросом энергии 2-3Х преобразуется дипольным магнитным,.анализатором 4р

1 по типу "параллели в точку" в радиальном и аксиальном сечениях и диспергируется по импульсам в направлении у в плоскости мишени З.ука-. занное преобразование пучка обеспе- 45 чивается, например, дипольным магнитным анализатором с однородным полем и параметрами ф = 90 ; f>=

23,7 . Продукты ядерных реакций, вылетающие из мишени по нап- 5р равлению первичного пучка в пределах некоторого углового раствора (+0,1 рад в двух сечениях), аксептируются вторым магнитным анализатором 2, обеспечивающим преобразова" ния пучка по типу "точка в точку" ! в. радиальном и аксиальном сечениях, и также диспергируются по импульсам, но в направлении у в плоскосу+/Roe Y у (YM 4

+ Yg р ) (R „ /R ) cos ) I — Z f5 (Ко, /R02 ) siil V 3

+ 7 р (д F + cP ) Z 4./R 2 z f(Y d Ä o(+ Yg 4)(о / 02) Е/ь /ь (R 01 /Ро е ) соз Y j ° (2) где g, р начальные значения углов наклона траектории частицы к оптической оси первого анализатора соответственно в радиальном и аксиальном сечениях;

,(,р,Р

Z, Z коэффициенты линейных преобразований координат частицы в зависимости от начальных коордиav2 нат Y ( до(, 3> 2 ф а °

84, . У5 и так далее (дополнительные индексы "1" и

"2" при указанных символах указывают порядковые номера анализаторов в спектрометре потерь энергии); радиус кривизны оптической оси анализатора; угол между медианными плоскостями второго и первого анализатора; ти детектора 5. Укаэанное преобразованне пучка производит, например, дипольный магнитный анализатор с однородным полем и параметрами ф = 90 ;

Я, = Я = 26,6 . Медианная плоскость второго магнитного анализатора 2 (направления у и у ) с помощью

f устройства 4 повернута на угол у по отношению к медианной плоскости первого анализатора 1 (направления у иу).

Зависимость значений координат частицы у и 7. в плоскости детектора 5 от начальных значений координат определяется следующими формулами: дР P. — --- / -- - где Р1

ДР Р

1ю 3 3

P — импульсы первичных и вторичных частиц, . (это соотношение,используя законы сохранения энергии и импульса, можно выразить через A,A

A>ю А, Q и Е).

В формулах (1) и (3) учтено,что для рассматриваемых преобразований пучка частиц

=к, =, =к

Из формулы (1) следует, что при выполнении условия

= О.

cos (y = -Yg F . R /У YgR (3) зависимость координаты у продукта 5Q ядерной реакции на детекторе 5 от разброса импульсов I, первичных частиц исчезает и диспергирование продуктов реакции обусловлено только их дисперсностью J, зависящей от величин Q u F.. Радиальная ширина фокуса пучка продуктов реак-.ции на детекторе 5 определяется при этом формулой

5 .159462

Р = ЛР1/Р— относительная дис-.

1 персность бомбардирующих частиц по импульсам;

I, = ДРз/Р -- подлежащая измерению относительная дисперсность продуктов ядерных реакций по импульсам, обусловленная поглощением в реакции энергии

Q и возбуждением Е продуктов бинарной ядерной реакции А т + A z = A +

+ А, где А — массовые числа компонентов бинар- 15

F (A A A ной реакции

У ЯФ Я1 я),ф — относительная дис

4 .1 лерсность продуктов ядерных реакций, обусловленная дисперсностью о бомбардирующих частиц, которая вычисляется исходя из кинематики ядерной реакции и законов сохранения импульсов и энергии числень но F может быть определена экспериментально или по формуле F

Луо/ 01 (У d" (Ко /Ro)cosp т

3 dp>(R î /R î ) sing J, (4) характерной для итогового преобразования пучка по типу параллели в точку . Аксиальная ширина фокуса пучка продуктов реакции, как следует из формулы (2), равна

dZ /R„= Rz ((Yd л/,+

+ ip дХ) х (R,/R )si y

/ Р (R „R î ä ) cps y j. (5)

Из формул (4) и (5) следует,что вторым анализатором частично неисключенное проявление первичной дисперсности продуктов реакции

2 ренню фокуса пучка в аксиальном направлении Z и не ухудшает paspeшающей способности. Разрешающая способность спектрометра при применении предлагаемого способа равняется " (. t

R = Yp R /c3y< и не зависит от разброса энергии бомбардирующих частиц.

Таким образом, предлагаемый способ измерения потерь энергии в бинарных ядернык реакциях за счет дополнительного поворота второго магнитного анализатора вокруг входного прямолинейного участка его оптической оси позволяет расширить область применения магнитного спектрометра при изучении бинарных ядерных реакций за счет обеспечения возможности измерения потерь энергии по продуктам реакций, вылетающим по направлению пучка бомбардирующих частиц. Этим расширяются область исследований бинарных ядерных реакций на малые углы эмиссии продуктов и класс возможных для прецизионного излучения бинарных реакций.

Формула изобретения

Способ измерения потерь энергии в бинарных ядерных реакциях, включающий диспергирование первичных частиц магнитным анализатором, бомбардировку мишени первичными частицами, измерение спектра импульсов вторичных продуктов ядерных реакций вторым

1594626 магнитным анализатором, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности анализа вторичных продуктов, вылетающих по направлению пучка бомбардирующих частиц, осуществляют поворот второго магнитного анализатора вокруг входног о прямолинейного участка его оптической оси на угол ), выбираемый из соотношения вым и вторым анализаторами; радиусы кривизны оптических осей

oi . о7 анализаторов,м; 1 — коэффициент увеличения изображения вторым анализатором;

cosy YI F К, /7 YI )

2 Ой У2 Л,01% где У р, У,р — коэффициенты дис- 15 пергирования заряженных частиц пергде Р, Р— импульсы первичных и вторичных частиц, Составитель В, Кащеев

Техред Л.Олийнык

Редактор И.Горная

Корректор M,Ìàêñèìèøèíåö

Заказ 2835 Тираж 396 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101