Альфа-спектрометр

        прибор для измерения энергии α-частиц, испускаемых радиоактивными ядрами (см. Альфа-распад). Принцип действия А.-с. основан либо на магнитном анализе α-частиц (магнитные А.-с.), либо на исследовании их ионизующего действия (ионизационные камеры).

         Магнитный А.-с .— вакуумный прибор, в котором испускаемые каким-либо источником α-частицы проходят через магнитное поле, перпендикулярное направлению их движения, отклоняясь под действием этого поля на различные углы, в зависимости от того, какова величина их энергии.

         Траектории заряженных частиц, движущихся в однородном поперечном магнитном поле, представляют собой окружности. Радиус окружности г, импульс частиц р и магнитная индукция В связаны между собой соотношением ср/е = Br, где с — скорость света, е — заряд α-частицы. Зависимость r от импульса р позволяет производить анализ α-частиц по энергии, так как группы вылетевших из источника α-частиц, обладающих различной энергией, после прохождения через магнитное поле собираются (фокусируются) в разных местах коллектора (детектора). В качестве детекторов α-излучения в магнитных А.-с. обычно применяются фотопластинки. Обработка результатов измерения производится путём счёта числа треков (следов α-частиц) под микроскопом.

         На рис. 1 приведена схема движения α-частиц в магнитном А.-с.

         Отличительная черта α-спектров — близкое расположение линий, часто сильно отличающихся по интенсивности. Так, при энергии α-частиц 5—6 Мэв линии α-спектра отстоят иногда друг от друга всего на 20—30 кэв, т. е. всего на 0,1—0,2% по импульсу, причём интенсивность одной из линий может в десятки и даже в сотни раз превосходить интенсивность соседней. Поэтому А.-с. должны обладать очень высокой разрешающей способностью (способностью разделять близкие линии спектра). С другой стороны, в α-спектрометрии приходится работать с очень тонкими источниками, так как слои толщиной Альфа-спектрометр 10 г/см² уже заметно искажают форму α-линий. Таким образом, А.-с. должны представлять собой приборы, приспособленные для исследования слабых активностей. Магнитные А.-с. обладают очень высоким разрешением и очень небольшой светосилой (величиной рабочего телесного угла, в котором расположены траектории α-частиц). Они применяются для исследования ядер с периодом полураспада <10⁵—10⁶ лет.

         На рис. 2 приведена схема одного из современных магнитных А.-с. (вертикальный разрез). Масса прибора 4,5 т, диаметр средней траектории α-частиц 1 м, светосила 2•10^-4 от полного телесного угла 4π, разрешение 7,5 кэв.

         Ионизационные А.-с. при низкой разрешающей способности (См. Разрешающая способность) (25—30 кэв) имеют очень большую светосилу (См. Светосила) (близкую к 2π). С их помощью можно исследовать долгоживущие ядра и ядра новых элементов, даже если число этих ядер составляет всего несколько десятков. Ионизационный А.-с. обычно представляет собой импульсную ионизационную камеру (См. Ионизационная камера), наполненную аргоном.

         На А.-с. производится обычно не абсолютное измерение энергии α-частиц, а сравнение их энергии с энергией α-частиц, испускаемых веществом, спектр которого хорошо изучен (например, ²¹⁰Ро, который испускает α-частицы с энергией ≈ 5,3 Мэв). Измерение энергии а-частиц может производиться также по полному пробегу α-частиц по создаваемой ими полной ионизации и др.

        

        Рис. 1. Схема движения α-частиц с различной энергией в магнитном α-спектрометре (магнитное поле перпендикулярно плоскости чертежа).

        

        Рис. 2. Вертикальный разрез магнитного α-спектрометра (схема): 1 — сердечник; 2 и 3 — крышки; 4 и 5 — полюсные наконечники; 6 — катушка; 7 и 8 — латунные цилиндры, образующие стенки вакуумной камеры; 9 — вакуумная камера; 10 — источник; коллектор не попадает в разрез.