Альфа-спектрометр

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

Магнитный А.-с .- вакуумный прибор, в котором испускаемые каким-либо источником a-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 a-частицы. Зависимость r от импульса р позволяет производить анализ a-частиц по энергии, так как группы вылетевших из источника a-частиц, обладающих различной энергией, после прохождения через магнитное поле собираются (фокусируются) в разных местах коллектора (детектора). В качестве детекторов a-излучения в магнитных А.-с. обычно применяются фотопластинки. Обработка результатов измерения производится путём счёта числа треков (следов a-частиц) под микроскопом.

На рис. 1 приведена схема движения a-частиц в магнитном А.-с.
Отличительная черта a-спектров - близкое расположение линий, часто сильно отличающихся по интенсивности. Так, при энергии a-частиц 5-6 Мэв линии a-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 a-спектрометрии приходится работать с очень тонкими источниками, так как слои толщиной ~ 10 г/см² уже заметно искажают форму a-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 a-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 a-частиц 1 м, светосила 2’10^-4 от полного телесного угла 4p, разрешение 7,5 кэв.
Ионизационные А.-с. при низкой разрешающей способности (25-30 кэв) имеют очень большую светосилу (близкую к 2p). 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, наполненную аргоном.
На А.-с. производится обычно не абсолютное измерение энергии a-частиц, а сравнение их энергии с энергией a-частиц, испускаемых веществом, спектр которого хорошо изучен (например, ²¹⁰Ро, который испускает a-частицы с энергией " 5,3 Мэв). Измерение энергии а-частиц может производиться также по полному пробегу a-частиц по создаваемой ими полной ионизации и др.