Ядерные реакции под действием фотонов

Обычные методы анализа недостаточно чувствительны для обнаружения следовых количеств примесей в веществах. При проведении анализа этими методами часто сталкиваются с проблемой холостых определений (разд. 8.3). Для определения следовых количеств примесей в веществе целесообразно применять метод активационного анализа, обладающий высокой чувствительностью. Этот метод основан на превращении определяемых примесей при помощи ядерных реакций в радиоактивные нуклиды с последующим количественным определением их активности. Из множества ядерных реакций для проведения активационного анализа практически пригодны только реакции с участием нейтронов, протонов, дейтронов, тритонов, а-частиц й фотонов. Для объяснения сущности метода допустим, что речь идет об однородном веществе, содержащем реакционноспособные ядра и в течение определенного промежутка времени подвергающемся действию потока нейтронов или заряженных частиц. Число образовавшихся радиоактивных нуклидов М пропорционально потоку нейтронов Ф, числу реакционноспособных ядер N и эффективному сечению захвата о ядерной реакции [c.309]

В ядерных реакциях действует ряд законов сохранения. Сумма полной массы, выраженной в терминах энергии с помощью соотношения А = = с А г , и кинетических энергий всех участвующих в реакции частиц сохраняется. Таким образом, из измерений кинетических энергий частиц, участвующих в реакции, можно вычислить изменение массы, или наоборот. Кроме того, количество движения всей системы должно оставаться постоянным в течение реакции. Количество движения фотона равно —, [c.730]

Предметом ядерной химии являются реакции, в которых происходит превращение элементов, т. е. изменение ядер их атомов. Самопроизвольный распад радиоактивных атомов, рассмотренный выше, представляет собой ядерную реакцию, в которой исходным является одно ядро. Известны и другие реакции, в которых с ядром реагируют протон р, дейтрон (ядро атома дейтерия Н) й, альфа-частица а, нейтрон п или фотон у (обычно гамма-лучи). Удалось вызвать атомные превращения и под действием очень быстрых электронов. Вместо а-частиц (ядер Не) иногда используют ядра более легкого изотопа гелия Не. В последнее время все шире применяют для бомбардировки атомных ядер ускоренные ядра более тяжелых элементов вплоть до неона. [c.581]

Общее описание метода. Под активационным анализом понимают определение стабильных нуклидов или элементов по радиоактивности продуктов их взаимодействия (ядерных реакций) с бомбардирующими частицами. Различают два основных вида активационного анализа 1) активационный анализ под действием нейтронов (нейтронный активационный анализ) и 2) активационный анализ под действием жёстких фотонов (гамма-активационный анализ). Существует и третий вид — активационный анализ на заряженных частицах, однако он используется редко из-за высокой стоимости облучения на циклотронах. [c.109]

В некоторых случаях нейтронный активационный анализ оказывается недостаточно эффективным из-за образования при облучении короткоживущих радионуклидов или же, наоборот, очень долгоживущих или даже стабильных ядер. В этом случае используют активационный анализ под действием фотонов большой энергии. Образование таких фотонов происходит после торможения пучка ускоренных электронов на мишени из вольфрама или молибдена. При облучении пучком таких тормозных фотонов мишени из исследуемого материала происходит реакция ядерного фотоэффекта Х (7, п) Х. Продуктом этой реакции является нейтронно-дефицитное ядро X, которое распадается либо с испусканием позитрона, либо с захватом электрона. Как правило, в результате распада получаются ядра в возбуждённом состоянии, испускающие один или несколько гамма-квантов. По этой причине определение активности продуктов реакции обычно проводят по гамма-активности на гамма-спектрометрах. [c.110]

Искусственно ядерные реакции вызывают бомбардировкой ядра-мишени (исходного ядра) частицами достаточно высокой энергии (многие миллионы электронвольт). К их числу относятся нейтроны, протоны, ядра атомов гелия (а-частицы), дейтерия и др. В настоящее время на мощных ускорителях частиц достигают десятки миллиардов эВ на частицу и доводят до высоких энергий также ядра более тяжелых элементов, например неона. Могут действовать и фотоны (фотоядерные реакции) (см. пример ниже). Ядерная реакция происходит самопроизвольно, если исходное ядро неустойчиво (радиоактивный процесс). [c.20]

Ядерные реакции записываются при помощи уравнений, подобных обычным химическим. В качестве примера рассмотрим превращение ядра одного из изотопов цинка в изотоп меди действием у-фотонов высокой энергии [c.20]

Получение потоков заряженных частиц осуществляется в различного типа ускорителях. При этом с помощью ускорителей могут быть осуществлены самые разнообразные ядерные реакции и получены радиоактивные изотопы большинства химических элементов. Все реакции с заряженными частицами являются пороговыми. Сечение реакций является функцией энергии частиц. В циклотроне в качестве бомбардирующих частиц используют а-частицы, протоны, дейтроны, в специальных циклотронах — ионы более тяжелых элементов с, Ю, и др. В зависимости от рода бомбардирующих частиц и их энергии могут протекать реакции а, п а,р-, р,щ р,а с1,п й,р й,а С,Хп и т. п. В результате действия дейтронов на литиевую или бериллиевую мишень в циклотроне получают потоки быстрых нейтронов, которые вызывают реакции п, р п, а и п, 2п. В бетатроне в результате торможения потока быстрых электронов образуется поток фотонов высокой энергии, под действием которых может протекать реакция у, [c.241]

Часто пользуются сокращенными записями ядерных реакций в такой последовательности исходное ядро, скобка, действующая частица , выбрасываемая (вторичная) частица, скобка, получающееся ядро. В сокращенных записях обозначают р — протон, п — нейтрон, d — дейтрон, а — а-частица, - — электрон, + (иногда е+) —позитрон, у — у Фотон. Нижние индексы обычно не указываются — они легко устанавливаются по таблице Менделеева (этот индекс у всех изотопов данного элемента одинаков и численно равен порядковому номеру элемента в таблице). [c.20]

Наибольшее распространение получил активационный анализ на нейтронах. Связано это с тем, что имеются мощные источники нейтронов — ядерные реакторы, плотность потока нейтронов в которых составляет 10 10 нейтронов/(с см ), а в некоторых реакторах достигает 1015 нейтронов/(с см ). Однако в активационном анализе применяются и другие источники нейтронов 1) изотопные источники, в которых протекает реакция (а, п) а источником альфа-частиц являются изотопы 210ро, 238рц др. 2) нейтронные генераторы, в которых нейтроны образуются в результате ядерного фотоэффекта под действием жёстких тормозных фотонов и 3) источники на основе претерпевающего [c.109]

Ядерной реакцией называется процесс взаимодействия ядра с другим ядром, элементарной частицей или фотоном, который длится в течение времени порядка сек или меньше и результатом которого является образование одного или нескольких новых ядер (и, возможно, других частиц). Большинство исследованных до настоящего времени ядерных реакций — это реакции между ядром и легкой частицей (нейтрон, протон, дейтрон, тритон, а-частица, электрон, мезон, фотон), приводящие к образованию ядра другого элемента и вновь одной или более легких частиц. Основным исключением из этого правила являются реакции деления и реакции, протекающие под действием тяжелых ионов (Li, Ве, В, С). [c.64]

Радиоактивные источники. Поскольку для большинства ядер энергия связи нуклонов составляет от 6 до 8 Мэв, ядерные реакции, как правило, нельзя осуществить под действием фотонов, обладающих энергиями меньше 6 Мэв. Испускаемые в радиоактивных процессах -лучи не имеют такой энергии (исключая фотоны, испускаемые некоторыми короткоживу-щими нуклидами с малыми X, например N ) Х-лучи, генерируемые с помощью рентгеновских трубок, также не обладают столь большой энергией. Единственными ядерными реакциями, вызванными у- или Х-лучами от таких источников, являются возбуждение изомерных состояний ядер и фоторасщепление дейтрона (порог 2,23 Мэв) и Ве (порог 1,67 Мэв). В табл. 19 перечислены некоторые из радиоактивных источников 7-лучей, которые применялись в такого рода опытах [9]. [c.370]

Хорошо известно (см. также выше), что, вследствие периодического расположения атомов (ядер), спектр энергии движущихся в кристалле частиц (у-квантов) имеет зонную структуру /к ( —номер зоны, к — приведенный квазиимпульс). Если частица обладает спином, то спектр зависит также и от спинового состояния падающего пучка [14]. Наличие зонной структуры спектра обусловливает спонтанные переходы между зонами с испусканием фотонов, фононов, плазмонов и т. п. и, как следствие, вынужденные переходы. Вследствие вынужденных переходов между зонами, возникают резонансная переполяризация, модуляция пучка нейтронов, изменяется темп ядерных реакций в кристаллах, частицы поляризуются [14, 73, 120]. Как пример рассмотрим вынужденные переходы нейтронов между зонами под действием фононов, т. е. под действием ультразвуковой [c.134]

Время жизни возбужденных состояний. Подавляющее большинство у-переходов происходит в течение промежутков времени, слишком коротких для прямых измерений, т. е. быстрее, чем за 3 10" сек (величина, находящаяся примерно на пределе возможностей современной техники измерений методом запаздывающих совпадений) (гл. III, стр. 88). Применение некоторых косвенных методов измерения времен жизни возбужденных состояний, дезактивирующихся путем испускания у-квантов, позволило определить величины порядка 10" сек [28]. Одним из таких методов является измерение вероятности обратной реакции — так называемого кулоновского возбуждения в этом процессе переход ядра из основного состояния в возбужденное осуществляется в результате электромагнитного взаимодействия с заряженными частицами, которые движутся со скоростью, недостаточной для преодоления кулоновского отталкивания, и не могут приблизиться к ядру на расстояние действия ядерных сил. Другие экспериментальные методы дают возможность определить энергетическую ширину интересующего нас возбужденного уровня АЕ (значение ширины при резонансной интенсивности, равной от максимальной). В этом случае средняя продолжительность At жизни вычисляется с помощью соотношения неопределенности АЕ At = h/2n. Результаты, полученные при использовании таких методов, а также значения относительных вероятностей испускания нуклонов и фотонов, о которых уже говорилось, позволяют сделать вывод, что большинство у-переходов происходит в течение 10" — [c.258]

Такое различие в энергетике реакций, обычных и нуклонных, объясняется тем, что при образовании ядер из нуклонов последние, имея весьма малые размеры, тесно сближаются друг с другом под влиянием очень больших ядерных сил. При этом происходит значительное уменьшение потенциальной энергии нуклонов, отвечающее уменьшению массы уже не в 9-м, а в 3-м десятичном знаке. Это уменьшение энергии и отвечающее ей уменьшение массы принадлежит так называемому очень жесткому у-кванту, отрывающемуся в виде своего рода осколка от сближающихся нуклонов и уходящему в виде особого свободного материального образования в пространство. Силы, притягивающие атомы друг к другу, гораздо меньше, а сами атомы крупнее нуклонов и не могут так тесно сблизиться при образовании молекулы, как нуклоны при образовании ядра. Поэтому уменьшение потенциальной энергии при взаимном связывании атомов в миллион раз отличается от изменения потенциальной энергии при нуклонных взаимодействиях. Квант электромагнитного излучения Ау, уносящий с собой массу и энергию, отвечающие материальному эффекту образования атомидов, т. е. молекул, мал и уже не называется у-квантом этот малый квант, или фотон, имеет длину волны в области ультрафиолетового или даже видимого света. Чаще, однако, материал1гный эффект образования атомида выражается не в отделении фотона, уходящего в пространство и где-то поглощаемого (и, таким образом, производящего свое действие), а в виде колебательного движения только что связавшихся атомов с последующим переходом этого движения (при столкновении новой родившейся молекулы с другими молекулами или кристаллами) в общее тепловое (колебательное, вращательное) движение окружающих новую молекулу материальных частиц, т. е. возникает то, что обычно называют тепловым эффектом реакции. Температура окружающего вещества при этом поднимается, и это может быть использовано для измерения в калориметрическом опыте. Энергия и масса передаваемого во внешнюю среду теплового движения являются характеристикой того своеобразного истечения , которое мы называем передачей механического движения от одной молекулы к другой. [c.203]

Захват у-фотона большой энергии может дать ядру достаточноевозбужде-ние для того, чтобы оно излучило нейтрон. Это ведет к реакции (у, л), называемой ядерным фотоэффектом. Он возможен на фотонах, энергия которых не ниже энергии связи нейтрона в ядре. Последняя особенно мала в дейтероне (2,18 Мэв) и в ядре Ве (1,67Мэв). Поэтому реакции 0 (у,гг)Т и Ве (у,п)Ве1° идут уже при действии у-лучей природных радиоактивных элементов. Эти реакции отличаются исключительно большим выходом, так что их широко применяют, как источники нейтронов. Для этого облучают мишени из льда ОдО или из бериллия у-лучами природных или искусственных радиоак-ТИВ1Ш1Х изотопов (см. ниже). [c.169]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология