Фотоэффект ядерный

Ядерный фотоэффект. Наконец, следует рассмотреть еще один тип ядерных превращений—так называемый ядерный фотоэффект, т, е. вырывание нейтрона из ядра жесткими у-квантами (реакция типа (7, п) . Такая реакция обратна реакции простого радиационного захвата, т. е. реакции типа (п, у)- [c.41]

Характер взаимодействия ионизирующего излучения е веществом определяется параметрами частиц и свойствами вещества. При взаимодействии заряженных частиц со средой основной причиной потерь энергии являются столкновения с атомами (электронами и ядрами), приводящие к ионизации и многократным рассеяниям. Потеря энергии электронами происходит также в результате радиационного торможения, а для тяжелых частиц (протон, а-частица) - потенциального рассеяния на ядрах и ядерных реакций. При взаимодействии 7-излуче ния со средой потеря энергии объясняется Комптон-эффектом (рассеяние 7-кванта на электронах), фотоэффектом (поглощение у-кванта с передачей энергии электрону), образованием электронно-позитронных пар (при энергиях V-квантов 1,02 МэВ) и ядерных реакций (при 10 МэВ). [c.107]

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]

Для удаления нейтрона из ядра необходимо сообщить ему энергию, по меньшей мере равную энергии связи данной частицы в ядре. Таким образом, порог фотоядерной реакции ор (т. е. минимальная энергия кванта, способного вызвать ядерный фотоэффект) равен энергии связи нейтрона Q . Точнее, пор несколько больше Q , так как поглощенный 7-квант передает возбужденному ядру свой импульс. Однако легко показать, что порог реакции (7, л) превосходит энергию связи нейтрона всего лишь на сотые, а в случае тяжелых ядер — на тысячные доли процента. [c.284]

Достаточно жесткие у-лучи способны вызывать ядерные превращения, идущие обычно с отщеплением нейтронов (реже — протонов). Подобные процессы носят название ядерного фотоэффекта. Простейшими его примерами могут служить реакции [c.565]

Существенно, что молекулы веществ, выбираемых в качестве добавок, расходуют избыточную энергию преимущественно на диссоциацию, а не высвечивают ее в форме электромагнитного излучения. Рекомбинация положительно заряженных ионов этанола на катоде сопровождается распадом нейтральных молекул и образованием газов простого состава (СО, СОг и др.). К образованию таких же газов приводит поглощение молекулами этилового спирта квантов электромагнитного излучения, так как для разрушения молекул добавки требуется небольшая энергия (значительно меньшая той, которая необходима для выбивания электронов с катода). Таким образом, устраняются факторы, способствующие возникновению непрерывного разряда в счетчике за счет фотоэффекта. В результате разряд в счетчике прекращается и только после восстановления напряжения на его электродах счетчик вновь готов к регистрации ядерных излучений. [c.85]

Точная идентификация радиоактивного изотопа брома, присутствующего в двух изомерных состояниях, стала возможной после опытов по облучению брома у-квантами, вызывающими ядерный фотоэффект, приводящий к образованию Вг и °Вг. [c.134]

Реакции отдачи являются единственным практическим способом разделения ядерных изомеров. Рассмотрим этот вопрос на примере разделения изомеров Вг °. При облучении брома нейтронами его стабильные изотопы Вг и Вг по реакциям (п, у) дают радиоактивные Вг и Вг . Первый из них существует в двух изомерных формах Вг с повышенной энергией, который с полупериодом 4,5 час. превращается в низший изомер Вг ° с полупериодом дальнейшего распада 18 мин. Изомерный переход сопровождается испусканием у-лучей и электронов внутренней конверсии, которые уносят избыточную энергию, а образующийся изомер Вг ° получает энергию отдачи. Ее недостаточно для того, чтобы атом этого изомера мог разорвать связи в молекуле и вырваться из нее. Действительно, суммарная энергия у-фотонов при изомерном переходе брома равна 0,084 Мэв, что согласно (5—27) сообщает атому брома энергию всего лишь в 0,05 эв, соизмеримую с энергией тепловых движений при обыкновенных температурах. Согласно (5—29), внутренняя конверсия (при той же энергии испускаемых электронов) сообщает атому Вг энергию отдачи на один порядок больше, но и ее недостаточно для разрывания химических связей. Тем не менее в этом и во многих других случаях изомерный переход путем внутренней конверсии ведет к освобождению атомов образующегося изомера в таких формах, в которых он может быть отделен от исходного изомера. Происходит это благодаря эффекту Оже. После того как конверсионные электроны уходят с К- или -уровней, вакантные места заполняются переходом электронов с более высоких уровней, а освобождающаяся при этом энергия излучается в виде фотонов рентгеновских частот. Они могут вызывать внутренний фотоэффект на внешних валентных электронах и вырывать их из оболочки атома. При этом изомерный атом превращается в многозарядный ион, который может покинуть молекулу, так как ее стабильность нарушается при такой ионизации. [c.207]

Обе онн связаны со сравнительно небольшим поглощением энергии (соответственно 2,2 и 1,7 мэв), т. е. могут вызываться уже у лучами радиоактивного происхождения. Гораздо большие возможности открывают жесткие фотоны, которые могут быть искусственно получены при помощи современных синхротронов. В настоящее время изучено уже много реакций типа ядерного фотоэффекта. [c.351]

Вполне возможно, что --квант отдаст всю свою энергию электрону тогда наблюдается выбрасывание электрона (обычно из -слоя) — так называемый фотоэффект. На орбиту, с которой был удален электрон, переходит другой (с орбиты большего радиуса). В результате возникает рентгеновское излучение. Оно может вызвать выбрасывание электрона с более удаленной орбиты — это явление называется Оже-эффектом. у-Кванты очень больших энергий способны вызывать и ядерные превращения. [c.95]

Энергия 7-излучения в веществах расходуется на отрыв электронов (фотоэффект), при рассеянии (эффект Комптона) и на образование пар электрон + позитрон при достаточно большой энергии, кроме того, у-излучение может вызвать ядерные превращения. [c.454]

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]

Все виды взаимодействия излучений со средой можно разделить на две основные группы процессы поглощения и рассеяния. В процессах поглощения, характерных в основном для электромагнитных квантов и нейтронов, первичная падающая частица исчезает , т. е. полностью передает энергию на возбуждение атомов и молекул среды (поглощение света, захват нейтрона) либо помимо этого передает энергию еще и вторичным частицам (фотоэффект, эффект образования пар). В процессах рассеяния падающая частица также передает энергию среде при одновременном изменении направления движения, что важно с позиций пространственного распределения актов взаимодействия в среде. Процессы рассеяния делятся на две группы упругие и неупругие.. При упругих процессах кинетическая энергия системы, состоящей из взаимодействующих падающей частицы (электрона, фотона и т. д.) и атома среды (молекулы, ядра атома), в ходе взаимодействия не меняется. При неупругом рассеянии кинетическая энергия этой системы уменьшается. В процессе поглощения или неупругого рассеяния атомы и молекулы газовой среды переходят из основного в состояние с более высокой энергией (возбужденное вращательное, колебательное, электронное или ядерное) либо происходит ионизация. В конденсированной фазе, кроме того, образуются коллективные возбужденные состояния (фотоны, экси-тоны, плазмоны), а также делокализованные заряды (дырки, электроны проводимости). Детальный состав и превращения перечисленных выше активных частиц рассмотрены в гл. 2. Рассмотрим основные закономерности взаимодействия различных видов излучений и частиц с веществом, зависимости характеристик взаимодействия от энергии излучения и состава среды. [c.16]

При прохождении фотонов через среду возможны следующие процессы взаимодействия с веществом фотоэлектрический эффект, компто-новское (некогерентное) рассеяние, образование электронно-позитрон-ных пар, томпсон-рэлеевское (когереятное) рассеяние, флуоресценция, тормозное излучение, аннигиляционное излучение, когерентное излучение на молекулах, потенциальное (дельбруковское) рассеяние, томпсоновское рассеяние на ядрах, ядерное резонансное рассеяние, ядерный фотоэффект [33]. Наиболее важными для технологии являются первые три явления. [c.43]

В 111 были найдены функции типа ф , имеющие асимптотику в виде плоской волны Фь и сходящейся сферической волны, обусловленной кулоновским полем, путем решения эквивалентного дифференциального уравнения. Функции q> используются при вычислении фотоэффекта на атомах, когда желают учесть взаимодействие электрона с кулоновским полем ядра, и в теории ядерных реакций, когда учитывают кулоновское взаимодействие продуктов реакции (см. по этому поводу также работу Брейта и Бете [114]). [c.581]

Реакция захвата. Бомбардирующая частица (например, медленный нейтрон), остается в ядре, ядро испускает энергию в виде -излучения. Возможен и обратный процесс полного поглощения у-кванта, в результате которого испускаетсй нуклон (в большинстве случаев нейтрон), — ядерный фотоэффект. [c.395]

Сечение ядерного фотоэффекта колеблется от нескольких миллибарн до нескольких десятков мбарн, растёт с увеличением энергии фотонов и достигает максимума при энергии около 20 МэВ. Однако в максимуме вероятность реакции (7, р) становится больше вероятности реакции (7,п), что в некоторых случаях вызывает осложнения. Поэтому реально ведут процесс при энергиях порядка 15 МэВ и используют стандартные образцы с известной концентрацией определяемого изотопа. [c.113]

Ядерные превращения под действием у-лучей. Высокоэнерге-тичные улучи также могут вызывать ядерные превращения. При достаточно большой энергии они проникают в ядро и выбивают из него нуклоны (главным образом нейтроны). Так как процесс аналогичен освобождению электрона из атомной оболочки с помощью квантов света, то он называется ядерным фотоэффектом (см. рис. 1.1). [c.32]

ГАММА-ЛУЧИ ( -лучв ) — электромагнитное излучение с очень коротким11 длинами волн (от 1 Л и меньше), испускаемое атомными ядрами в результате естественных и искусственных превращений или возникающее вследствие торможения заряженных частиц, аннигиляции пар частиц (напр., электронцо-позитрон-ной пары) и т. д. Г.-л. проявляют себя не только как электромагнитные волны, но также и как поток частиц (т. н. у-квантов), причем волновые свойства (дифракция, интерференция) проявляются лишь у самых длинноволновых Г.-л., корпускулярные же свойства их выражены более отчетливо (фотоэффект, компто-новское рассеяние). Энергия Г.-л. (у-квантов) выражается как hv, где к— постоянная Планка, а V — частота электромагнитной волны. Естественные радиоактивные источники испускают Г.-п. с энергией до нескольких Мэе в ядерных реакциях можио получить Г.-л. с большей энергией. Г.-л. с порядка сотен Мэе и даже ок. 1 Бее получаются при торможении электронов на ускорителях заряженных частиц. [c.402]

Механизм регистрации. Процессы, формирующие импульс в гейгеровской области, были рассмотрены в 1, 2 этой главы. Вследствие фотоэффекта- амплитуда импульса в счетчике Гейгера — Мюллера не зависит от числа актов первичной ионизации и, следовательно, не может характеризовать энергию излучения, как в случае пропорциональных счетчиков. В то время как в пропорциональном счетчике каждый первичный ион порождает ионизационную лавину, состоящую из 10 —10 ионов, в счетчике Гейгера — Мюллера лавина, вызванная одним первичным ионом, содержит до 10 —10 ° пар ионов (электронов и положительных ионов) и охватывает некоторую область вокруг анода по всей его длине или целиком весь объем счетчика. Быстрое передвижение большого числа электронов к аноду вызывает резкое падение напряжения на счетчике, вследствие чего быстро уменьшается вероятность образования каждой последующей лавины. Поэтому одна ядерная частица, [c.83]

Реакция у, п)-вырывания нейтрона из ядра жесткими у-квантами носит название ядерного фотоэффекта. Эффективные сечения взаимодействия у-лучей с ядрами очень малы, значительно меньше, чем с электронами, так как ядра состоят из тяжелых частиц, амплитуда колебаний которых под действием электромагнитного поля невелика, т. е., другими словами, вероятность поглощения у-кванта мала. Наибольшее значение сечения ядерного фотоэффекта (фоторасщепление дейтона при энергии кванта Лу = 2,75 Мэе) составляет около 1,5см , т. е. порядка 0,001 барн. Сечение взаимодействия у-лучей с электронами — порядка 1 барн, поэтому, попадая на вещество, пучок у-лучей ос- лабляется главным образом за счет взаимодействия с электронами, а расщепление ядер производит очень редко. [c.174]

Нейтроны освобождаются у-лучами с помощью так называемого ядерного фотоэффекта , т. е. с помощью реакции (у, п) [31, 32, 131, 138]. Некоторые нейтроны неизбежно получаются при этой реакции и в а-источниках, если радиоэлемент испускает у-лучи, однако для хорошей эффективности действию у-лучей должно подвергаться очень большое количество бериллия. Источники Ra-y—Ве и Rn-y—Ве состоят из заключенного в капсулу радиоэлемента, который окружен блоком бериллия. Выход почти пропорционален радиусу бериллиевого блока, если отвлечься от (малого) поглощения у-лучей бериллием и сопровождающегося уменье шением энергии квантов комптоновского рассеяния, однако с блоками разумных размеров он остается раз в пять или десять меньше, чем от а-источника с тем же количеством радия или радона. Несмотря на это, у-источники находят себе применение. Во-первых, такой источник легко построить и разобрать. Во-вторых, энергии нейтронов точно определяются используя радиоэлемент, эффективная высокоэнергетическая часть у-спектра которого состоит из одной линии, и изготовив достаточно малый (чтобы он не замедлял нейтронов) источник [74], можно получить моноэнергетиче-ские нейтроны освобождающаяся энергия, т. е. разность между энергией у-лучей и энергией связи нейтрона, распределяется между нейтроном и ядром отдачи так, чтобы выполнялся закон сохранения импульса. Если радиоэлементом является радий или радон в равновесии со своими короткоживущими продуктами распада, то практически единственными эффективными у-лучами будут у-лучи Ra с энергией 2,22 MeV соответственно в источниках, содержащих активный осадок торона, такими лучами будут [c.42]

Если облучать бериллий интенсивным пучком у-лучей от высоковольтной рентгеновской трубки [24] или бетатрона, то наблюдается большой выход нейтронов в результате ядерного фотоэффекта. Искусственный у-источник можно, как и естественный, окружить большими количествами бериллия однако в этом случае первичцое излучение немонохроматично, и нейтронный спектр будет сложным. [c.45]

Эффективные сечения ядерных реакций также показывают ярко выраженные периодичности. Например, сечения поглощения нейтронов магическими ядрами (5б Ва,8з В1 и др.) оказываются значительно уменьшенными по сравнению со значениями для соседних ядер с незаполненными нейтронными оболочками. Как показали эксперименты М. Г. Мещерякова, Гриффитса и др., последние ядра лучше поглощают нейтроны. Отметим еще, не останавливаясь на подробностях, что понимание ядерного фотоэффекта также невозможно без привлечения модели оболочек, так как одна часть протонов и а-частиц вырывается с определенных уровней, поведение же другой их части, но-видимому, можно объяснить [c.88]

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]

Когда частота падающего излучения близка к энергии уровней возбуждения остатка, эффект приобретает резонансный характер. Так как соответствугощне уровни могут лежать при энергиях порядка нескольких десятков электронвольт, резонансная поляризация остатка должна сказываться на вероятности фотоэлектрического вырывания внешнего электрона световой волной. Грубо говоря, остаток сперва поглощает квант с энергией, близкой к своей энергии возбуждения, а затем передает ее оптическому электрону, который вылетает из атома. На самом деле, однако, имеет место интерференция между обоими механизмами фотоэффекта (прямым и через возбуждение остова), подобно тому, как в ядерной физике интерферируют потенциальное и резонансное рассеяния нейтронов, В настоящей работе будет рассмотрен резонансный фотоэффект. [c.263]

Все сказанное открывает некоторую возможность изучени л уровней атомных остатков. Заметим также, что аналогичные эффекты могут наблюдаться и в ядерном фотоэффекте. [c.266]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология