На главную
Физика - одна из самых удивительных наук! Физика столь интенсивно развивается, что даже лучшие педагоги сталкиваются с большими трудностями, когда им надо рассказать о современной науке. Данный ресурс поможет эффективно и интересно изучать физику. Учите физику!
   

Обучение и материалы
Физический справочник
Формулы по физике
Шпаргалки по физике
Энциклопедия
Репетиторы по физике
Работа для физиков
Быстрый устный счет
Виртуальные лабораторные
Опыты по физике
ЕГЭ онлайн
Онлайн тестирование
Ученые физики
Необъяснимые явления
Ваша реклама на сайте
Разное
Контакты
Спецкурс
Фейнмановские лекции

В мире больших скоростей

Введение в теорию относительности

Лекции по биофизике
Лекции по ядерной физике
Ускорение времени...
Лазеры
Нанотехнологии
Книги
полезное
Смешные анекдоты о физике
Готовые шпоры по физике
Физика в жизни
Ученые и деньги
Нобелевские лауреаты
Фото
Видео
Карта сайта
На заметку
Если вам понравился сайт, предлагаем разместить нашу кнопку
Кнопка сайта All-fizika.com
Компьютерные программы
по физике
Программы по физике


Физика и юмор
Физика и юмор


Онлайн тестирование
по физике
Онлайн тестирование по физике



-









Физический энциклопедический словарь
| А | Б | В | Г | Д | Е | Ж | З | И | К | Л | М | Н | О | П | Р | С | Т | У | Ф | Х | Ц | Ч | Ш | Щ | Э | Ю | Я |



Бета-спектрометр

Бета-спектрометр, прибор для измерения энергетического распределения (спектра) электронов и позитронов, вылетающих при β-распаде, а также конверсионных электронов и электронов, возникающих при взаимодействии с веществами гамма-, рентгеновского и др. излучений. Основные характеристики бета-спектрометра — разрешающая способность и светосила. Разрешающая способность характеризует наименьшее различие в энергии электронов, которое может быть зарегистрировано бета-спектрометром.

Рис.1. Спектр конверсионных электронов 170Tm: р — импульс в Гс·см, N — число электронов. 

При изменении энергии или импульса электронов получается некоторое распределение, содержащее максимумы (рис. 1). Отношение ширины максимума на половине высоты к энергии Ε или импульсу р электронов (ΔΕ/Ε или Δр/р) называется разрешающей способностью бета-спектрометра. Светосила бета-спектрометра равна отношению числа электронов, попавших в детектор, к полному числу электронов данной энергии, испущенных источником. Произведение светосилы бета-спектрометра на площадь источника называется светимостью и выражается в см2. Чем больше светимость, тем чувствительнее бета-спектрометр.

Различают бета-спектрометры, измеряющие энергию электронов по их воздействию на вещество, и бета-спектрометры, пространственно разделяющие электроны различных энергий в электрическом и магнитном полях. К приборам 1-го типа относятся ионизационные камеры, сцинтилляционные счётчики, полупроводниковые детекторы. Действие их сводится к превращению в веществе энергии электронов в электрические импульсы. Достоинство бета-спектрометров этого типа — возможность одновременной регистрации практически всего спектра с помощью многоканальных амплитудных анализаторов; существенный недостаток — низкая разрешающая способность ΔΕ/Ε, особенно для медленных электронов. У ионизационных камер и сцинтилляционных счётчиков ΔΕ/Ε обычно ≈ 10% , у ПП детекторов ≈  5—20% .

Бета-спектрометры с пространственным разделением электронов имеют, как правило, гораздо большую разрешающую способность; область их применения значительно шире, несмотря на сложность изготовления. Электрическое (Е) или магнитное (Н) поле разделяет электроны с разными энергиями и фокусирует моноэнергетические электроны, вылетевшие из источника в определенном телесном угле. Напряжённость поля должна поддерживаться постоянной с точностью ΔH/H=10-6. Пространственное разделение электронов происходит в вакуумной камере (давление 10-4—10-9 мм рт. ст.). Земное магнитное поле экранируется или компенсируется с точностью до 10-4Э.

Первым магнитным бета-спектрометром был спектрометр, построенный в 1912 польским физиком Я. Данышем. В нём электроны в однородном магнитном поле движутся в плоскости по окружности, радиус которой r пропорционален импульсу электронов р и обратно пропорционален магнитной индукции В. В магнитном бета-спектрометре удобно измерять импульс в единицах Вρ (Гс•см). В бета-спектрометре с однородным поперечным магнитным полем осуществляется фокусировка электронов при наибольших углах вылета из источника в плоскости, перпендикулярной В. Изображение источника получается при повороте радиуса-вектора электрона на 180° (бета-спектрометр с полукруговой фокусировкой); в плоскости, параллельной В, электроны движутся по спирали (рис. 2). Электроны, вылетающие из источника, фокусируются в плоскости, параллельной В и перпендикулярной направлению вылета электронов из источника. Несмотря на малую светосилу, такие бета-спектрометры часто применяются из-за простоты и возможности абсолютного измерения энергии. Детектором обычно служат фотопластинки (см. Ядерная фотографическая эмульсия).

Рис. 2. Схема траекторий электронов в магнитном β-спектрометре с однородным магнитным полем (с полукруговой фокусировкой). Электроны, вылетевшие из источника в направлении, перпендикулярном В, в виде плоского расходящегося пучка с угловой шириной φ, после поворота на 180° фокусируются на фотопластинке, лежащей в плоскости, параллельной В. Фокусировка по углу ψ (в плоскости, параллельной В) отсутствует.

В 1946 швед, учёные Н. Свартхольм и К. Сигбан создали магнитный бета-спектрометр с двойной фокусировкой, в котором магнитное поле перпендикулярно к траекториям электронов, но не однородно, а спадает с радиусом ρ, как 1/ρ. В нём осуществляется фокусировка 1-го порядка по углу φ и 2-го — по углу ψ (рис. 2). Угол между радиусами-векторами источника и его изображением равен π√2 (называется также бета-спектрометр типа π√2). В фокальной плоскости Δр/р≈0,1% и сохраняется при уменьшении энергии электронов до нескольких эВ. Магнитное поле в бета-спектрометре типа π√2 создаётся либо катушками с током, либо железными электромагнитами с профилированными полюсами. В 1960 в Канаде был создан безжелезный β-спектрометр с ρ=1 м, Δp/р=0,01% при светосиле 0,06% (Р. Л. Грэхем, Дж. Т. Юэн, Дж. С. Гейгер). Разрешающая способность лучших β-спектрометров  типа π√2 с железом тоже достигает 0,03%, однако она сильно ухудшается при переходе к медленным электронам. Для детектирования электронов применяются фотопластинки, Гейгера счётчики, ПП детекторы и электронные умножители.

В 1946 швед, учёные Н. Свартхольм и К. Сигбан создали магнитный бета-спектрометр с двойной фокусировкой, в котором магнитное поле перпендикулярно к траекториям электронов, но не однородно, а спадает с радиусом ρ, как 1/ρ. В нём осуществляется фокусировка 1-го порядка по углу φ и 2-го — по углу ψ (рис. 2). Угол между радиусами-векторами источника и его изображением равен π√2 (называется также бета-спектрометр типа π√2). В фокальной плоскости Δр/р≈0,1% и сохраняется при уменьшении энергии электронов до нескольких эВ. Магнитное поле в бета-спектрометре типа π√2 создаётся либо катушками с током, либо железными электромагнитами с профилированными полюсами. В 1960 в Канаде был создан безжелезный β-спектрометр с ρ=1 м, Δp/р=0,01% при светосиле 0,06% (Р. Л. Грэхем, Дж. Т. Юэн, Дж. С. Гейгер). Разрешающая способность лучших β-спектрометров  типа π√2 с железом тоже достигает 0,03%, однако она сильно ухудшается при переходе к медленным электронам. Для детектирования электронов применяются фотопластинки, Гейгера счётчики, ПП детекторы и электронные умножители.

В 1946 швед, учёные Н. Свартхольм и К. Сигбан создали магнитный бета-спектрометр с двойной фокусировкой, в котором магнитное поле перпендикулярно к траекториям электронов, но не однородно, а спадает с радиусом ρ, как 1/ρ. В нём осуществляется фокусировка 1-го порядка по углу φ и 2-го — по углу ψ (рис. 2). Угол между радиусами-векторами источника и его изображением равен π√2 (называется также бета-спектрометр типа π√2). В фокальной плоскости Δр/р≈0,1% и сохраняется при уменьшении энергии электронов до нескольких эВ. Магнитное поле в бета-спектрометре типа π√2 создаётся либо катушками с током, либо железными электромагнитами с профилированными полюсами. В 1960 в Канаде был создан безжелезный β-спектрометр с ρ=1 м, Δp/р=0,01% при светосиле 0,06% (Р. Л. Грэхем, Дж. Т. Юэн, Дж. С. Гейгер). Разрешающая способность лучших β-спектрометров  типа π√2 с железом тоже достигает 0,03%, однако она сильно ухудшается при переходе к медленным электронам. Для детектирования электронов применяются фотопластинки, Гейгера счётчики, ПП детекторы и электронные умножители.

В тороидальном бета-спектрометре Владимирского магнитное поле создаётся тороидальной катушкой с током. Источник и детектор расположены на оси катушки. Электроны входят в поле и выходят из него через зазоры между витками, форма которых обеспечивает фокусировку электронов в большом интервале углов вылета. Светосила таких бета-спектрометре может превышать 20%. Для анализа спектра медленных электронов применяются электростатические бета-спектрометре с анализатором в виде сферического конденсатора. Источник и детектор находятся вне электрического поля E, перпендикулярного траекториям частиц. Для нерелятивистских электронов осуществляется двойная фокусировка. Электростатические бета-спектрометры имеют хорошую разрешающую способность (до 0,05%) при светосиле 0,1%. Медленные электроны на выходе электростатических бета-спектрометров обычно регистрируются системой электронных умножителей.





 
 
© All-Физика, 2009-2016
При использовании материалов сайта ссылка на www.all-fizika.com обязательна.