Исследования сверхтонкой структуры рентгеновских уровней атомов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

1 ^ V ' РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ ИМ. Б.П. КОНСТАНТИНОВА

На правах рукописи

РОДИОНОВ Александр Александрович

УДК 539.16

ИССЛЕДОВАНИЯ СВЕРХТОНКОЙ СТРУКТУРЫ РЕНТГЕНОВСКИХ УРОВНЕЙ АТОМОВ. НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ МОМЕНТОВ ЯДЕРНЫХ УРОВНЕЙ

01.04.16- физика ядра и элементарных частиц

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург

1996

Работа выполнена в Петербургском институте ядерной физики им. Б.П.Константинова РАН.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, Пастернак

профессор Александр Абрамович

кандидат физико-математических наук, Барзах , старший научный сотрудник Анатолий Ефимович

Ведущая организация — Научно-исследовательс ;:ий институт физики Санкт- Петербургскою Государственного Университета

Защита состоится ^^ с^О1996 года в ^^ часов на заседании диссертационного совета Д 002.71.01 в Петербургском институте ядерной физики им. Б.П.Константинова РАН по адресу: 188350 г.Гатчина Ленинградской области

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ПИЯФ РАН. Автореферат разослан "/-■серг^^р" 1996 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

И.Л.Мигропольский

ОКЩЛЯ ХАРАКТКР1К ТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Эффект сверхтонкого вмимодейстпни, нрш^дяшии к сверхтонкой структуре опшческн.х линий испускания аюмов, хорошо твсиги н широко исполыуегея для определения мапппиых момсни ■■ ядер. В рентгеновских спектрах аюмов >ффект сверхюлко! о втаимодейемшя О).г, жеиерименгально обнаружен и ирспншонных "м-сперименых мл криеи I I дифракционном спектрометре, п которых было тмереио свсрчьчн-ие расщепление ренменовскик Л' - уровнен а гомон дня иююпон 1'ы и Л/'. ' >ффеы проявлялся как упшренме флуоресцентных рентгеновских А'„ линий по сравмеииы с соответствующими линиями соседнею тогона, ядро коюрою имост лр.м"п магнитный момент. ->го упшрепие мало 11 составляет, »лучшем случае. нико 11.1.0 милли)лекгронвол1,г. ')н> препятствует применению щмерешш смерч юньнч уширений ренпеиопских линии в качестве меюда определения м.нншиых моменго» ядер.

В 1977-1Ч78 гл. било покатано, чго при Л'-^лхваи- и внутреннем Л.' мшверчш В01М0ЖН0 нссташсшческое, п оишчме 01 щучим фоювотбужления, ич-тение подуровней свеихтнкой структуры А'-уровня '-онечного .нома. 1$ |чч\ и.ми-. воншкаюшая ренпемовская А'-ллпия окач.таен'я смешенной оитчин-и.ио флуорсснепшой па величину порядка сверхюмкою растепления. '>т ».метение Н1меряе1ея в опкпах на криегачл-дифракнионныч епекфомефач с ючмоеи.ю и несколько пролетов. Таким обрлом, появляется го тможпосп, »треде тення м:1Г11Ш1пл моментов ядерных сосюяний практически с лмОммн времтачт жпшп, так как для бодт.т'чшетвл ядерных уровней (чш тиачхиммю б о папе времен жиши А'-дырок в тлек тронных оболочках аюм>>и.

'Хтек!ром.н ншные момешы ямляюю. важными харамерпешкамп ядерных сосюяний. 1 сорстнчсскне расче!", проводимые и рамках раппчпых хю-те.н.них ирелиол: .кенни, нопю.тянм детально проверни. параметры ме.кнм;лчип.^ втаимодейстинй.

Основными методами итмерснин м.шшшмх моментов смабп п.иыч и.лр явтякчея шмерепия аюмных чи'ктров, роюнансные жеиернхтенти е .иомии'т п \ чками и р.1 шооира шые чтении кн. основанные на явлении я тер: ьч о м.н-чнг н<т е.

рсюпажа. Паибольше количество магнитных моментов возбужденных ик юяний ядер и »мерено е использованием той или иной модификации метода утионых корреляции (распределений), возмещенных внешним или впутрикрискшиическим магнигним полем. Кроме того, магнитный момент ядра можно определить по величине зеемановского расщепления у-линий , ■а бауэровекчх спектров.

Возможность применения традиционных методов измерений магнитных моментов ядер в зависимости от времени жизни состояний представлена на следующем рнсунг.о:

Комбинированные методы, например, объединений методов атомных пучков

-10 -5 0 +5

—----, иТ1/2 сек

атомные пучки ---->

опт. спестры -->

дггф . в.у.к.

с ЯМ1\ индикация поворота спина в процессе ЯМР путем измерений углоЕых раеппедг.пении ядерных излучении, стробоскопический ЯМР, эксперименты, использующие избирательное возбуждение подуровней сверхтонкой структуры с помощью лазеров, позволяют продвинуться в область времен жизни, 1руд!юдоступную для традиционных методов и заметно повысить точность измерений, но грудоемкйсть эксперимента соответственно возрастает.

Цели и залами работы:

1. Обнаружение эффегла сверхтонкого сдвига рентгеновских уровней агомов, возбуждаемых и процессе внутренней конверсии.

2. Расчет сверх гонкой структуры речи сновских уровней атомов, вычисление констант сверхтонкого ¡.заимоделствпя.

пит. Б.ух.

Эффест Мессбауэра

3. Экспериментальное обоснование метода определения мл!1ш:и1.г;

моментов ядерных состояний по энергетическому сдвигу ...............

излучения, выявление возможностей метода.

4. Поиск влияния сверхтонкого взаимодействия па энергии линии (Лсмротш внутренней конверсии, оценка возможности измерения магниты мочетои ядерных состояний непосредственно из спектров электронов внуфсшк-п конверсии.

Научная ношпна работы:

Впервые обнаружен эффект сверхтонкого сдвига ренпенорских линий, возбуждаемых в процессе внутренней конверсии.

Проведены самосогласованные харгри-Ф жоиские расчеты - конский сверхтонкого взаимодействия для А'-и /^-уровней атомов с <7. и 10 ло ПИ) проведено сравнение полученных значений с константами. вмчиеченпыми длч водородоподоблого иона. Обнаружен и теоретически обоснован эффект л ере ц/чч нестатнстичностн заселения подуровней сверхтонкой структуры внутриатомными радиационными переходами.

Предложен и реализован новый метод измерения магнитных момешо» ядерных состояний, основанный на измеречнп сверхтонких смещении рентгеновских линий и не зависящий от времени жизни изучаемых состояний. Предложен новый метод измерения электрических квадрупольних моментов ядер.

Предложен новый метод получения данных о магнитных, момент ах ядерны< состояний непосредственно из точных значений энергий линий пет.чропоп внутренней конверсии. С вы "экой точностью измерена разноси, >иерпщ линии электронов внутренней конверсии в распаде ''"П. Полученное значение можем быть интерпретировано как влияние сверхтонкого взаимодействия на шерпно электронов внутренней конверсии.

Практическая ценность:

Предложенные методы измерения ма! .итных моментов ядерных сосюяпий не имеют ограничений па время жизни изучаемою уровня. Нмчнсленнис и р.п^ме константы сверхтонкой структуры внутренних уровней атомов и приведенные выражения позволяют с высокой точностью определять сверхтонкое р.кпи I и ¡те уровнен и сдвиги рентгеновских и конверсионных линии. Пред мжент т ".. i. )

II '.MCpCIIHli illeKipOB Jf.CKipOHOB llliyipclllicii Koilncpcillt H JIICpICiH'ICCKOii

i..t nripoiiKH ciicKipoMcipa позволяет повысить точность определения разностей iiicprmi пиши конверсионно! о спектра.

Il ;|itec(.'(>i:ii<iioiiii(tti раГюк- инцшщшчси слс/цшщис роулыаиа:

1. впервые обнаружен |ф(|)скг сверх ioiikoi о едины рентгеновских линии, i,c> un *,i(.n'iuj\ н м|х"ni-ctc пну ipemieii конверсии н распаде 141 Рг. ч

2. Мешлиы Харгри-Фока проведены расчеты констант сверхтонкою il ¡аимодепешия дтя А'-и /.-уровнен томов с У. or 10 до 100, проведено сравнение полученных значений с копсташамк, вычисленными для водородоподобпого IIOH.I. Обнаружен и (сорстически обоснован аффект передачи неетатистичности заселения подуровнем сверхтонкой структуры вну1риагомными радиационными

Щ'рСЧО.ММИ.

í. Предложен и реалиюван новый метод измерения магнитных моментов мтерных состояний, основанный на шмерепин лзерхгонких смещений ¡•en 11 сионских липни и не зависящий от времени жишн изучаемых состояний. 11ре;гзо.кеп новый метод измерения алсктрически.х квадрупольных моментов ядер. Il iMc'ponu слит и ренттювеких линий и распаде "4"Чи, '"Те, ''"""Тс, ",тЛ</. проведено сравнение тмерспных зиачсшСй с вычисленными на основе известных м.h uni них момепюв. Проведен анализ эффект гш, которые необходимо v4iiii.Hi.ui. при намерениях сверхтонких единю» реки енокекпх уровней.

i. Предложен iioi'i.ni метод шмерения muí пит пых моментов ядерных юск iiiiiii непосредственно по данным о точных значениях знергий линий vicKipoiioii внутренней конверсии. Модсрнн 'ирован иршмеппый бега» пек i poMcip и с пи помощью с высоком точносп.ю ншерена разность (iicpim'i пиши >чек1р"!!>>в !Miyi[HTHii'ii конверсии в распаде '"'УЪ. Полученное значение

м'и.ci оьиь iiniepiipiüinoü.Tiio как влияние сверч:oiikoiо взанмодеиавия на ¡mpi им ьтекфонов внуфсннсП конверчш. И (мерены painociii ¡нергин линий .mi. ipiiiiKK нн\ i рением конверсии i» ji.iCna.ic ' Определены пут повышении Ti>41 loci и и iMCpeüiiii п »icjü етчеекои калибровки cnci. i p.Mi.

Viiji<K*>aii»¡! •).'/><)■. и. Ouiohiii.'c pe <\ai, i a i i.i рабоп.1 ивсу-кд.i, и докаатыва.ин'ь на:

1.1 bu ом 15ссч oui ¡пом ссч:.'.;! фс но i очным намерениям в ядерном «.пек ;роскоини. Вильнюс. I9S-1.

2. Шестом Всесоюзном семинаре по точным измерениям в ядерной спектроскопии, Вильнюс, 1986.

3. Восьмом Всесоюзном семинаре по точным измерениям в ядерной спектроскопии, Вильнюс, 1990.

4. Десятом Международном семинаре по точным измерениям в ядерной спектроскопии, Валдай, 1994.

5. Сорок пятом Международном совещании по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра, Санкт-Петербург, 1995.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 9 печатных работах, список которых приведен в конце реферат?.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав , заключения и списка литературы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дан краткий обзор исследований сверхтонкой арукгуры рентгеновских уровней атомов и методов измерения электромагнитных моментов ядер. Показана принципиальная возможность определения моментов посредством измерения сверхтонких энергетических сдвигов рентгеновских линий. Предложен новый метод измерения мультипольных моментов ядер.

В первой главе рассмотрена теория эффекта сверхтонкого смещения рентгеновских уровней атомов, возбуждаемых при внутренней чонверсни п последующем электромагнитном каскаде. Приведены в удобном виде общие выражения для вычисления сверхтонких сдвигов К-, Ь- уровнен атома, возбуждаемых в процессе : [утренней конверсии. Графически представлены отношения квадратов парциальных матричных элементов конверсионных переходов для мультипольностей Л/У, А/2, Е1, Е2. Описан процесс разрядки К-уровня- атома радиационными переходами. Показано, что в случае нестатистического заселения ^-уровня последующие уровни заселяются также нестатистически, что приводит к энергетическому сдвигу линий, соответствующих переходам на эти уровни. Показано, чго этот сдвиг пропорционален сдвигу первоначального нестатистически заселенною уровня.

Приведены результаты самосогласованных харгрн-фокоискнх р;. чсы» констант сверхтонкого взаимодействия для К-, ¿-оболочек атомов с / 01 |н

до! но. (равнение результатов вычислении с приведенными там же значениями ии-р\гонки- констант, вычисленными в простейшей модели водородоподобного иона позволяет сделать утверждение о высокой точности расчетов, что является преимуществом предлагаемого метода определения ядерных моментов по сравнению с щвсстнмми методами, использующими внутрикристаллические поля или сверхтонкую структуру оптических линий.

Во вюром главе описываются эксперименты по измерению сверхтонких смещений А'„ и К,, рентгеновских линий, возбуждаемых при конверсионных переходах в ядрах ' Рг, "41п, ':3Те. ,2!Те. шВа, ,}5Ва.

Первый эксперимент, в котором было показано существование сверхтонкого сдвига рентгеновских линий, сопровождающих процесс внутренней конверсии, был проведен на изогоне шСе> который испытывает /9-распад в 141 Рг . К,и К ¡г линии измерялись с помощью кристалл-дифракционного спектрометра по Кошуа, по методике, разработанной для измерения малых энергетических сдвигов рентгеновских линий. В поле зрения спектрометра поочередно вводились два источника: первый, в котором рентгеновское К- излучение возникало за счет исследуемого конверсионного перехода, и второй, реперный, в котором излучение возбуждалось фотоионизацией внешним источником у-квантов. Источник ы'Се приготовлялся облучением изотопа '4ПСс (в виде СеОг) на реакторе ,(ВР-М ь потоке ~10|4не,тгр/см-'-сек с последующей выдержкой для распада короткоживущих ¡потопов церия, присутствующих в образце как примесь. 1$ качестве репера использовался флуоресцентный источник из 141 Рг, во <буждаемый радиоактивным 17ПТт. Результаты приведены в таблице 1.

___Таблица 1.

ОИЫ1 М(К,„) М')Н ЛИ'К/ч ),М )П АЕсвЖАЪ

1 772 ±17 1323 ± 21!» 443±120 329 ±120

2 445 ± 26 1УО ± 1 «0 ;.')? + 11? -152± 110

3 5!1 ± 21 2"5 1 93 582 ± 65 -70 ± 57

В первом н втором опитпх репером служили соединения РгО: и Рг:03, соответственно. Измеренные смеи.'.еиия \Е{К.„) и ЛЕ(К,ц) оказалис разными, 4 1 о сви.'нмсчьгтвуе! о наличии, кроме искомо! о сверхтонко! о (< К) »ффектя

(ЛЕсь)• еще и химического смещения (ЛЕ(Х,Кл1), ¿ЬуЛ'Л'/ч), обусловленною частичным переходом празеодима после р - распада 141 Се в СеО: в трехвалеш ное состояние. Используя эти данные и то, что химическое смещение Л'/(/ - линии в 2,<>Н раза больше смещения Ка1 - линии, а СВ смещения одинаковы, можно раздельно определить искомый СВ эффект, мешающий химический сдвиг, а также валентное состояние излучающего атома: ш = 3,28 ± 0,21.

В третьем опыте в качестве репера была подобрана смесь Рг,0, и /'/<"■>_• именно с такой средней валентностью, поэтому химический эффект Гн.п в значительной степени компенсирован.

Окончательное экспериментальное значение К - смещения, обусловленною СВ-взаимодействиек-, ЛЕ^ц = 560 ± 50 мэВ.

Значение магнитного момента основною состояния "'Рг'мохно нычислшь, используя формулы для расчета сверхтопкой структуры, приведенные в гл.2 диссертации; = 4,1 з. 0,4 я.м: Величина магнитного момента, известная из других работ /н^л- 4,24 ±0,10; 4,09 ± 0,06.

В рамках программы развития нового метода были измерены сверх гонкие сдвиги рентгеновского излучения, испускаемого в результате внутренней конверсии при распаде ядер "4т1п, '2>пТе, '""'Те, 135"'Ва и мерсобрабиыны измеренные ранее данные по сверхтонким сдвигам рентгеновского излучении, сопровождающего распад ,33тВа. Целью работ ы явилось ишерение магнпшых моментов ядерных состояний, уточнение ранее полученных данных новым методом и выяснение возможных систематических ошибок и путей их устранения. Результаты измерений приведены в таблице 2.

В таблице использованы следующие обозначения: Е" - энергия изучаемого уровня, Г;/_> - его время жизни, Е энергия конверсионно! о перехода на данный уровень, х— тин нерех да, Л— его мулыинольноегь, /,, — спин начального состояния ядра, с которого идет переход на т>чаемый уровень, Г— спин конечного (изучаемого) состояния ядра. -— величина

экспериментально измеренного смешегтя наблюдаемой конверсионной рентгеновской линии (при наличии каскада она является смсе.ло линии, сдвинутых на различные величины, от ратных конверсионных иереход.ч:) относительно фчуоресцетной. ,..„ - вылеченное смещение ьпшн-рс йот..>п .тиини ог изучаемою перехода на исследуем-,ш \ропень, и илнпшип м. 'ин:

исследуемою состояния, пересчитанный из величины АЕ Сог по формулам, приведенным в гл.2 диссертации. В нижней строчке приводится значение магнитного момента, известное из литературных данных.

_ _ Таблица 2.

"Чп ¡"Те ">Ва i"Ba

£,„< к.») 0 158,99 35.46 12,33 0

/V: (с) 71.У 0,196x10» 1,48x10» 6,8x10» стаб

Г /, (к>11) 190. 88,46 109,27 275-,93 268,24

Г/. ГА Л/4 Л/4 Л/4 А/4

'"» 5* 11/2 . 11/2- 11/2- 11 п-

Г 1* 3/2+ 3/2+ 3/2' 3/2+

Д.".,(ичП) -12413 -6,415 -43 3±2,1 55,917.6 75,716,3

A£„„(Mi)i) -169113 ' 4|,0±У,5 56,0+6,0 65,9i/,6 10218

М +3,2210,25 +0,4510,11 +0,6210,06 +0.58Ю.08 0,8610,07

l'ufil +2,81710,011 +2,i 610,08 ±0,1210,12 Л +0,6010,02 - 0,837943

Далее перечислены основные физические .лффекты, приводящие к сдвигу рент [г 'ов> кой линии, которые необходимо учитывать при изучении сверхтонкой структуры рентгеновских линий описываемым методом. Это химический сдвиг, изотоп-сдвиг и сдвиг, вызванный эффектом встряски ^-оболочки, который может быть различным в зависимости от условий возбуждения. Влияние эффекта встряски может выразиться в дополнительном сдвиге в сотни миллизлектропвольт, зависящем от химического состава образца.

Исследованные в настоящей работе ядра (за исключением 141 Се. описанного отдельно) являются изомерами, распадающимися в основное или возбужденное состояние путем конверсионного перехода. Поскольку сравниваемые образцы брались в одной и той. :кг химической форме, химическое смещение для них можно принять отсутствующим. Вопрос о применимости в качестве репера флуоресцентной линии был исследован специально. Основанием для выбора в

качестве репера флуоресцентных А'-лшшй соответствующих, элементов является то, что эти линии не смещены из-за сверхтонкого взаимодействия (статистическое заселение компонент сверхтонкой структуры)-- Kpoi.ie того, процессы фотовоэбужденил и конверсии имеют схожий физический механизм: в обопх случаях выбрасывается электрон из ¿'-оболочки, создазая >.. лювенчое ¡1 одинаковое изменение потенциала внутри атсма. Поиравхз на зависимость сечений фотовозбуждения от энергии в пределах ширины лиши' может быть вычислена и учтена. Эта зависимость приводит к тому, что профиль А'-линии деформируется и эффективно несколько сдвигается. Учитывалась также поправка, обусловленная примесью несмещенной рентгеновской линии, возбуждаемой ионизацией своими же электронами от /?-рзспа"ч и конверсии, а также своим у-излучением. Поправка на изотопическое смещение вводилась с использованием экспериментальных данных поправками.- После введения поправок величины сверхтонких сдвигов, измеренные для состояний с известными магнитными моментами, хорошо согласуются с расчетными значениями.

Из таблицы 2 можно видеть, что при статистической точности измерения сверхтонких сдвигов в единицы миллиэлектронвольт погрешности вычисления поправок имеют тот же порядок величины. Итоговая величина погрешности, достижимая в эксперименте, завис: г от многих факторов. В каждом конкретном случае необходимо уччтывать свойства данного ядра, состзз и ферму источников, химическое состояние изучаемого образца. Достижимой величиной погрешности можно считать значение 5 -МО мэВ, что д ет возможность измерения магнитных моментов ядер с точне тыо 5 +10% дд;: большинства случаев. Такая точность может быт ь достаточна для исследований деталей ядерной стр^лтуры .

Таким образом, измерения сверхтонких сдвигов рентгеновских линий могут быть использованы как новый метод измерения магнитных моментов возбужденных состояний ядер.

Основной трудностью, ограничивающей применение рентгеновских кристалл-дифракционных спектрометров для измерений ядерных моментов, является необходимость выделения именно той рентгеновской линии, которая сопровождает исследуемый ядерный переход. Поэтому эксперименты прос-гдены лишь на ядрах с простейшими схемами распада. Более сложные случаи могут быть исследованы с применением метода совпадений электронов внутренней

конверсии с рентгеновскими квантами, или, при условии достижения достаточной точности, магнитные моменты ядерных состояний могут быть получены непосредственно из точных значений энергий линий электронов внутренней

конверси. .

В третьей главе описывается эксперимент по измерению разностей энергий линий электронов внутренней конверсии в распадах ШУЬ и 1921г. Решение проблемы измерения сверхтопких энергетических смещений конверсионных линий на бета-спектрометре с высоким разрешением может существенно расширить возможности метода. В частности, использование такого прибора на реакторе позволило бы измерять моменты возбужденных состояний цепочек изотопов в нейтропно-избыточной области. Заметим также, что по временам жизни возбужденных состояний, моменты которых можно измерять, данный метод не имеет конкурентов, поскольку соответствующие времена ограничиваются лишь временами жизни дырки в К- (10-14 + 10" с) или (Ю15 + Ю-16 с) оболочке.

Точность измерения энергии, необходимая для надежного обнаружения эффекта сверхтонкого смещения имеет порядок 0,1+ 0,2 эВ, относительная точность 1+ 2-Ю6 при энергии электронов 100 кэВ. Обычно относительная точность измерения энергии электронов внутренней конверсии на прецизионных спектрометрах не превосходит 1-г-2 эВ при энергии электронов 100 кэВ. При этом погрешность измерения энергий ядерных переходов, как правило, не менее 0,3 эВ, а для энергий связи рентгеновских уровней это значение не лучше 1,5 эВ. Это делает проблематичной возможность поиска рассматриваемого эффекта при абсолютных измерения энергии. Более реальным выглядит определение разностей положений линий одинаковой природы при разумных предположениях относительно изменения параметров формы линии с энергией (монотонность, отсутствие особых точек). В этом случае вычислить разность положений линий (Ки-К1:)-{ЕкгЕк:) конверсионного спектра можно с меньшей погрешностью, чем абсолютная погрешность реперных линий, если воспользоваться методами энергетической калибровки с привлечением априорных данных об изучаемом спектре.

Измерения проводились на призменном /! - спектрометре с призмой, изготовленной из пермаллоя, и обладающим следующими харакк-

эффективный телесный угол — 0,06% от 4д; разрешение — 0,06% , ЛНр/Нр; размер источника— ) • 20 мм3.

С целью повышения точности измерений была произведена модернизация систем питания и сбора информации спектрометра.

Пробные многократные измерения положения линии K19S в распаде Yh показали, что после прогрева в течение нескольких часов (от двух до четырех) кривая, характеризующая суммарный дрейф спектрометра, вызванный дрейфом измерительной системы и предысторией магнита (измерения проводились без . размагничивания и выключения тока магнита, плавным возвратом по току) может быть описана в большинстве случаев полиномом степени не более третьей с точностью порядка 10

Были измерены спектры электронов внутренней конверсии из распадов 169 Yh и 191 Ir. На рисунках 1 и 2 приведены фрагменты схем распада изучаемых изотопов.

В табл. 3 и 4 приведены рассчитанные по формулам, приведенным в гл.2 диссертации, величины сдвигов рентгеновских уровней атомов '""Yb и /с'7г, соответстенно, возбуждаемых при конверсии ядерных переходов.

32 д

7/2*

177 М1+Е2

31Б

198 М1«Е2

7/2* 3/2*

109 М1+Е2

130 Е2

138 /«=Я.29 110 ¿«=+0.781

118

JM 8.1 и=+0.51Й 0 стаб.

169-г.

Тш

Рис. !. Фрагмент схемы распада 169Yb.

Таблица 3

энергия перехода, иВ конечной состояние, Е(кэВ), I" машпгный момен г конечного состояния, я.м. сдвиг рентгеновского уровня, эВ

109.73 8,4; 3/2* +0.518 +0,13 +0,017

130,52 8.4; 3/2* +0,518 -0,079 -0,012

177.21 138; 7/2* +1.39 -0.069 -0,013

197,96 118; 3/2* +0,761 +0.18 +0,025

73.8 п

з+-

2т-2*-> 0+„

'б04

шге—

Е2+М1

138

463

612"

288 Е2+М1

316.5 Е2

192

Р1

920.9 784.6 612.5

316.5 О стае.

Рис.2. Фрагмент схемы распада 1921г.

Таблица 4

•шср| нн перехода. кэВ ' щечное _ • состояние, с(юВ), I" магншиый момент конечного состояния, я м. сдвиг ренменовского уровня, эВ ¿4- $п

295 95 316.5; 2* +0,559(45) +0,113 +0,013

308,46 6 2.5; 2* +0,72(14) 0 0

116,51 0; 0* 0 0 0

Было проведено 29 серий измерений с источниками ,МУЬ четырех различных толщин. Калибровка проводилась по обобщенному методу наименьших квадратна. Калибровочная кпивая, представляющая собой полипом 3 или 4 сгепени, проводится, исходя из полученных в эксперименте положении линий при учете априорных условий связи между энергиями переходов, таким , например, как (Еи-Еи) [ЕКГЕК2)=0 дня линий, пе испытывающих сверхтонкого сдвига. В спектре электронов внутренней конверсии 169 УЬ все А'-лишш должны быть сдвинуты на разную величину, знак сдвига также различный (см. табл.3). Самый большой сдвиг должна испытывать линия К19Н, для линий К177 и К¡30 расчетное значение сдвига близко по величине и имеет одинаковый знак. В этом случае оказывается невозможным независимое определение сдвига каждой линии в отдельности. Поэтому была использована следующая процедура калибровки: по совокупности экспериментальных данных о положениях лнции К130, К!77, ЬК)9, ЫЗО, ¿777 и ШУЯ с учетом уравнений связи, характеризующих априорную информацию о спектре, проводилась калибровочная кривая, относительно которой и вмчисл .лось положение линии К19Н. Таким образом, весь эффект будет отнесен к сдвигу линии К1')Н, который в этом случае характеризует величину разности энерг нй (Еи,;гг.и77)-(ЕК!^ПК,77).

Удовлетворительное значение х2 (Д° &) удалось получить при проведении калибровочной кривой полиномом от второй до четвертой степени для 26 серий измерений; погрешность определения искомой разности в каждой из серий составляла величину 0,6 + 0,9 электропвольт. Уср:дленная по этим сериям величина сдвига линии К1')Н

а/,0/«= +0,3 2±0,15(0,12) эВ.

В скобках приведена величина внешней ошибки.

Это значение в пределах экспериментальной погрешности согласуется с теоретическим значением 0,21 эВ, полученным на основании известных ма1 нигных моментов уровней 169Тт (см. табл.З).

Измерения электронного спектра "'/а и обработка полученных результатов проводились по юй же методике. Вссго Gi.no проведено 17 серий измерений спектров пектроноя внутренней конверсии с источниками 7|" различных толщин. Калибровочные кривые проводились полиномом второй и третьей

степени, удовлетворительное значение х1 было получено для 14 серий измерений. Средневзвешенное ло этим сериям смещение линии К296

а*„ул0,3±0,4(!,5)эв

В скобках приведено значение внешней ошибки. Значительная разница

между внутренней ч внешней ошибками может быть объяснена влиянием

примесных линий, поскольку на группы линий /.308, ¿316 накладываются M и N

конверсионные линии переходов 296 и 308 кэВ, соответственно, что приводит к

в

увеличению погрешности вычисления положения линии при разложении спектра.

Полученное значение не противоречит теоретическому для сверхтонкого сдвига линии К29и (0,i l.iB), однако сравнительно большая погрешность не позволяет делать какие-либо утверждения о наличии эффекта сверхтонкого сдвига. Тем не менее, можно сделать заключение о пригодности выбранной методики измерений при условии улучшения разрешающей способности спектрометра и большем наборе статистики. Проведение измерений на спектрометрах более высокого класса, имеющих и рое лучшее разрешение и позволяющих использовать источники на порядок большей площади позволило бы достигнуть статистической погрешности порядка величины эффекта за один проход по спектру.

В заключения перечислены основные результаты данной работы.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Егоров А.И., Родионов A.A., Рыльникое A.C., Совестное А.Е., Сумбаев О.И., Шабуров В.А., Эф'Ьект смещения рентгеновских линий, возбуждаемых при внутренней конверсии, обусловленный сверхтонким взаимодействием. Письма в ЖЭТФ, 1978, т.27, с.514 — 517.

2. Родионоз A.A., Федоров В.В., Сверхтонкая структура рентгеновских линий, сопровождающих tf-захват или внутреннюю конверсию. Возможности измерения мулмипольиых моментов ядер. "Вопросы точности в ядерной спектроскопии". Материалы 5-го семинара ТИЯС. Вильнюс, 1984, с. 155— 160.

3. Родионов A.A., Федоров В.В., Сверхтонкие смещения рентгеновских уровней, возбуждаемых при внутренней конверсии. ЖЭТФ, 1988, т. 94 (12), с.114 — 124.

4. Fedorov V.V. and Rodionov Л.Л., Hyperfine displacement of atom'C levels excited by internal conversion and the following .Y-ray cascade, Phys. Lett., 1980, v.136A, p.306 — 351.

5. Fedorov V.V., Rodionov A.A., Band I.M., Tr?.haskovskaya M.B.. Hyperfine structure calculations for inner atomic levels. J. Phys. B, 1995, v.28, p. I96~ — 1973.

6. Родионов A.A., Федоров В.В., Теория эффекта сверхтонкого смешения рентгеновских уровней атомов, возбуждаемых при внутренней конверсии и последующем электромагнитном каскаде. Препринт ЛИЯФ-1402, Л., 1988.

7. Мифтахов Н.М., Родионов А.А., Смирнов Ю.П., Федоров З.В., Измерения магнитных моментов ядер по сверхтонким смещениям рентгенозених К'-линий, Письма в ЖТФ, 1996 т.?2: вып. 10, с.50— 55.

8. Мифтахсв Н.М., Родионов А.А., Смирнов Ю.П., Федоров В.В., Сверхтонкие смещения рентгеновских линий, возбуждаемых и процессе внутренней конверсии в ядрах "41п, 'л7е, 125Те, ,33Ва, ''3Ва. Препринт ПИЯФ-2135, 1996, Гатчина, 13 с.

9. Родионов А.А., Кабина Л.П., Эффект сверхтонкого сдвига К-конверсионных линий. Измерение разности энергии A'-,L — конверсионных линий в электронных спектрах 169 УЪ и 192Ir. Препринт ПИЯФ-2128, 1996, Гатчина, 20 с.

Отпечатано в типографии ПНЯФ

Зак. 471, тир. 100, уч.-изд. л. 0,8; 18/X-I996 г. Бесплатно