Многослойные полупроводниковые установки для спектрометрии заряженных частиц на ускорителях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

ГУРОВ Юрий Борисович

МНОГОСЛОЙНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ СПЕКТРОМЕТРИИ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ НА УСКОРИТЕЛЯХ

01.04.01 - приборы и методы экспериментальной физики

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Москва-2012

005010513

Работа выполнена в Национальном исследовательском ядерном университете «МИФИ»

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Григорьев Владислав Анатольевич

доктор физико-математических наук Куликов Вячеслав Васильевич

доктор физико-математических наук, профессор Рыкалин Владимир Иванович

Ведущая организация: Физический институт имени П.Н.Лебедева

Российской академии наук

Защита состоится ”28 “марта 2012 г. в 15 час. 00мин. на заседании диссертационного совета Д 212.130.07 при НИЯУ МИФИ по адресу: 115409, Москва, Каширское шоссе, д.31, телефон 324-84-98, 323-95-26

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИЯУ МИФИ.

Автореферат разослан 2012г.

Просим принять участие в работе совета или прислать отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью организации.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физико-математических наук, профессор

Улин С.Е.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность

Изучение экзотических ядер и новых ядерных состояний является одним из главных направлений развития современной ядерной физики, связанным с исследованиями свойств ядерной материи в экстремальных условиях. Экспериментальная информация, полученная в этих исследованиях, привела к пересмотру ряда представлений, лежащих в основе «традиционной» теории ядра, : и созданию новых моделей, позволяющих описать всю совокупность данных. В значительной степени достигнутый прогресс был обусловлен созданием новых сильноточных ускорительных комплексов с энергиями до нескольких ГэВ на нуклон (ускорители промежуточных энергий, в том числе «мезонные фабрики»). Решение задач по ядерной спектроскопии, выполняемых на этих ускорителях, невозможно без развития новых экспериментальных методик и создания прецизионной спектрометрической аппаратуры.

Эксперименты, проводимые на ускорителях промежуточной энергии, сталкиваются с проблемой обеспечения высокого энергетического разрешения при регистрации частиц и ядер в широком энергетическом диапазоне. Одним из решений этой проблемы может быть использование многослойных систем (спектрометров) на основе полупроводниковых детекторов (п.п.д.-телескопов). Такие установки обладают энергетическим разрешением, которое не уступает магнитным спектрометрам. Причем в отличие от магнитных, они позволяют выполнять прецизионное измерение энергии и идентификацию частиц в широком интервале энергий и масс - от пионов до многозарядных ядерных фрагментов без изменения в настройке спектрометра, что существенно для скорости набора статистики и минимизации систематических ошибок. Кроме того, компактность и простота конструкции п.п.д.-телескопов позволяют создавать многоплечевые спектрометры сложной конфигурации.

Актуальность диссертационной работы состоит в том, что выполненные технологические и методические разработки в области полупроводниковых многодетекторных систем позволили обеспечить прецизионную спектрометрию длиннопробежных заряженных частиц в диапазоне энергий от нескольких до сотен МэВ. Это дало возможность решить ряд физических задач в области исследования ядерных реакций и структуры ядра на качественно новом уровне как по точности измерений, так и по вероятности изучаемых процессов.

Развитие методик измерений С ПОМОЩЬЮ МНОГОСЛОЙНЫХ П.П.Д.-спектрометров идет как по линиям использования кремниевых детекторов и детекторов из сверхчистого германия (НРОе), так и их сочетаний.

Преимуществами НРСе-детекгоров перед кремниевыми п.п.д. являются большая толщина чувствительного объема и более высокая тормозная способность. Для эксплуатации НРОе-п.п.д. необходимо их охлаждение до температуры жидкого азота, что для ряда экспериментов является решающим аргументом в пользу выбора кремния в качестве материала детекторов. Это особенно важно при использовании п.п.д.-телескопов в многоплечевых экспериментальных установках в исследованиях корреляционных процессов. В ряде задач высокое энергетическое разрешение может быть достигнуто только при использовании тонких детекторов, что делает оптимальным использование кремниевых п.п.д. по сравнению с германиевыми. К таким задачам относится измерение энергии ядерных фрагментов и низкоэнергичных заряженных пионов.

Требования к детектирующим частям (модулям) многослойных п.п.д-спектрометров, которые вырабатывались на стадиях подготовки и проведения экспериментов, привели к необходимости решения широкого круга технологических и методических задач, включающих в себя: разработку специальных способов изготовления детекторов, предназначенных для комплектации п.п.д.-телескопов; отработку методики получения детекторного кремния с требуемыми параметрами; разработку методов калибровки п.п.д. и измерения их геометрических параметров; оптимизацию параметров спектрометрической электроники.

Разработка методов изготовления телескопических п.п.д. была направлена на достижение предельного энергетического разрешения, большой светосилы и высокой надежности. В свою очередь, решение методических задач было необходимо для достижения необходимого качества измерений в ходе эксперимента и получения достоверных оценок погрешностей получаемых результатов.

Телескопические детекторы, созданные в рамках работы, послужили основой для создания многослойных п.п.д.-спектрометров, с помощью которых в ускорительных экспериментах был успешно решен ряд физических задач.

Цель работы

Разработка и практическая реализация нового подхода к регистрации заряженных частиц с энергиями от нескольких до сотен МэВ, основанного на использовании многослойных полупроводниковых установок. Разработка специальных типов полупроводниковых детекторов и создание на их

основе п.п.д.-телескопов для спектрометрии и идентификации частиц в широком диапазоне масс и энергий. Применение многослойных п.п.д.-спектрометров для решения фундаментальных задач на ускорителях.

Научная новизна

1. Разработан и реализован новый подход к измерению энергии заряженных частиц с помощью многослойных п.п.д.-спектрометров, позволяющий с высоким разрешением (ДЕ/Е~0.2-0.5%) определять энергию частиц в диапазоне от нескольких до сотен МэВ и идентифицировать частицы с различными массами - от пионов до многозарядных ядерных фрагментов.

2. Впервые разработаны специальные методы, позволяющие изготавливать телескопические кремниевые и германиевые детекторы большой площади с тонкими «мертвыми» слоями, что позволило приблизить энергетическое разрешение многослойных полупроводниковых установок к предельным значениям для таких систем.

3. Впервые экспериментально показано, что метод нейтронного легирования позволяет получать высокоомный кремний «-типа большого диаметра для создания телескопических детекторов с высокими спектрометрическими характеристиками.

4. Впервые разработаны методы определения калибровочных и структурных параметров телескопических п.п.д., оптимизации параметров спектрометрической электроники, выделения остановок пионов в тонких мишенях, определения разрешения п.п.д.-спектрометров во время эксперимента; данные методы обеспечили достижение необходимого качества проведения измерений и получения достоверных оценок погрешностей получаемых результатов.

5. Впервые создан комплекс многослойных полупроводниковых установок для прецизионной спектрометрии на ускорителях длиннопробежных заряженных частиц, ядерных фрагментов и заряженных пионов низких энергий.

6. Применение созданной регистрирующей аппаратуры позволило:

• впервые определить параметры низколежащих состояний 4Н и 101л;

• впервые получить указание на выбивание Д-изобары из ядра 9Ве;

• впервые обнаружить глубоколежащие состояния пионных атомов ксенона.

Практическая значимость

Созданная новая методика прецизионной регистрации заряженных частиц в ускорительных экспериментах позволяет при высоком аппаратур-

ном разрешении достигать высокой статистической обеспеченности данных, что является решающим аргументом при решении широкого класса ядерно-физических задач. Разработанный подход, включающий способы изготовления телескопических п.п.д., методы спектрометрии заряженных частиц и аппаратурные средства, достаточно широко применяется при разработке полупроводниковых систем регистрации излучений в неускорительных экспериментах и в исследованиях на пучках тяжелых ионов. Разработанные методы расчета и определения энергетического разрешения п.п.д.-спектрометров используются для планирования новых экспериментов по поиску ядерной экзотики, а также позволят в этих исследованиях проводить корректный анализ спектров с целью обнаружения стабильных или резонансных ядерных состояний. Полученные результаты по спектроскопии экзотических ядерных состояний стимулируют дальнейшее совершенствование и тестирование современных ядерных моделей.

Положения и результаты, выносимые на защиту

1. Новый подход к измерению энергии заряженных частиц в диапазоне от нескольких до сотен МэВ с помощью многослойных п.п.д- спектрометров.

2. Методы создания светосильных детекторов из кремния и сверхчистого германия с минимально возможными нечувствительными слоями, и способ изготовления детекторов из высокоомного кремния я-типа большого диаметра, полученного методом нейтронного легирования.

3. Методы калибровки телескопических детекторов, определения структурных слоев п.п.д. и выбора постоянных времени формирования спектрометрического канала.

4. Методы выделения остановок заряженных частиц в тонких мишенях, измерения разрешения, эффективности регистрации и точности привязки энергетической шкалы п.п.д.-спектрометров в реальных условиях.

5. Создание многослойных полупроводниковых установок для спектрометрии и идентификации заряженных частиц в широком интервале энергий и масс, включая спектрометр для измерения энергии заряженных пионов низких энергий.

6. Результаты экспериментов по спектроскопии тяжелых изотопов водоро-

да 4Н и лития 101л, исследованию Д-изобарных конфигураций в легких ядрах и поиску глубоколежащих состояний пионых атомов ксенона.

Достоверность

Достоверность результатов по разработке способов изготовления телескопических детекторов обеспечивается современными измерительными средствами контроля характеристик п.п.д., большим объемом измерений,

выполненных с целью сравнения параметров исследуемых и контрольных образцов, многократным практическим использованием созданных детекторов. Обоснованность результатов методических разработок достигается высокой статистической обеспеченностью и повторяемостью измеряемых параметров детекторов и установок на их основе, детальным сравнением экспериментальных и расчетных данных. Полученные физические результаты согласуются с теоретическими предсказаниями и данными других экспериментов, что демонстрирует обоснованность выполненных экспериментов и корректность способов обработки и анализа экспериментальной информации.

Вклад автора

Автору принадлежит определяющая роль в постановке технологических и методических задач, выборе способов их решения и получении конкретных результатов. Под его руководством и при личном участии изготовлены и протестированы различные типы телескопических п.п.д., на основе этих детекторов сконструированы и запущены в эксплуатацию многослойные установки, разработаны методы определения калибровочных характеристик созданных п.п.д.-спектрометров. Автор внес значительный вклад в постановку и реализацию экспериментов на ускорителях, анализ и интерпретацию полученных физических результатов.

Апробация работы

Результаты исследований, положенные в основу диссертации, представлялись и обсуждались на семинарах в НИЯУ МИФИ, Лаборатории ядерных проблем и Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ (Дубна), ПИЯФ РАН (Гатчина), ИТЭФ (Москва), ИЯИ РАН (Москва), Сведбергской лаборатории (TSL, Уппсала, Швеция); а также докладывались на международных совещаниях по полупроводниковым детекторам (Дубна 1983, 1987); Всесоюзной школе "Полупроводниковые детекторы в ядерной физике" (Юрмала 1985); международных семинарах по физике промежуточных энергий (Москва 1987, 1989); международном семинаре "Пионы в ядрах" (Пениско-ла, Испания 1991); международных конференциях "Применение полупроводниковых детекторов в ядерно-физических задачах" (Рига 1995, 1998), международном совещании "Проблемы прикладной спектрометрии и радиометрии" (Юрмала 2004); международных конференциях "Ядерная структура и связанные вопросы" (Дубна 1997, 2003); международных конференциях по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра (Саров 2001, 2006, Москва 2002, 2005, Санкт Петербург 2003, 2010); международных конференциях "Частицы и ядра" PANIC-93 (Рим 1993), PANIC-02 (Осака 2002), PANIC-05 (Санта-Фе 2005); VIII международной конферен-

ции "Ядро-ядерные столкновения" (Москва 2003), научной сессии-конференции секции ядерной физики ОФН РАН "Физика фундаментальных взаимодействий" (ИТЭФ, Москва 2004).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 32 статьи, в том числе 29 в реферируемых журналах: Приборы и техника эксперимента - 18, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research - 2, Высокочистые вещества -

1, Письма в ЖЭТФ - 1, Physics Letters В - 1, Ядерная физика - 2, Nuclear Physics А - 2, Известия РАН (серия физическая) - 1, European Physical Journal А - 1.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Объем диссертации составляет 236 страниц, включая 107 рисунков, 33 таблицы и список литературы из 260 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность и новизна научной проблемы, изучению которой посвящена работа. Изложены цель и метод исследования, представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе описываются разработанные методы изготовления различных типов детекторов из кремния и сверхчистого германия (HPGe), которые позволили минимизировать их «мертвые» слои и одновременно сохранить стабильность эксплуатационных параметров п.п.д. в течение длительных экспозиций па пучках частиц.

Проведена классификация кремниевых детекторов для многослойных спектрометров, исходя из их назначения и методики изготовления. Рассмотрено влияние нечувствительных слоев детекторов на спектрометрические характеристики п.п.д.- телескопов. Проанализированы и указаны недостатки известных ранее методов изготовления кремниевых детекторов с точки зрения уменьшения их «мертвых» слоев.

Для использования поверхностно-барьерных (Si(Au)) детекторов в п.п.д.-телескопах необходимо обеспечить растяжку чувствительной области на полную толщину образца, т.е. режим полного обеднения. Вследствие неоднородности удельного сопротивления р это условие должно выполняться для областей с минимальным р, что позволяет зафиксировать геометрию детектора и устранить неравномерный нечувствительный слой со стороны тыльного электрода. Известно, что основное влияние на надежную

работу 81(Аи)-п.п.д. в режиме полного обеднения оказывают свойства тыльного омического контакта. Для улучшения стабильности работы телескопических Si(Au)-n.n.& был разработан специальный способ их изготовления. В этом методе омический контакт формируется напылением А1 значительно большей толщины, чем принято по стандартной технологии.

На рис. 1 показаны зависимости энергетического разрешения при измерении а-частиц (АЕа) от приложенного напряжения для Si(Au)-n.n.fl. с различными омическими контактами. Для всех детекторов напряжение полного обеднения U0 = 90 В. Видно, что для п.п.д. с традиционно используемыми омическими контактами (кривые 1 и 2), резкое ухудшение разрешения начинается сразу после выхода объемного заряда на заднюю сторону детектора. В то же время п.п.д., изготовленные по разработанной методике (кривые 5-5), могут эксплуатироваться без изменения АЕа при напряжениях, в несколько раз превышающих UQ.

Установлено, что «идеальному» омическому контакту отвечает алюминиевый контакт толщиной ~ 200 мкг/см2.

На основе разработанной технологии были изготовлены Si(Au)-n.n.fl. с рабочей площадью 1-10 см2, толщиной от 10 до 700 мкм и разрешением ДЕ = 30-100 кэВ. Полностью обедненные Si(Au)-n.n.fl. стабильно проработали длительное время (~ 2000 часов) в ускорительных экспериментах.

Проблема улучшения параметров телескопических литий-дрейфовых (Si(Li)) детекторов связана с уменьшением их нечувствительных диффузионных слоев. При изготовлении Si(Li)-n.n.fl. стандартным способом, в котором используется равномерный нагрев образца, толщина «мертвых» слоев составляет wMC ~ 400 мкм. Показано, что наличие таких «мертвых» слоев приводит к заметному ухудшению спектрометрических характеристик п.п.д.-телескопов. Для уменьшения «мертвых» слоев Si(Li)-n.n.A. был разработан способ проведения диффузии Li с помощью импульсов теплового излучения.

В этом методе для снижения глубины диффузии и получения распределения концентрации лития с резким спадом осуществляется поверхностный

&Ец. кзВ

Рис. 1. Зависимость энергетического разрешения от напряжения смещения для $1(Аи)-п.п.д. с различными омическими контактами: 1 - Се+А1, 2-А1 (40 мкг/см2), 3-А1 (100 мкг/см2), 4-А1 (150 мкг/см2), 5-А1 (200 мкг/см2)

разогрев образца с одной стороны при одновременном его охлаждении с другой. Это ведет к тому, что температура, а, следовательно, и коэффициент диффузии, от поверхности в объем образца уменьшаются. Таким образом, изменяя температурный градиент в приповерхностном слое образца, можно значительно уменьшить «мертвый» литиевый слой.

Для сравнения на рис. 2 приведены примеры распределения концентрации лития в кремнии после проведения диффузии разработанным и традиционным способами. Температура танталового излучателя, который использовался для нагрева образцов, составляла Т » 1500°С.

Видно, что глубина залегания диффузионного слоя, полученного при наличии температурного градиента, на порядок меньше, чем при изготовлении по стандартной технологии. Кроме того, за счет более высокой температуры поверхности кристалла возрастает поверхностная концентрация 1л, что ведет к уменьшению контактных шумов 81(1л)-п.п.д.

Измерения толщин диффузионных слоев детекторов с помощью а-частиц показали, что и'мс < 20-50 мкм, а их неоднородность < 1 мкм. 81(1л)-п.п.д. большой площадью (8 см2), полученные таким образом, имели разрешение по а-частицам АЕа « 40 кэВ, а по электронам внутренней конверсии (э.в.к.) АЕе »30 кэВ. Важно указать, что п.п.д. не изменили своих характеристик, проработав больше десяти лет в ускорительных экспериментах.

Для решения ряда задач, например спектрометрии заряженных пионов низких энергий, требуются детекторы с толщиной чувствительной области \УЧ0 ~ 1 мм. Очевидным решением этой проблемы является использование 8ЦАи)-детекторов из кремния «-типа, которые имеют наиболее простую и надежную технологию изготовления. Однако до настоящего времени существуют серьезные трудности в получении монокристаллов и-кремния с удельным сопротивлением р > 3 кОм-см, диаметром > 40 мм. Это обусловлено тем, что такой материал являлся побочным продуктом в процессе выращивания кристаллов для электронной промышленности. В то же время, высокоомный (р > 10 кОм-см) кремний р-типа значительно более доступен, как естественный продукт высококачественной зонной чистки.

N. см'3

Рис. 2. Распределение концентрации Ы в Я после диффузии: 1 - нагрев тремя импульсами (длительность 15 с, скважность 5 мин, расстояние излучатель -подложка 5 мм); 2-равномерный нагрев при Т = 360°С в течение 20 мин

В работе используется один из возможных способов получения детекторного материала методом перекомпенсации кремния р-типа в и-тип с

помощью ядерной реакции 3081(п,у)3181——>31Р, на тепловых нейтронах.

Вследствие малого сечения (« 0.11 барн) и равномерного распределения изотопа 3081 (содержание в естественной смеси 3.05%) в объеме кристалла легирующая примесь фосфора (типичный донор), также распределяется с высокой степенью однородности (<1%/см). На первом этапе исследований изучалась принципиальная возможность получения нейтронно-легированного кремния (н.л.к.), пригодного для изготовления 8КАи)-п.п.д. площадью ~ 1 см2. Был отработан полный цикл получения таких п.п.д., включающий: отбор исходных кристаллов, выбор условий облучения, отжиг радиационных дефектов, измерение параметров исходных и облученных образцов. Облучение кристаллов проводилось в тепловой колонне реактора НИЯУ МИФИ. 81(Аи)-п.п.д., изготовленные из н.л.к., использовались для спектрометрии а-частиц, электронов и измерения энер-спектр э.в.к. 2и'В1; в - спектр ионов гии тяжелых ионов (рис. 3). Полученные Хе (Е=120 МэВ) спектры указывают на высокое энергети-

ческое разрешение этих п.п.д.

На втором этапе работ решалась задача получения высокоомного н.л.к. большого диаметра для изготовления телескопических 81(Аи)-п.п.д. В качестве исходного материала были выбраны монокристаллы кремния 0= 40 мм. В табл. 1 вместе с исходными значениями удельного сопротивления и его неоднородности (рь 8р,) представлены аналогичные параметры после облучения и отжига (р2, 5рг). Там же представлены отношения полученных неоднородностей к ожидаемым расчетным величинам 8р2/5рР2.

Видно, что в результате облучения и отжига происходит сглаживание неоднородности распределения электроактивных примесей относительно исходного кремния. Именно этот эффект позволил получить н.л.к. я-типа с р выше, чем у исходного кремния р-типа. Из облученных и отожженных

N

1200

3650 3700 3750

800 г

6

- ‘ ' 14 кэВ

580 600 620 640 660

Рис.З. Спектры, полученные с помощью 8'1(Аи)-п.п.д. из н.л.к.: а - спектр а-частиц238Ри; б -

образцов большого диаметра была изготовлена большая партия 81(Аи)-п.п.д. площадью 8 см2 и толщиной 0.5-1.2 мм.

Таблица 1. Параметры Бьобразцов и разрешение п.п.д.

№ обр. Рь кОмсм р-тнп 5рь % Р2, кОмсм «-тип Ф2, % 5р2/бр2р АЕ, кэВ

Г = 20°С Т = -196°С

* а Р* * а Р*

1 18 56 16 58 0.33 35 28 18 2.5

2 16 67 27 62 0.33 40 35 - -

3 23 53 56 58 0.34 45 40 18 2.4

В табл. 1 представлены значения разрешения для трех детекторов. Измерение АЕ выполнялось с помощью а-частиц и э.в.к. при двух значениях Т = 21°С и -196°С. Полученные значения сравнимы с величинами АЕ лучших п.п.д. той же площади, изготовленных из обычного кремния. Показано, что такие п.п.д. можно эксплуатировать при напряжении смещения в два раза превышающем напряжение полного обеднения.

Развитие методики измерений с помощью многослойных п.п.д.- спектрометров проводилось и по линии использования детекторов из сверхчистого германия (ШЧЗе). Однако высокая стоимость импортного материала долго не позволяла изготавливать НРСе-детекторы. Прогресс стал возможным после того, как на Красноярском заводе цветных металлов (КЗЦМ) были выращены монокристаллы НРОе 0 ~ 40 мм с разностной концентрацией акцепторных и донорных примесей /N¿-N¿1 ~ (1-4)-Ю10см'3. Это позволило приступить к разработке НРСе-п.п.д. с параметрами на уровне зарубежных образцов.

В процессе отработки и совершенствования технологии изготовления НРОе-п.п.д. особое внимание было уделено критериям отбора сверхчистого германия для указанной цели. В ходе тестовых исследований параметры монокристаллов НРОе р-типа проводимости (0 ~ 40мм) сравнивались с образцами от фирмы НОВОСКЕ1Ч. Исследовалась связь между эксплуатационными характеристиками (энергетическим разрешением, темновым током, максимальным рабочим напряжением) и основными электрофизическими параметрами исходного материала (разностной концентрацией /Л^-ЛУ, подвижностью носителей заряда ц, плотностью дислокаций Л о). Установлено, что для изготовления высококачественных НРОе-п.п.д. исходные монокристаллы должны иметь следующие параметры: /N¡¡-N¿1 < 3-1010см~3, 5(Щг-ЛУ) < 20%), ц > 4.0-104см2/В-с, Лг0< 1.5-103см~2.

На рис. 4 и 5 представлены спектры, измеренные с помощью таких детекторов с разными геометрическими характеристиками (Я - рабочая площадь, чувствительная толщина).

N.10’

N,10’

40

20

60

1173 кэВ

200 240 260 300 N.«№«/1

2200

2400

2600 N. канал

Рис. 4. Спектр '(-источника 55Ре, измеренный с помощью НРЄе -п.п.д. (8=0.5 см2, IV = 4лш)

Рис. 5. Спектр у-источника 60Со, измеренный с помощью НРСе-п.п.д. ($ = 8 см2, IV = 6 мм)

При изготовлении стандартных НРСе-п.п.д. используется технология, которая включает в себя термодиффузию лития на Се р-типа, В таком подходе толщина «мертвого» слоя составляет ~ 1 мм. При этом аномально большой коэффициент диффузии Ы в йе ведет к увеличению «мертвого» слоя, особенно, в процессе термоциклирования детекторов. Это вызывает необходимость постоянного пребывания детекторов при температуре жидкого азота, что практически невыполнимо в процессе подготовки ускорительных экспериментов.

Для решения проблемы использовался метод ионной имплантации бора (В) и фосфора (Р), который позволяет создавать на п.п.д. выпрямляющие и омические контакты толщиной 0.05-0.3мкм. Имплантация Р выполнялась последовательно энергиями 35 и 25 кэВ, внедренная доза Ф ~ 5-1013 см"2. Имплантация В проводилась при Е = 25 и 17 кэВ, доза Ф ~ 5-1014 см'2. Отжиг радиационных дефектов после имплантации Р выполнялся при Т= 300°С в течение 30 мин., а после внедрения В не проводился. Измерения с помощью а-частиц показали, что толщина входных окон таких детекторов < 0.1 мкм. Для комплектации многослойных установок было изготовлено 12 детекторов из НРОе р-типа. Телескопические НРСе-п.п.д. имели рабочую площадь £ = 8 см2, толщину }¥= 5-10 мм, разрешение АЕУ ~3 кэВ (Еу~ 1 МэВ). Детекторы надежно проработали в течение нескольких сеансов (~ 1000 час) внутри ускорительного тракта вблизи пучков ионов высокой светимости ~ 1030с'‘см'2.

Основной результат выполненных разработок состоит в реализации методов изготовления телескопических детекторов, которые позволили минимизировать их «мертвые» слои. При этом на основе разработанных методов изготовлен большой набор детекторов из кремния и сверхчистого германия, которые успешно эксплуатировались в течение длительных ускорительных сеансов.

Во второй главе описаны разработанные методы определения калибровочных и структурных параметров телескопических п.п.д., представлен подход к выбору постоянных времени формирования спектрометрических каналов. Приводится описание электронной системы многослойного п.п.д.-спектрометра, а также методики измерения энергии и идентификации частиц.

В ускорительных экспериментах возникает необходимость калибровки как отдельных регистрирующих элементов, так и всей установки в целом. Калибровка спектрометрических каналов (с.к.) п.п.д.-телескопов позволяет решать следующие задачи: устанавливать оптимальные значения энергетических порогов на триггерных детекторах для запуска регистрирующей системы с целью обеспечения корректного отбора полезных событий; выполнять «on-line» анализ полученных данных и при необходимости изменять настройки в спектрометре или в электронной системе съема информации.

В результате выполненных исследований разработана методика калибровки с.к. п.п.д.-телескопа с помощью a-источников и генератора импульсов точной амплитуды (г.и.т.а.). Заряженные частицы при прохождении через отдельные детекторы п.п.д.-телескопа могут терять до нескольких десятков МэВ. Следовательно, при использовании а-частиц с энергиями 5-10 МэВ возникает необходимость экстраполяции параметров калибровки на диапазон, в несколько раз превышающий значения реперных энергий.

Для спектрометрических a-источников наблюдаются отклонения энергии а-частиц от табличных значений. Поэтому на первом этапе детально исследовалась точность привязки шкалы электронной аппаратуры в области энергий калибровочных a-пиков. Описана процедура определения величины потерь энергии а-частиц во входном окне детектора, в радиоактивном веществе и защитном покрытии а- источника. Для обеспечения высокой точности калибровки вводились соответствующие поправки.

Градуировка с.к. проводится в два этапа: калибровка с помощью а-частиц и г.и.т.а. для каждого электронного канала на шкале ~ 3-5 кэВ/канал и последующая перекалибровка с.к. на шкале ~ 20-50 кэВ/канал.

В процедуре калибровки и перекалибровки использовалось несколько генераторных пиков. Показано, что при регистрации энергосбросов ~ 50 МэВ от заряженных частиц, погрешность методики не превышает 50 кэВ.

При прохождении заряженных частиц через несколько слоев детекторов для их идентификации и измерения энергии необходима точная информация о величинах толщин чувствительных и нечувствительных слоев.

Разработанный метод основан на измерениях калибровочных характеристик спектров радиоактивных источников, выполненных с помощью набора калиброванных пластин кремния и германия, расположенных между п.п.д. и источником. На основе полученных данных строилась зависимость выбранного параметра измеренного спектра от толщины пластины, и по идентичному измерению, выполненному с исследуемым детектором, определялась его структурная характеристика.

Измерения толщины 81(Аи)-п.п.д. и «мертвых» слоев стандартных 8^1л)-п.п.д. вьшолня-

207В1 (Ес= 975

Рис. 6. Спектры э.в.к. ШВ1, измеренные Б1(и)-п.п.д. при использовании 5'1-фтьтров различной толщины п>:а-без поглотителя; б-IV -280мкм; в — \\?-540мкм.

Рис. 7. Зависимость положения пика э.в.к. с Е - 975 кэВ (207Ш) от толщины Ш-фтътра

лись с помощью источника э.в.к. кэВ). В качестве примера на рис. 6 показаны спектры, зарегистрированные 81(1л)-п.п.д. при прохождении электронов через Зьпластины. Видно, что положение пика э.в.к. зависит от толщины фильтра. На рис. 7 показана зависимость смещения данного пика от толщины 81-филыров. Следовательно, установив на место фильтра 8^Аи)-п.п.д., можно определить его толщину, пользуясь полученной калибровочной зависимостью. Также можно определить и толщину «мертвого» слоя 81(1Л)-п.п.д., для чего достаточно повернуть детектор этим слоем к источнику.

Для определения полных толщин 81(1л)-п.п.д. использовался р-источник 10611и 3.55 МэВ). Измерения полных толщин ШЧЗе-детекторов и «мертвых» слоев стандартных НРСе-п.п.д. выполнялись с помощью

у-источников 57Со (£,,» 122 кэВ) и 241 Ат (Еу и 60 кэВ). В случае и

НРве-п.п-д. с тонкими «мертвыми» слоями глубина их залегания определялась по сдвигу в положении а-пика 22бЯа (Еа »7.6 МэВ) при облучении со стороны переднего и заднего контактов.

При использовании изложенной методики наиболее существенными являются ограничения, накладываемые на стабильность работы аппаратуры. Высокая точность измерений (~1%), выполненных с помощью радиоактивных источников была обеспечена прецизионным спектрометрическим каналом. Контроль стабильности его характеристик в процессе измерений осуществлялся с помощью генератора импульсов точной амплитуды.

При регистрации длиннопробежных заряженных частиц с помощью п.п.д.-телескопа правильный выбор параметров формирующих цепей электронных каналов может оказывать существенное влияние на достоверность измеренного значения энергии частицы. Это особенно важно при использовании установок на основе 81(1л)-п.п.д., которые имеют толщину чувствительной области ~ 3-5 мм и эксплуатируются при комнатной температуре. Для решения проблемы была разработана методика учета параметров спектрометрических каналов, используемых для съема информации с 81(1л)-детекторов.

Были выполнены расчеты влияния конечного времени собирания заряда в 81(1л)-п.п.д. на точность измерения энергии частиц. Показано, что этот параметр является существенным для выбора оптимального времени формирования (т) электронного тракта. Измерения 81(1л)-п.п.д. показали, что для этих детекторов наилучшее энергетическое разрешение (30-40 кэВ) достигается при т = 0.5 мкс. Однако нелинейность, возникавшая при этой формировке, ведет к значительному ухудшению точности измерения энергии частиц. В качестве оптимального значения постоянной времени была выбрана формировка т = 1.5 мкс, обеспечивающая значительное улучшение точности измерения энергии, несмотря на ухудшение энергетического разрешения до 70 кэВ.

Важную роль в достижении высоких спектрометрических характеристик многослойных п.п.д.-спектрометров играет электронная система, служащая для преобразования, передачи информации и целей управления. В работе дано описание основных элементов электронной системы полупроводниковых установок, к которым относятся: многоканальная спектрометрическая аппаратура, обеспечивающая съем, преобразование и кодирование сигналов с детекторов; система быстрой логики, осуществляющая предварительный отбор событий и выработку триггера запуска спектро-

метра; система контроля спектрометрических и логических каналов и блок управления режимами работы установки.

Каждый спектрометрический канал (с.к.) состоял из предварительного и спектрометрического усилителя, а также 10-ти или 12-ти разрядного амплитудно-цифрового преобразователя. Характеристиками с.к. являются следующие параметры: интегральная нелинейность < 0.03%, температурная и временная нестабильности - 0.1 кан.ЛС и 0.04 кан./час, максимальная загрузочная способность 105сЛ Среднее энергетическое разрешение с.к. в экспериментальных условиях при использовании Бь и НРОе-п.п.д. составило <&Е > -70 и ~ 100 кэВ соответственно. Каналы быстрой электроники комплектовались быстрыми усилителями, пороговыми формирователями с точной временной привязкой и схемами совпадений. Сигналы от логических каналов служили для организации триггера запуска. Разрешающее время схем совпадений составляло 20 не. Контроль линейности и стабильности с.к. осуществлялся с помощью г.и.т.а. По ширине генераторных пиков контролировалось разрешение спектрометрических каналов, включая шумы детекторов. Стабильность коэффициента преобразования и «нуля» с.к. измерялась по четырем реперным пикам г.и.т.а. с периодичностью 30 мин. Контроль линейности с.к. осуществлялся по 15 пикам в начале и конце цикла измерений.

В заключительной части этой главы дано описание методики восстановления начальной энергии и идентификации частиц, зарегистрированных многослойными п.п.д.-спектрометрами. Энергия частиц определялась суммированием потерь энергии в детекторах с учетом средних энергетических сбросов в их «мертвых» слоях. Идентификация частиц, а также отбраковка событий с нарушением зависимости ионизационных потерь энергии вследствие выхода частиц из детектирующего объема, краевых эффектов и ядерных реакций решалась с помощью критерия у?.

Рис. 8 дает представление о возможностях таких установок по идентификации частиц.

Рис. 8. Двумерное распределение энергосбросов во 2-ом Б1(Аи)- п.п. д. (N2) и первом 31(Ы)-п.п.д. (Ы3) для вторичных частиц от захвата л~-мезонов ядрами 9Ве: а - до обработки, б - после обработки

N 2 > канал

2400

1600

800

2400

N з, канал

Использовались данные, полученные при поглощении пионов ядрами 9Ве на ускорителе LAMPF. На рис.8а показано исходное двумерное распределение потерь энергии во втором Si(Au)-flereKTope и первом Si(Li)-n.n.fl. для частиц, зарегистрированных этими детекторами. Хорошо выделяются ветви изотопов водорода р, d, t и гелия 3Не, 4Не. Эти же данные после обработки по критерию х2 для гипотезы остановки в первом Si(Li)-n.n.fl. представлены на рис. 86. Хорошо видно, как отбраковываются фоновые события и события, связанные с частицами, прошедшими Si(Li)-n.n^. насквозь.

Наиболее существенный результат разработанных методик состоит в возможности получения и обработки спектрометрической информации с минимальными искажениями в широком энергетическом диапазоне для различных частиц.

Третья глава посвящена описанию многослойных полупроводниковых установок, методических и физических результатов, полученных с использованием этой аппаратуры в экспериментах на ускорителе ПИЯФ РАН (Гатчина), «мезонной фабрике» LAMPF (JIoc Аламос, США) и накопительном кольце CELSIUS (Уппсала, Швеция). Подробно рассматриваются принципы построения многослойных п.п.д.-спектрометров и специфика проведения экспериментов, методы определения их калибровочных параметров. Приводятся результаты по параметрам экзотических ядерных состояний, которые обнаружены и исследованы с помощью созданных полупроводниковых установок.

Наиболее полно спектрометрические свойства систем на основе полупроводниковых детекторов могут быть использованы в исследованиях процесса поглощения остановившихся отрицательных пионов ядрами, где требуется регистрировать частицы в широком диапазоне пробегов. С этой целью был разработан и создан двухплечевой п.п.д.-спектрометр, который использовался на ускорителе ПИЯФ. Принципы построения спектрометра были направлены на получение максимальной плотности остановок пионов в мишени при сохранении возможности надежного исключения фона, а также обеспечения достаточной светосилы установки.

Схема спектрометра, который использовался для экспериментов на канале пионов низких энергий синхроциклотрона ПИЯФ, представлена на рис. 9. Пучок тГ-мезонов с импульсом 140 МэВ/с проходил через замедлитель и останавливался в мишенях толщиной ~100 мг/см2. Использование в качестве последних слоев замедлителя мониторных Si(Au)-n.n.fl. позволило достигнуть плотности остановок ~ (3-4)-103 с-1. Анализ сигналов с мониторных детекторов позволял отбирать пионы с остаточным пробегом,

соответствующим толщине мишени, и достаточно надежно исключать фоновые события, соответствующие остановкам.

В качестве аналога кремниевой мишени использовался 81(Аи)-п.п.д. («живая» мишень), сигнал с которого включался в логику отбора событий. Спектрометрическая информация с "живой" мишени позволяла решать не только такие методические вопросы, как анализ эффективности отбора полезных событий, выполнение абсолютной нормировки выходов частиц, но и получать дополнительные физические данные об исследуемых реакциях, например, об энергии остаточных ядер.

Основными элементами установки являлись два п.п.д.-телескопа (Т1,2) расположенные под углом 180°. Каждый из телескопов состоял из одного 81 (Аи)-идентификатора (И1, И2) толщиной 200 мкм и семи 81(1л)-п.п.д. толщиной ~ 3 мм. Диаметр рабочей площади детекторов 32 мм. Спектрометр комплектовался стандартными 81(1л))-п.п.д., которые имели «мертвые» слои 220 - 360 мкм.

Доля 7с~-мезонов, останавливающихся в мишенях толщиной ~ 100 мг/см2, не превышает нескольких процентов от входного пучка. Это приводит к значительным трудностям в определении числа остановок. Для решения данной проблемы была разработана методика определения количества остановок в тонких мишенях, основанная на анализе амплитуд мониторных детекторов. Принцип отбора пионов, останавливающихся в мишени, иллюстрирует рис. 10.

ЛЕ.МэВ

Рис. 9. Схема п. п. д. -спектрометра, который использовался в ПИЯФ. Т1,2 - п.п. д.-телескопы,

3 -замедлитель, М —мишень, МД1,2 -мониторинг п.п.д.

Рис. 10. Зависимость энергетических потерь в 1-ом (АЕ/) и 2-ом (&Е2) мониторных п.п.д. от остаточного от пробега пионов:

& маюг значение верхнего порога для детектора МД1, Е(2>мш- значение нижнего порога для детектора МД2

600

я.

Кривыми показаны средние энергетические потери в мониторных п.п.д. в зависимости от пробега пионов, начиная с точки входа в первый детектор. Сплошные вертикальные линии соответствуют толщинам первого, второго мониторных п.п.д. й] = Жмт, (Т?2 - до = И^мдг и мишени («з —Лг) = И/м- Для исключения остановок пионов во 2-ом детекторе (недолетающих до мишени) используется ограничение на максимально возможное энерговыделение в первом п.п.д., т.е. установка верхнего порога. Для отбраковки пионов, пролетающих мишень насквозь, используется ограничение на минимально возможные энерговыделения во втором п.п.д., т.е. установка нижнего порога. Таким образом, одновременная установка верхнего и нижнего порога позволяет выделить пионы в интервале остаточных пробегов /?2 - Из, т-е- соответствующие остановкам в мишени.

Экспериментально эффективность работы мониторной системы исследовалась с помощью «живой» мишени. Абсолютная нормировка экспериментальных данных основалась на непосредственной регистрации остановок пионов в «живой» мишени. Переход к другим мишеням осуществлялся последовательно через измерения с «мертвой» мишенью из кремния, что дало возможность проанализировать изменение фоновых условий. Показано, что достигнутая точность абсолютной нормировки (8% для «живой» мишени, 10% для остальных мишеней) превосходит данные, полученные другими способами.

В ПИЯФ с помощью созданного п.п.д.-спектрометра были выполнены исследования, направленные на обнаружение изотопов лития 10И и водорода 4Н.

Интерес к изучению изотопа 101л обусловлен тем, что его свойства являются критичными для теоретического описания 1л, обладающего двухнейтронным «гало». Экспериментальное определение параметров 4Н представляет важное значение для выполнения корректных расчетов в рамках микроскопических моделей и предсказания свойств изотопов 5‘7Н.

На ускорителе ПИЯФ поиск изотопа 101л проводился в реакции пВ(лГ, р)Х, спектр которой показан на рис. 11. Вблизи кинематической границы реакции хорошо выделяется пик, обусловленный двухчастичным каналом реакции с образованием

——10Л(МэВ-Я')

ймм ' '

0 Ег,МэВ

Рис. 11. Инклюзивный спектр протонов из реакции иВ(тГ,р)Х, измеренной в ПИЯФ

резонансного состояния 101л с параметрами Ех= 0.15±0.15 МэВ и Г<0.4 МэВ. Энергетическое разрешение составляло ДЕ ~ 1 МэВ. Отметим, что это был второй эксперимент, в котором был обнаружен 101л. При этом полученное значение Ет отличается отданных первого эксперимента (Ег~ 0.8 МэВ), но хорошо согласуется с результатами более поздних исследований.

К моменту выполнения эксперимента в ПИЯФ надежно была установлена нуклонная нестабильность изотопа 4Н. Однако, экспериментальные данные по резонансной энергии Ет (от 0.3 до 8 МэВ) и ширине этого состояния Г (от 1 до 5 МэВ) сильно различались между собой.

Поиск 4Н проводился в спектре недостающих масс ММ (рис. 12), измеренный для реакции 9Ве(тГ, Л)Х. За начало отсчета в распределении принята сумма масс (/+«).

В области малых ММ ка. рис. 12 виден пик, соответствующий образованию изотопа 4Н с параметрами £г=3.0±0.2МэВ, Л»4.7 МэВ. Разрешение по ММ в корреляционных измерениях составляло АЕмм~ 4 МэВ.

Таким образом, созданный п.п.д.-спектрометр для исследований в ПИЯФ, наряду с детальным изучением процесса ядерного захвата пионов, показал перспективность исследования легких нейтронно-избыточных ядер с помощью реакций поглощения п-мезонов.

Результаты по обнаружению изотопов 4Н и 101д, полученные на ускорителе ПИЯФ, легли в основу программы исследования нейтронноизбыточных ядер в реакциях поглощения на мезонной фабрике ЬАМРР (Лос Аламос). Для этого эксперимента был разработан новый спектрометр, для которого были созданы тридцать 81(1л)-п.п.д. с тонкими «мертвыми» слоями ~ 40 мкм и изготовлены мишени толщиной ~ 25 мкг/см2. Это привело к значительному улучшению энергетического разрешения установки в инклюзивных и корреляционных измерениях соответственно в два и четыре раза. Интенсивный пучок пионов ЬАМРБ и высокое разрешение позволили достичь рекордной статистической обеспеченности данных для исследования большого набора легких нейтронно-избыточных ядер. Например, для изотопов 4Н и 101л набранная статистика (в шестьдесят раз выше,

3йг1б‘.(МзВ«)л

Рис. 12. Спектр недостающих масс для реакции 9Ве(п,дЛ)Х, измеренной в ПИЯФ

по сравнению с измерениями в ПИЯФ) позволила получить качественно новые результаты по спектроскопии этих ядер.

Эксперимент в ЬАМРР выполнялся на канале пионов низкой энергии с помощью созданного спектрометра. Схема установки представлена на рис.

13. Пучок пионов с импульсом 95 МэВ/с (Ар/р = ±1%) проходил через замедлитель и останавливался в тонкой мишени. Скорость остановок пионов составляла 6Т04 с'1.

Вторичные заряженные частицы, образованные в результате поглощения, регистрировались с помощью двух п.п.д.-телескопов, угол между которыми 180°. Каждый телескоп состоял из двух 81(Аи)-п.п.д. с толщинами 100 и 450 мкм и четырнадцати 81(1л)-п.п.д. с толщиной ~ 3 мм. Диаметр чувствительной области всех детекторов - 32 мм. Толщина «мертвого» слоя 81(1л)-п.п.д. составляла 30-50 мкм. Чувствительная суммарная толщина каждого телескопа составляла ~ 42 мм кремния, что обеспечивало регистрацию однозарядных частиц (р, б, 1) вплоть до кинематического предела реакции поглощения (Е~ 100 МэВ).

Для выполнения измерений в области ядерной спектроскопии необходимо знание следующих параметров регистрирующей аппаратуры: энергетического разрешения, точности абсолютной калибровки энергетической шкалы и временной стабильности. В работе дано описание разработанной методики расчета и измерения разрешающей способности п.п.д.-спектрометра с учетом реальных условий эксперимента ЬАМРР.

Основная трудность в изучении аппаратурной ширины линии установок, используемых на ускорителях, связана с отсутствием пучков частиц высокого разрешения. Использование реакции поглощения тГ-мезонов ядрами имеет ряд методических преимуществ. Практически нулевой импульс начального состояния и заметный выход двухчастичных каналов позволяют получать моноэнергетические протоны, дейтроны и тритоны с энергиями на кинематических границах реакции поглощения.

В реализованной постановке эксперимента (рис. 13) на ширину аппаратурной линии влияют следующие основные факторы: неопределенность потерь энергии частиц в мишени Л£мИШ, флуктуации потерь энергии в мертвых слоях детекторов АЕис и шумы электронных трактов АЕЗП.

Рис. 13. Схема п. п. д. - спектрометра для эксперимента на ЬАМРР

Были рассчитаны вклады каждой из компонент в суммарное энергетическое разрешение и получены аналитические выражения, позволяющие просто оценить ожидаемое разрешение многослойного п.п.д.-спектрометра.

Для измерения энергетического разрешения на р, с], I исследовались инклюзивные спектры (рис. 14) этих частиц в нескольких реакциях. Эти реакции удобны поскольку на их кинематических границах проявляются хорошо выделенные пики Ер = 98.5 МэВ, Е& = 93.9 МэВ, Е,_ =

84.1 МэВ, соответствующие основным нуклонно-стабильным состояниям ядер 8Не, ,0Ве и 9Ве. Поэтому положения и ширины этих пиков позволяют точно определить абсолютную точность привязки шкалы и энергетическое разрешение спектрометра. Инклюзивные спектры дейтронов и тритонов демонстрируют возможности установки по спектроскопии возбужденных состояний ядер в достаточно широком диапазоне энергий. Экспериментальные значения энергети-тритонов (в) из реакции поглоще- че(жого разрешения ДЕэкс дая ИССЛедуе-

ния 7Г-мезонов ядрами Ве и С мых частиц приведены в табл 2

Таблица 2. Расчетные и экспериментальные значения разрешения

п.п.д.-телескопа и его составляющих

Энергия частицы, МэВ Е„=98.5 Е <1=93.9 Е(=84.1

Вклады в ДЕрас, кэВ: АР 110 230 ъп

АЕМС 306 237 200

АЕЭЛ 327 219 183

ДЕ„ас, кэВ 462 400 466

ДЕэкс > кэВ 480 ± 25 410 ± 15 480 ± 30

Расчетные величины разрешения АЕрасч и ее составляющих, которые также представлены в табл. 2, показывают хорошее совпадение с экспериментом.

72 74 7 6 76 ВО 62 м Е. МэВ

Рис. 14. Инклюзивные спектры протонов (а), дейтронов (б) и

Двухплечевая структура спектрометра позволяет получать данные как по инклюзивным, так и корреляционным измерениям заряженных частиц.

Поиск нейтронно-избыточных ядер в трехчастичных каналах реакций проводился с помощью идентификации пиков в спектрах недостающих масс. Для демонстрации разрешения в этих измерениях на рис. 15 приведены спектры ММ. За нуль в этих распределениях приняты массы основных состояний остаточных ядер 6'8Не. Видны пики, соответствующие этим состояниям. Разрешение по недостающим массам составляет АЕми ~ 1 МэВ, а точность привязки шкалы ММ <0.1 МэВ.

Полученные результаты указывают на достоверность и корректность разработанного подхода для определения разрешения многослойных п.п.д.-спектрометров при регистрации частиц с энергиями Е (р,сЦ) -100 МэВ и £(3'4Не) ~ 400 МэВ.

Рис. 15. Спектры недостающих масс для событий рс! (а), с!с1 (б) и Л (в) из реакций погло щения пионов ядрами "В

В работе приводятся результаты по спектроскопии низколежащих со-

N, отн. ед.

стояний изотопов лития 101л и водорода 4Н, которые были получены в ЬАМРР. Эти данные имеют важное значение для тестирования ядерных моделей, и позволяют сравнить характеристики созданных установок,

которые использовались в ПИЯФ и ЬАМРР.

В ЬАМРР для изучения спектра 10Ьі (аналог измерениям в ПИЯФ) использовалась реакция пВ(тГ,/>)10Ьі. Для определения разрешения и энергетической привязки для этого распределения использовались реак-

9г

Рис. 16. Спектр недостающих масс для реакции ИВ(л~,р)Х, измеренной в ЬАМРР

ции Ве(л~,/>) Не (рис. 14а). Инклюзивный спектр недостающих масс для протонов из реакции на ИВ представлен на рис. 16. За начало отсчета принята сумма масс 9Ьі+п. Описание спектра приводит к необходимости включения трех резонансных состояний: Еи= 0.48±0.1 МэВ, Г* 0.5МэВ; Еь= 3.16±0.1 МэВ, Г~1.3МэВ; £3г= 8.5±0.3 МэВ, Л»2.2МэВ.

Полученное в ЬАМРР значение резонансной энергии для нижнего пика отличается от нашего первого результата. Это объясняется более точным определением значения абсолютной привязки и улучшенным энергетическим разрешением в этом эксперименте.

Существуют аргументы в пользу того, что в ядре 101л расстояние между низколежащими состояниями невелико. Поэтому были выполнены расчеты по описанию нижнего пика суперпозицией двух состояний (вставка на рис. 16). Наилучшее описание приводит к следующим параметрам: Е0 = 0.1±0.1 МэВ, Га 0.4 МэВ; Еи= 0.6±0.1 МэВ; Г» 0.1 МэЕ

Необходимо указать, что при описании с помощью двух состояний получилось значительно лучшее согласие как с экспериментом, так и с большинством современных данных, измеренных в других реакциях.

Повторное использование мишени 9Ве в эксперименте на ЬАМРР позволило впервые измерить структуру низколежащих уровней изотопа 4Н.

Рис. 17. Спектр недостающих масс для реакции9Ве(к~, гфХ, измеренный в ЬАМРР. Сплошные линии - полное описание и распределения по Брейт-Вигнеру

-10 0 10 20 30 40 50 ММ,МэВ

Исследование состояний 4Н проводилось в спектре недостающих масс для реакции 9Ве(л~,с//)Х. Результаты корреляционных измерений (АЕмт 5мм) контролировались с помощью реакций пВ(я_,А)вНе (рис. 15в). На рис. 17 показан спектр недостающих масс для реакции 9Ве(тГ,сЛ)Х. За начало отсчета принята сумма масс (+п. В спектре наблюдается пик, который более детально показан на врезке рис. 17. Видно, что обнаруженная структура является суперпозицией нескольких состояний 4Н. Были выполнены расчеты по описанию пика с помощью нескольких резонансных состояний. Статистически достоверное описание результатов достигается только при включении трех состояний 4Н со следующими параметрами: Е0= 1.6+0.1 МэВ, Г я 2 МэВ; £1г= 3.4±0.1 МэВ, Г* 2 МэВ; Е1г= 6.0±0.2 МэВ, Г» 2.2 МэВ. Таким образом, основное состояние 4Н является более связанным, чем это предполагалось ранее. Важно указать, что впервые в одной реакции определены параметры сразу трех резонансных состояния 4Н.

М, отн. ед.

Для исследования вклада примеси Д-изобар в ядрах была создана установка, обеспечивающая регистрацию и идентификацию ядерных фрагментов в широком импульсном диапазоне (50 < р!Ъ < 400 МэВ/с). Для поиска указанного эффекта были выполнены измерения спектров ядерных фрагментов в реакции р + 9Ве F+X, где F = 4А8Не, 6,7,8Li при Ер= 1 ГэВ, 0лаб = 60°. Эксперимент был выполнен на пучке протонов с энергией 1 ГэВ синхроциклотрона ПИЯФ (рис. 18).

Основным элементом установки являлся п.п.д.-телескоп, состоящий из пяти Si(Au)-n.n.fl. В качестве первого детектора-идентификатора (в двух сеансах) использовались п.п.д. с рекордными параметрами по толщине W и чувствительной площади S. Детектор №1 и №2 имели, соответственно, W= 16 мкм, S = 2см2, и W= 8 мкм, 5 = 1см2. Отбор образованных фрагментов осуществлялся с помощью канала пионов (7г2-канал), который использовался в качестве магнитного спектрометра. Мишень 9Ве толщиной 1.26 мкг/см2 крепилась в камере ВК1, которая соединялась с входом вакуумного тракта 712-канала. Измерение энергии и идентификация фрагментов выполнялась с помощью п.п.д.-телескопа, который располагался в камере ВК2 на выходе я2-канала. Помимо информации об импульсе фрагмента (p/Z из настройки магнитного тракта), величин энергосбросов в п.п.д. для более надежной идентификации по массам, особенно при низких энергиях фрагментов, измерялось время пролета регистрируемых частиц с помощью привязки к временной микроструктуре пучка ускорителя. Для каждого измеряемого импульса набор статистики 8Не составлял ~ 200 событий.

На рис. 19 представлены инвариантные дифференциальные сечения образования изотопов 4,6'8Не (рис. 19а) и 4,6,8Li (рис. 19б) под углом 60° в реакции взаимодействия протонов с Ер = 1 ГэВ с ядрами 9Ве. Видно, что спектры для всех фрагментов подобны и в них наблюдается резко выраженное усиление в области малых импульсов {р < 0.3-0.4 ГэВ/с), по-видимому связанное со спектаторным механизмом образования фрагментов, доминирующим при малых импульсах. Усиление в спектре 8Не являет-

Рис. 18. Схема эксперимента по поиску примеси А-изобары в 9Ве: ВК1, ВК2 -мишенная и детекторная камеры,

М —мишень, б;-£?7 ~квадрупольные магниты, М1, М2 - поворотные магниты, В1-05-детекторы

c-iLs (мб/ГэВ2*с3*ср) dp3

ся возможным доказательством выбивания Д ^-изобары из ядер 9Ве.

В качестве оценки масштаба эффекта использовалось отношение выходов 8Не и 81л в диапазоне регистрируемых импульсов р < 0.4 МэВ/с. Это отношение непосредственно связано с относительными вероятностями

выбивания протона (один из доминирующих процессов при энергии налетающих протонов Ер = 1 ГэВ) и выбивания А4-*-изобары.

Показано, что данное отношение, обусловленное спектатор-ным механизмом образования 8Не и 81л, составляет

(¿0-/<Ю)8Яе „ ,

Х = -

-=(6±3)-10"

Рис. 19. Инвариантные дифференциальные сечения образования 4АаНе (а) и 6’7,8Ы (б) под углом 6(1' в реакции взаимодействия протонов при энергии 1 ГэВ с ядрами 9Ве, в зависимости от квадрата импульса

(d<r/dil)s Это значение можно интерпретировать как отношение спектроскопических факторов

«экзотической» конфигурации (8НеД++) и конфигурации (8Lip) в 9Ве. Полученное отношение X позволило оценить примесь А++ в ядре 9Ве на уровне 10'2.

Применение измерительной аппаратуры высокого разрешения и методов формирования прецизионных пучков частиц на современных ускорительных комплексах дополняют друг друга и дают возможность решать фундаментальные задачи на качественно новом уровне по точности измерений. Одной из таких задач является обнаружение глубоколежащих состояний пионных атомов тяжелых элементов. В этих системах волновая функция пиона максимально приближена к ядерной поверхности, что позволяет сопоставить сдвиг эффективной массы пиона в ядерной среде с расчетами в рамках киральной теории.

Был предложен и реализован на накопительном кольце CELSIUS (Уппсала) эксперимент «Поиск глубоколежащих состояний пионных атомов ксенона». Для формирования низколежащих (Is) состояний я-атомов ксенона использовалась реакция подхвата (а1,3Не) при энергии 15^ =500 МэВ. Уровни гс-атомов в реакции NXeW,3He)N'1Xen.bound идентифицировались по пикам в энергетическом спектре Не. Специально для решения этой задачи

был разработан и создан спектрометр, основным регистрирующим модулем которого являлся телескоп из HpGe-п.п.д.

Схема установки представлена на рис. 20. Спектрометр располагается в области одного из поворотных магнитов накопительного кольца на расстоянии 6 м от внутренней газовой мишени. Установка обеспечивает идентификацию и измерение энергии вторичных частиц, образующихся под малыми углами относительно первичного пучка.

Рис. 20. Схема расположения установки на накопительном кольце CELSIUS.

Т— газовая мишень,

QM- квадруполъные магниты, DM- дипольные магниты,

D1-D4 -детекторы

Поворотные магниты используются в качестве одного из элементов системы для обеспечения пространственного разделения вторичных частиц и пучка. Малые размеры HpGe-телескопа допускали его установку и механическое перемещение внутри вакуумной камеры накопительного кольца. Телескоп состоял из четырех HpGe-детекторов. Детекторы D) и D2 толщиной ~ 5 мм имели имплантированные контакты. Детекторы D3 и D4 толщиной ~ 10 мм были изготовлены с помощью диффузии лития и имели «мертвый» слой ~ 1 мм. Диаметр рабочей области детекторов 32 мм.

Одной из целей эксперимента являлось определение ширины 15 - состояния пионного атома Хе с ожидаемым значением ~ 1 МэВ, которое сопоставимо с энергетическим разрешением HpGe-спектрометра.

В связи с этим возникла необходимость в измерении энергетического разрешения установки. Был предложен оригинальный подход к решению этой задачи с помощью реакции подхвата l4N(i/,3He)X при энергии Ed= 362 МэВ. На рис. 21 показан энергетический спектр 3Не, измеренный в этой реакции.

Рис. 21. Экспериментальный спектр ионов 3Не из реакции 14N(d,3He)X,

Ed =362 МэВ '

Хорошо выделяются пики, отвечающие образованию изотопа 13С в основном (Е ~ 358 МэВ) и возбуждённых состояниях. Пик в области 354 МэВ отвечает образованию первого возбуждённого состояния. Два пика с энергиями Е ~ 347, 351 МэВ являются суперпозицией двух групп высоковозбуждённых состояний |3С. В силу нуклонной стабильности 13СР ширина пика 3Не позволила определить энергетическое разрешение п.п.д.-телескопа АЕ = 850 кэВ.

Для определения энергии связи мезоатома и эффективности регистрации спектрометра была предложена методика калибровки спектрометра с помощью реакции /?(с/,3Не)л:0. Достоинством метода является выполнение градуировки на водородной мишени и измерений на ксеноне без изменения режимов работы ускорителя, т.е. при постоянной энергии пучка. В этом случае снимаются проблемы, связанные с систематическими погрешностями в определении энергии пучка.

В работе представлены результаты тестового эксперимента по поиску пионных атомов ксенона. Измерения были проведены на пучке дейтронов с энергией Е =500 МэВ на мишенях из водорода и природной смеси изотопов ксенона.

Калибровка на водородной мишени заключалась в измерении положения и интенсивности пика 3Не при нескольких положениях телескопа относительно пучка дейтронов. Это позволило откалибровать энергетическую шкалу и определить геометрическую эффективность установки. Измерения на природном ксеноне выполнялись для оценки скорости счета при использовании изотопночистого 13бХе.

На рис. 22 показаны измеренный (а) и расчетный (б) спектры 3Не из реакции Хем;(с/,3Не)Х. Результаты моделирования эксперимента демонстрируют, что на натуральном ксеноне образование пионных атомов может проявляться в виде двух пиков (362 и 364 МэВ), каждый из Рис. 22. Измеренный (а) и расчет- которых является суперпозицией сигна-ный спектры 3Не из реакции Лов от изотопов ксенона с четным и не-

Xe„at(d, Не)Х, Ed =500 МэВ чётным числом нуклонов.

N

Видно, что эти пики проявляются в измеренном спектре, при этом их положение согласуется с результатами расчета. Анализ полученных данных показал, что сечение образования Ь-состояния пионных атомов составляет величину ~ 25 мбарн/стер, что согласуется с теоретическими оценками.

Таким образом, создан НРОе-спектрометр для поиска глубоколежащих состояний пионных атомов ксенона, позволяющий надежно идентифицировать частицы 3Не с высоким разрешением.

Заключительная часть третьей главы посвящена разработке и созданию п.п.д.-спектрометра низкоэнергичных пионов. Актуальность создания такого прибора обусловлена тем, что практически полностью отсутствует надежная информация о спектрах заряженных пионов а области < 25 МэВ, т.е. в той области, где эффективность магнитных спектрометров является малой величиной.

Неопределенное энерговыделение в детекторе в конце пробега при захвате яГ-мезона ядром делает невозможным использование метода измерения по полному поглощению и естественным решением в таком случае является применение многослойных спектрометров. Слоистая структура из п.п.д. позволяет выделить детектор, где произошла остановка и восстановить энергию пиона по показаниям предыдущих детекторов. Детектирующий модуль состоит из двадцати четырех 8і(Аи)-п.п.д. толщиной = 600 мкм. Детекторы были изготовлены из нейтронно-легированного кремния. В головной части модуля для снижения порога регистрации пионов устанавливаются 4 детектора толщиной (V = 200-300 мкм. Диаметр чувствительных областей п.п.д. 32 мм. Данный набор детекторов позволяет регистрировать пионы с энергиями от 3 до 25 МэВ. Методические эксперименты, направленные па проверку алгоритмов восстановления энергии и идентификации пионов, выполнялись на канале пионов низких энергий синхроциклотрона ПИЯФ.

В первой серии измерений с помощью магнитного канала на спектрометр выводились положительные и отрицательные пионы с фиксированными энергиями 8, 10, 12 МэВ («пионные» линии). Показано, что ширины «пионных» линий определяются в основном разрешением канала и позволяют получить лишь верхнюю оценку на собственное энергетическое разрешение спектрометра АЕл < 0.7 МэВ.

Во второй серии измерений для точного определения величины АЕп использовался другой способ, основанный на регистрации ц+ от распада л+ в детекторе остановки. С этой целью использовались пионы с энергией 65 МэВ, которые проходили замедлитель и спектрометр регистрировал

достаточно широкий энергетический спектр. Процедура калибровки выполнялась следующим образом: отбросив показания детектора, в котором, остановился пион, по показаниям предыдущих детекторов методом максимального правдоподобия определялась энергия пиона на входе в спектрометр. Далее из полного энерговыделения во всех детекторах вычиталась восстановленная входная энергия. Полученный результат соответствует энерговыделению вторичных частиц, испущенных при остановке пиона.

На рис. 23 представлены полученные результаты для тс+ и лГ-мезонов. Для л+-мезонов отчетливо виден пик, соответствующий остановкам распадного мюона с энергией 4.19 МэВ в объеме телескопа. Слева от пика - энерговыделения, отвечающие мюонам, которые не останавливались в чувствительном объеме телескопа. Ширина пика соответствует среднему энергетическому разрешению спектрометра в режиме измерений «напролет». Исследования показали, что АЕ% » 0.7 МэВ при регистрации пионов с энергиями 4-13 МэВ. Для случаев, имеющих практический интерес, эффективность регистрации составляет г) « 40% с разделением пионов по знаку заряда.

Полученные экспериментальные данные позволили определить такой важный параметр для безмагнитиых систем, как коэффициент разделения пионов по знаку заряда (коэффициент режекции).

Разделение ¡х+ и тс~-мезонов основывается на различии в распределениях энерговыделений вторичных частиц (рис. 23). Показано, что при отборе событий с энерговыделениями вторичных частиц из «мюонного» пика экспериментально полученный коэффициент режекции Кл+/Я_ »12. Коэффициент режекции Кя+/я_ соответствует величине отношения вероятностей прохождения п+ и тГ-мезонов по гипотезе 7г+-мезона. Из рис. 23 видно, что Ет для я+-мезонов ограничено сверху значением 4.19 МэВ. Отбирая события с Ет выше этого значения, можно выделить тГ-мезоны. Эффективность отбора лГ-мезонов зависит от конкретного значения порога и при его изменении от 5 до 10 МэВ уменьшается с 60% до 30%. Показано, что при Е„ > 8 МэВ коэффициент режекции достигает значения Кя_/1+» 103.

N

Рис. 23. Спектры энерговыделений вторичных частиц для 71 -мезонов (а) и ж~-мезонов (б)

Основной результат этой части исследований состоит в создании полупроводниковой установки, которая открывает новые возможности по спектрометрии заряженных пионов в области энергий 3- 25 МэВ.

В заключении приведены основные результаты работы:

1. Разработан новый подход к спектрометрии заряженных частиц на ускорителях с помощью многослойных п.п.д-спектрометров. Применение этого подхода позволяет выполнять прецизионное измерение энергии в большом динамическом диапазоне - от нескольких до сотен МэВ и идентификацию частиц в широком интервале масс - от пионов до многозарядных ядерных фрагментов.

2. Впервые разработаны и реализованы специальные методы изготовления телескопических п.п.д.: метод получения поверхностно-барьерных детекторов (81(Аи)), надежно работающих в режиме полного обеднения; метод создания литий-дрейфовых детекторов (81(1л)) с помощью диффузии лития, стимулированной импульсами теплового излучения; метод изготовления детекторов из сверхчистого германия с помощью ионной имплантации. Применение этих методов позволило минимизировать «мертвые» слои п.п.д. и существенно улучшить качество спектрометрической информации, получаемой с помощью многослойных п.п.д. -спектрометров.

3. Впервые разработан и реализован полный технологический цикл по изготовлению качественных Б)(Аи)-детекторов на основе нейтроннолегированного материала. Применение этого метода, впервые, позволило получить кремний и-типа с удельным сопротивлением (60-130 кОм-см) значительно выше, чем у исходного кремния р-типа (2-20 кОм-см). Из нейтронно-легированного кремния изготовлена партия светосильных 81(Аи)-п.п.д. для комплектации спектрометра заряженных пионов низких энергий.

4. Разработаны и экспериментально реализованы методы: калибровки телескопических п.п.д., определения чувствительных и «мертвых» слоев детекторов, оптимизации постоянных времени формирования спектрометрических сигналов при использовании установок на основе 81(1л)-п.п.д., выделения остановок заряженных частиц в тонких мишенях, расчета и измерения разрешения п.п.д.-телескопов в условиях эксперимента. Впервые эти разработки обеспечили набор данных с минимальными искажениями и корректную обработку исследуемых спектров.

5. Разработан и создан комплекс многослойных п.п.д.-спектрометров для решения широкого круга физических задач:

• спектрометр на основе кремниевых детекторов для прецизионной регистрации (ДЕ/Е ~ 0.5%) заряженных частиц (р, <1,1) с энергиями до 100 МэВ; двухплечевая структура установки впервые позволила выполнить корреляционные измерения с разрешением ДЕММ ~ 1 МэВ;

• спектрометр на основе тонких (толщиной ~ 10-20 мкм) кремниевых детекторов для измерения энергии ядерных фрагментов (4’ ,8Не, 4,б,81л);

• спектрометр на основе НРОе-детекторов, который впервые обеспечил высокое энергетическое разрешение ДЕ/Е ~ 0.25% при регистрации 3Не с энергиями до 450 МэВ,

• спектрометр на основе детекторов из нейтронно-легированного кремния,

который впервые ПОЗВОЛИЛ ВЫПОЛНИТЬ спектрометрию (ДЕц ~ 0.7 МэВ) отрицательных пионов в диапазоне энергий 3-25 МэВ.

6. С применением созданных полупроводниковых установок:

• впервые в реакциях поглощения пионов обнаружен изотоп лития |01л и определены параметры его низколежащего состояния;

• впервые в одной реакции наблюдались сразу три резонансных состояния 4Н;

• впервые получено указание на обнаружение выбивания виртуальной

Дн-изобары из ядра 9Ве;

• впервые получено указание на образование глубоколежащих состояний пионных атомов ксенона.

Результаты исследований опубликованы в следующих основных работах:

1. Акимов Ю.К., Горнов М.Г., Гуров Ю.Б. и др. О возможности измерении энергии заряженных частиц с помощью слоистого полупроводникового спектрометра // Приборы и техника эксперимента. 1980. № 1. С. 69-73.

2. Горнов М.Г., Гуров Ю.Б., Лапуиікин С.В. и др. Измерение энергии отрицательных пионов многослойным полупроводниковым спектрометром // Приборы и техника эксперимента. 1981. № 2. С. 42-48.

3. Горнов М.Г., Гуров Ю.Б., Морохов П.В. и др. Определение толщины структурных слоев полупроводниковых детекторов с помощью заряженных частиц // Приборы и техника эксперимента. 1983. № 6. С. 42-45.

4. Горнов М.Г., Гуров Ю.Б., Мороховец М.А. и др. Поверхностно-барьерные

детекторы из кремния легированного фосфором в потоке тепловых нейтронов // Приборы и техника эксперимента. 1983. № 5. С. 53-54.

5. Gomov MG., Gurov Yu.B., Lukin A.S. et al. Two-arm semiconductor spectrometer of charged particles for the investigation absorption of stopped negative pions by nucleus // Nucl. Inst, and Meth. 1984 . V. A225. P. 42-48.

6. Горнов М.Г., Гуров Ю.Б., Коптев В.П. и др. Обнаружение сверхтяжелых изотопов водорода в реакции поглощения лГ-мезонов ядрами 9Ве // Письма в ЖЭТФ. 1987. Т. 45. С. 205-208.

7. Горнов М.Г., Гуров Ю.Б., Осипенко Б.П. и др. Полупроводниковые детек-

торы, полученные с помощью диффузии лития, стимулированной тепловым излучением // Приборы и техника эксперимента. 1988. № 1. С. 57-60.

8. Горнов М.Г., Гуров Ю.Б., Мороховец М.А. и др. Исследование возможности получения германия р-типа проводимости с концентрацией носителей < 3*Ю10 см'3 методом нейтронного легирования // Высокочистые вещества. 1989. №5. С. 180-183.

9. Гребенникова О.М., Горнов М.Г., Гуров Ю.Б. и др. Полупроводниковые детекторы большой площади из высокоомного кремния, полученного методом нейтронного легирования // Приборы и техника эксперимента. 1990. № 3. С. 74-77.

10. Амелин А.И., Горнов М.Г., Гуров Ю.Б. и др. Образование 10Li при поглощении остановившихся я'-мезонов ядрами ПВ // Ядерная физика. 1990. Т. 52 (5). С. 1231-1233.

11. Горнов М.Г., Гуров Ю.Б., Осипенко Б.П. и др. Планарные детекторы из особочистого германия // Приборы и техника эксперимента. 1990. № 4. С. 83-85.

12. Амелин А.И., Бер М.Н., Бесфамильное С.В., ...Гуров Ю.Б. и др. Исследование реакции р+9Ве —> 8Не+Х при энергии протонов 1 ГэВ // Препринт ЛИЯФ. 1991. № 1748. 19С.

13. Gomov M.G., Gurov Yu.B., Morokhov P. V. et al. Search for heavy hydrogen isotopes and multineutrons in к absorption on 9Be // Nucl. Phys. 1991. V. A531. P. 613-622.

14. Амелин А.И., Бер M.H., Горнов М.Г., Гуров Ю.Б. и др. Полупроводниковый спектрометр заряженных пионов низких энергий // Приборы и техника эксперимента. 1993. № 1. С. 69-79.

15. Chernyshev В.A., Dovgun S.V., Gornov M.G., Gurov Yu.B. et al. Search for deeply bound pionic atoms with high-purity germanium tagging spectrometer // Сообщения ОИЯИ. 1994. E13-94-198. Дубна. 4 С.

16. Amelin A.I., Behr M.N., Chernyshev B.A....Gurov Yu.B. et al. Evidence for virtual A*4 knock-out from 9Be by 1 GeV protons // Phys. Lett. 1994. V. B33. P. 261-265.

17. Горнов М.Г., Гуров Ю.Б., Довгун C.B., Сандуковский В.Г. Телескопические поверхностно-барьерные детекторы // Приборы и техника эксперимента. 1994. №3. С. 55-59.

18. Горнов М.Г., Гуров Ю.Б., Лапушкин С.В. и др. Спектроскопия ядер 7,8Не, 10Li, 13Ве // Известия РАН (сер. физ.). 1998. Т. 63(11). С. 2209-2222.

19. Горнов М.Г., Гуров Ю.Б., Лапушкин С.В. и др. Энергетическое разрешение многослойного полупроводникового спектрометра // Приборы и техника эксперимента. 1998, № 5. С. 53-56.

20. Горнов М.Г., Гребенев В.Н., Гуров Ю.Б. и др. Спектрометр для регистрации заряженных частиц под малыми углами // Приборы и техника эксперимента. 1999. №4. С. 65-71.

21. Gornov M.G., Gurov Yu.B., Lapushkin S.V. et al. Multilayer semiconductor spectrometer for studying light neutron-rich nuclei // Nucl. Inst, and Meth. in Phys. Res. 2000. V. A446. P. 461-468.

22. Горнов М.Г., Гуров Ю.Б., Бер M.H. и др. Выбор формирующих цепей многослойного полупроводникового спектрометра заряженных частиц // Приборы и техника эксперимента. 2002. №5. С. 45-50.

23. Гребенев В.Н., Гуров Ю.Б., Гусев КН. и др. Исследование параметров спектрометра для поиска пионных атомов ксенона // Препринт ОИЯИ. 2003. Р13-2003-117. Дубна. 17 С.

24. Andersson М., Bargholtz Chr., Chernyshev В.,... Gurov Yu. et al. The observation of deeply bound pionic states of xenon produced in the d+Xe„at -»Хец-bound + 3He reaction//Nucl. Phys. 2003. V.A721. P. 846-848.

25. Гуров Ю.Б., Гусев КН., Катулина С.Л. и др. Имплантированные HPGe-детекторы для многослойных спектрометров заряженных частиц // Приборы и техника эксперимента. 2004. №5. С. 34-37.

26. Гуров Ю.Б., Алешкин Д.В., Бер М.Н. и др. Спектроскопия сверхтяжелых изотопов водорода в реакциях поглощения остановившихся пионов ядрами // Ядерная физика. 2005. Т. 68(3). С. 520-526.

27. Гуров Ю.Б., Катулина С.Л., Сандуковский В.Г., Юрковски Я. Телескопические кремниевые детекторы // Приборы и техника эксперимента. 2005. №6. С. 5-12.

28. Gurov Yu.B., Aleshkin D.V., Behr M.N. et al. Spectroscopy of superheavy hydrogen isotopes 4H and 5H // The Eur. Phys. J. 2005. V. A24. P. 231-236.

29. Bargholtz Chr., Geren L., Гребенев В.Н., Гуров Ю.Б. и др. Спектрометр для поиска экзотических состояний пионных атомов ксенона // Приборы и техника эксперимента. 2006. №3. С. 14-22.

30. Гуров Ю.Б., Гусев КН., Карпухин B.C. и др. Калибровка многослойного полупроводникового спектрометра с помощью а-источников // Приборы и техника эксперимента. 2006. №5. С. 34-38.

31. Гуров Ю.Б., Исаков С.В., Карпухин B.C. и др. Измерение толщин нечувствительных слоев полупроводниковых детекторов // Приборы и техника эксперимента. 2008. №1. С. 67-71.

32. Гуров Ю.Б., Катулина С.Л., Розов С.В. и др. Планарные Si(Li)-детекторы с большим чувствительным объемом // Приборы и техника эксперимента. 2010. №1. С. 42-44.

ООО “Цифровичок”, тел. (495) 649-83-30 www.cfr.ru; е-таИ:zak@cfr.ru

Введение.

Глава 1. Разработка методов создания телескопических детекторов большой площади.

1.1. Кремниевые детекторы.

1.1.1. 81(Аи)-детекторы в режиме полного обеднения.

1.1.2. вки)- детекторы с тонкими нечувствительными слоями.

1.1.3. Детекторы из высокоомного кремния, полученного методом нейтронного легирования.

1.2. Детекторы из сверхчистого германия.

1.2.1. Критерии отбора монокристаллов НРве для изготовления детекторов.

1.2.2. Метод изготовления имплантированных НРСе-детекторов.

1.2.3. Исследование возможности получения Се с |Ма—N(11 ~3-Ю10см'3 методом нейтронного легирования.

Выводы.

Глава 2. Разработка методов, обеспечивающих прецизионность измерения энергии заряженных частиц с помощью п.п.д.-телескопов.

2.1. Калибровка п.п.д.-телескопа с помощью альфа-источников.

2.1.1. Учет потерь энергии а-частиц во входным окне п.п.д.

2.1.2. Экспериментальная проверка методики калибровки.

2.2. Определение толщины структурных слоев детекторов.

2.2.1. Измерение структурных параметров п.п.д. на пучках частиц.

2.2.2. Измерение структурных параметров п.п.д. с помощью радиоактивных источников.

2.3. Выбор формирующих цепей многослойного п.п.д.- спектрометра.

2.3.1. Моделирование влияния т на амплитуду сигнала п.п.д.

2.3.2. Экспериментальное определение дефекта амплитуды.

2.4. Электронная система п.п.д.-телескопа.

2.5. Методика измерения энергии и идентификации заряженных частиц многослойными п.п.д.-спектрометрами.

2.5.1. Метод определения энергии заряженных пионов.

2.5.2. Методика измерения энергии и идентификация стабильных частиц

2.5.3. Методика восстановления физических распределений.

Выводы.

Глава 3. Многослойные п.п.д.-спектрометры: принципы построения, методы определения параметров, физические результаты.

3.1. Спектрометры для исследования поглощения пионов.

3.2. Спектрометр для исследований на ускорителе ПИЯФ.

3.2.1. Описание установки и эксперимента.

3.2.2. Методика определения количества остановок пионов в мишени.

3.2.3. Мониторная система спектрометра.

3.2.4. Определение числа остановок пионов.

3.2.5. Поиск ядерных состояний 10Li и 4Н на ускорителе ПИЯФ.

3.3. Спектрометр для исследования легких нейтронно-избыточных ядер на мезонной фабрике LAMPF.

3.3.1. Описание эксперимента и установки.

3.3.2. Методика определения параметров аппаратурной линии п.п.д.-телескопа.

3.3.3. Спектрометрия ядерных состояний 10Li и 4Н в LAMPF.

3.4. Спектрометр ядерных фрагментов для поиска виртуальных

Д-изобар в ядрах.

3.4.1. Постановка физической задачи.

3.4.2. Постановка эксперимента и параметры установки.

3.4.3. Результаты эксперимента.

3.5. Спектрометр для поиска глубоколежащих состояний пионных атомов ксенона на накопительном кольце CELSIUS.

3.5.1. Постановка задачи.

3.5.2. Описание установки и эксперимента.

3.5.3. Определение энергетического разрешения спектрометра.

3.5.4. Калибровка спектрометра и определение эффективности регистрации ионов 3Не.

3.5.5. Результаты эксперимента на мишени из природного ксенона.

3.6. Спектрометр заряженных пионов низких энергий.

3.6.1. Конструкция спектрометра.

3.6.2. Методика регистрации пионов п.п.д.-телескопом.

3.6.3. Экспериментальная проверка методики регистрации пионов.

3.6.4. Эффективность регистрации многослойного спектрометра.

3.6.5. Режекция мюонов, разделение пионов по знаку заряда.

Выводы.

Изучение экзотических ядер и новых ядерных состояний является одним из главных направлений развития современной ядерной физики [1-4], связанным с исследованиями свойств ядерной материи в экстремальных условиях. Экспериментальная информация, полученная в этих исследованиях, привела к пересмотру ряда представлений, лежащих в основе «традиционной» теории ядра, и созданию новых моделей, позволяющих описать всю совокупность данных.

В значительной степени достигнутый прогресс был обусловлен созданием новых сильноточных ускорительных комплексов с энергиями до нескольких ГэВ на нуклон (ускорители промежуточных энергий, в том числе «мезонные фабрики»). Вместе с тем решение задач по ядерной спектроскопии, выполняемых на этих ускорителях, невозможно без развития новых экспериментальных методик и создания прецизионной спектрометрической аппаратуры. Современные регистрирующие комплексы должны одновременно обеспечивать высокую точность корреляционных измерений частиц и ядер с энергиями до нескольких сотен МэВ на нуклон, позволять идентифицировать новые ядерные состояния и измерить их энергетические уровни с точностью ~ (0.1 - 1.0) МэВ. Кроме того экспериментальные установки должны позволять набирать данные с высокой статистической точностью, так как сечения рождения экзотических состояний довольно низки.

Решение этих задач было невозможно без развития новых экспериментальных методов и создания спектрометрической аппаратуры с соответствующими характеристиками. С точки зрения достижения высокого энергетического разрешения многослойные системы на основе полупроводниковых детекторов (п.п.д.-телескопы) [5-9] значительно превосходят установки, состоящие из сцинтилляционных и газовых детекторов. Большим достоинством п.п.д.-телескопов является независимость энергетической калибровки от типа регистрируемой частицы.

Другой способ получения высокого энергетического разрешение основывается на использовании магнитных спектрометров [10-15]. Однако в этом случае выигрыш в разрешении достигается ценой существенных потерь в других характеристиках: ограниченный энергетический и угловой аксептанс, что ведет к необходимости перенастройки магнитного спектрометра для измерений в широких диапазонах энергий и углов, невозможность одновременного измерения частиц с различными массами, а также громоздкость и большой вес. В такой ситуации в качестве магнитного спектрометра обычно используется часть пучкового тракта ускорителя совместно с другими спектрометрами, в качестве, которых можно использовать п.п.д.-телескопы.

Полупроводниковые телескопы обладают энергетическим разрешением, которое ненамного уступает магнитным спектрометрам. Причем в отличие от магнитных, они позволяют выполнять прецизионное измерение энергии и идентификацию частиц в широком интервале энергий и масс - от пионов до многозарядных ядерных фрагментов без изменения в настройке спектрометра, что существенно для скорости набора статистики и минимизации систематических ошибок. Кроме того, такие свойства п.п.д. - телескопов как компактность и простота конструктивного исполнения позволяют создавать развитые многоплечевые спектрометры сложной конфигурации.

В настоящее время многодетекторные полупроводниковые спектрометры широко применяются в различных ядерно-физических исследованиях [16-30], в том числе, в исследованиях на ускорителях с частицами относительно высоких энергий. Прогресс в развитии полупроводниковой методики связан с технологическими достижениями по изготовлению детекторов достаточно больших размеров, а также с созданием электронной аппаратуры с высокими эксплуатационными параметрами.

Актуальность диссертационной работы состоит в том, что выполненные в ней технологические и методические разработки в области полупроводниковых многослойных систем [31-54] позволили обеспечить прецизионную спектрометрию длиннопробежных заряженных частиц в диапазоне энергий от нескольких до сотен мегаэлектронвольт. Это, в свою очередь, дало возможность решить ряд физических задач в области исследования ядерных реакций и структуры ядра [55-62] на качественно новом уровне как по прецизионности измерений, так и по вероятности изучаемых процессов.

Многослойные полупроводниковые спектрометры наиболее эффективно используются для частиц низких и промежуточных энергий, т.е. частиц, пробег которых в веществе детектора лежит в интервале от нескольких микрон до десятков сантиметров. Сама идея создания п.п.д.- телескопов для регистрации частиц с относительно большими пробегами естественно возникает по причине ограниченных активных толщин детекторов на основе кремния и сверхчистого германия (НРСе). Достаточно сложно изготовить пленарные Б^детекторы толщиной > 3 мм и НРбе-п.п.д. с № > 10 мм. Это обусловлено как качеством исходных монокристаллов, так и технологическими трудностями в получении контактов с низким током утечки, которые бы позволяли прикладывать необходимые по величине электрические поля ~1000 В/см для полного собирания заряда.

Развитие методики измерений с помощью многослойных полупроводниковых спектрометров идет как по линии использования кремниевых детекторов, так и детекторов из сверхчистого германия, или их сочетаний.

НРСе-детекторы обладают такими преимуществами перед кремниевыми, как большая толщина чувствительного детекторного вещества и более высокая тормозная способность, большая устойчивость к радиационным повреждениям. Важным фактором при использовании германиевых телескопов являются их компактность. Размеры телескопа играют важную роль, например, когда имеются ограничения в диаметре проходного отверстия вакуумной камеры ускорителя, и при этом для решения физической задачи необходимо периодически перемещать набор детекторов внутрь накопительного кольца и обратно.

Для обеспечения работоспособности детекторов из сверхчистого германия, необходимо их охлаждение до температуры жидкого азота, что для ряда конкретных физических экспериментов является решающим аргументом в пользу выбора кремния в качестве материала детекторов. Это особенно важно при использовании п.п.д.-телескопов в экспериментальных установках из двух или нескольких плеч для исследования корреляционных процессов. Кроме того, в ряде задач, где многослойная структура является необходимым условием, а толщина детекторов тесным образом связана с энергетическим разрешением телескопа, и поэтому невелика, использование кремниевых детекторов оптимально и удобно, чем германиевых. К таким задачам относится измерение энергии ядерных фрагментов и низкоэнергичных заряженных пионов. Для спектрометрии ядерных фрагментов использовать тонкие кремниевые ДЕ-детекторы с толщиной \Л/ ~ (10 - 30) мкм, а для регистрации пионов Бидетекторы cW~ (200 -600) мкм.

В Отраслевой лаборатории "Физика ядра и автоматизация измерений" НИЯУ МИФИ уже длительное время ведутся работы по разработке различных типов кремниевых [34, 36, 38, 43, 50, 54, 63-67] и германиевых детекторов [37, 39, 49, 67-70], совершенствованию методики спектрометрии заряженных частиц с помощью п.п.д. [31-33, 44, 47, 52, 53], созданию и применению многослойных полупроводниковых установок [35, 40, 41, 42, 45, 46, 48, 51, 71-76] в ядерно-физических экспериментах. Требования к детектирующим частям (модулям) многослойных п.п.д-спектрометров, которые вырабатывались на стадиях подготовки и выполнения экспериментальных исследований, привели к необходимости выполнения широкого круга технологических и методических задач. Решение этих задач включало в себя: разработку специальных способов изготовления детекторов, предназначенных для комплектации п.п.д.-телескопов; отработку методики получения детекторного монокристаллического кремния с требуемыми параметрами; разработку методов калибровки п.п.д. и измерения их геометрических параметров; оптимизацию параметров спектрометрической электроники.

Разработка методов изготовления телескопических детекторов была направлена на то, чтобы многослойные спектрометры на их основе имели предельно достижимое энергетическое разрешение, большую светосилу и высокую надежность. В свою очередь, решение методических задач было необходимо для достижения необходимого качества измерений в ходе эксперимента и получения достоверных оценок погрешностей получаемых результатов.

На основе анализа результатов модельных расчетов прохождения заряженных частиц в п.п.д.-телескопах, а также большого числа экспериментальных данных, было исследовано влияние нечувствительных ("мертвых") слоев детекторов на уширение спектрометрической линии и искажения в спектрах зарегистрированных частиц, т.е. факторов заметно ухудшающих качество получаемой физической информации. В процессе работы над совершенствованием характеристик многослойных п.п.д.- телескопов, нами были разработаны методы изготовления кремниевых и германиевых детекторов, которые позволили минимизировать "мертвые" области п.п.д. и одновременно сохранить стабильность и надежность их работы в течение длительных экспозиций на пучках частиц. С другой стороны, повышение требований к параметрам полупроводниковых детекторов и их геометрическим размерам тесно связано с задачей получения соответствующего исходного материала для их изготовления. Наиболее широко в детекторной технологии используется кремний электронного типа проводимости. Однако, до настоящего времени, существуют серьезные трудности в получении такого материала, особенно для п.п.д. большой площади (~ 10 см2) и протяженной чувствительной областью (~ 1.0 мм). В работе исследован и реализован метод получения высокоомного кремния л-типа с помощью нейтронного легирования и использования такого материала для изготовления высококачественных детекторов больших размеров.

Спектрометрические и геометрические параметры п.п.д.-телескопов позволяют не только прецизионно восстанавливать начальную энергию регистрируемых частиц в широком диапазоне (например, для протонов от 10 до 100 МэВ), но и оценить абсолютное значение энергии с точностью ~ (50-100) кэВ. Для достижения указанных возможностей требуется соответствующее методическое обеспечение. Определение энергии заряженных частиц с помощью п.п.д.-телескопа основано на измерениях ионизационных потерь в каждом полупроводниковом детекторе и последующей математической обработке. Для корректной обработки экспериментальных данных необходимо знание параметров энергетических шкал спектрометрических каналов, точных значений толщин структурных слоев детекторов, и соответствующих погрешностей измерений. Требования к точности восстановления начальной энергии частиц привели к необходимости разработать способ калибровки детекторов (при энергосбросах в п.п.д. до 100 МэВ), метод определения чувствительных и нечувствительных слоев детекторов, оптимизировать параметры спектрометрической электроники с учетом конечного времени собирания заряда в п.п.д., а также обусловили создание электронных систем с высокими эксплуатационными характеристиками. Решение указанных методических задач позволило получить и обработать спектрометрическую информации с минимальными искажениями в широком энергетическом диапазоне для различных частиц, и, одновременно, обеспечило высокую точность (~ 0.1%) определения абсолютной привязки энергетической шкалы.

Телескопические детекторы, созданные в рамках данной работы, явились основой для создания различные многослойных полупроводниковых установок, с помощью которых в ускорительных экспериментах был успешно решен ряд физических задач. Среди задач, где были получены приоритетные результаты, следует отметить: поиск и спектроскопия легких нейтронно-избыточных ядер [4, 55-57, 59, 61, 62, 77-83]; исследование Д-изобарных конфигураций в легких ядрах [58]; поиск глубоколежащих состояний (7s) пионых атомов ксенона [60, 84]; исследование процессов поглощения отрицательных пионов ядрами [85-88]; поиск и изучение свойств мюнуклонных атомов [89-90].

При постановке экспериментов на ускорителях существуют ограничения на основные параметры многослойных п.п.д.-спектрометров, к которым относятся энергетическое разрешение, возможность идентификация частиц в условиях значительного фона, эффективность регистрации и точность абсолютной привязки энергетической шкалы. В зависимости от условий решения конкретной физической задачи эти параметры могут зависеть от качества первичного пучка, величины «мертвых» слоев и разрешения детекторов, разброса потерь энергии частиц в мишени, влияния магнитных элементов ускорителя на вторичные частицы, вылетающие из мишени, и шумов электронной системы. При этом ряд из этих факторов практически невозможно учесть при моделировании значений параметров спектрометров, поэтому потребность их экспериментального измерения всегда остается актуальной. Важность определения и учета факторов, влияющих на параметры спектрометров, обусловлена необходимостью надежной идентификации исследуемых частиц и корректного выделения в физических спектрах пиков, отвечающих исследуемым ядерным состояниям.

В работе подробно рассмотрены принципы построения многослойных п.п.д.-спектрометров, разработаны методы определения их калибровочных параметров и специфика проведения экспериментов. Для демонстрации возможностей созданных установок приводятся результаты по параметрам обнаруженных экзотических ядер и ядерных состояний.

Цель работы

Разработка и практическая реализация нового подхода к регистрации заряженных частиц с энергиями от нескольких до сотен мегаэлектронвольт, основанного на использовании многослойных полупроводниковых установок. Разработка специальных типов полупроводниковых детекторов и создание на их основе п.п.д.-телескопов для спектрометрии и идентификации частиц в широком диапазоне масс и энергий. Применение многослойных п.п.д.-спектрометров для решения фундаментальных ядерно-физических задач на ускорителях.

Научная новизна

1. Разработан и реализован новый метод прецизионного измерения энергии заряженных частиц с помощью многослойных полупроводниковых спектрометров, которые, одновременно, позволяют определять энергию частиц в диапазоне от нескольких до сотен мегаэлектронвольт и идентифицировать частицы с различными массами - от пионов до многозарядных ядерных фрагментов.

2. Впервые разработаны и апробированы методы, позволяющие изготавливать телескопические кремниевые и германиевые детекторы большой площади с тонкими "мертвыми" слоями, что позволило приблизить энергетическое разрешение многослойных п.п.д.-спектрометров к суммарному разрешению детекторов.

3. Впервые экспериментально показано, что метод нейтронного легирования позволяет получать высокоомный кремний л-типа большого диаметра для создания телескопических детекторов с высокими спектрометрическими характеристиками.

4. Впервые предложены и использованы методы: калибровки телескопических детекторов, определения их структурных слоев, оптимизации параметров спектрометрической электроники, выделения остановок заряженных частиц в тонких мишенях, расчета и измерения разрешения п.п.д.-телескопов в условиях эксперимента; которые обеспечили набор данных с минимальными искажениями и корректную обработку исследуемых спектров.

5. Впервые для выполнения ускорительных экспериментов создан комплекс многослойных полупроводниковых установок:

• двухплечевая установка, состоящий из кремниевых детекторов, которая позволяла выполнять прецизионную спектрометрию (ДЕ ~ 0.5 МэВ) длинно-пробежных заряженных частиц (р, с/, 0 с энергиями до ~ 100 МэВ;

• спектрометр на основе тонких (толщиной \Л/ ~ (10-20) мкм) кремниевых детекторов для идентификации и измерения энергии ядерных фрагментов (4,6,8Не, 4-6'810;

• спектрометр, укомплектованный детекторами из сверхчистого германия, обеспечивающий с высоким разрешением (АЕ/Е ~ 0.25%) регистрацию ионов 3,4Не с энергиями до ~ 450 МэВ;

• полупроводниковый модуль, созданный на основе детекторов из нейтронно-легированного кремния, основной целью и спецификой которого являлась спектрометрия отрицательных пионов низких энергий.

6. Применение созданной регистрирующей аппаратуры позволило:

• впервые обнаружить и определить параметры низколежащих резонансных состояний экзотических изотопов водорода 4Н и лития 10и;

• впервые обнаружить процесс выбивания виртуальной Д-изобары из ядра 9Ве;

• впервые получить указание на обнаружение глубоколежащих состояний пионных атомов ксенона.

Практическая значимость

Созданная новая методика прецизионной регистрации заряженных частиц в ускорительных экспериментах позволяет при высоком аппаратурном разрешении достигать рекордной статистической обеспеченности данных, что является решающим аргументом при решении широкого класса задач в области исследования ядерных реакций и структуры ядра. Разработанный подход, включающий способы изготовления телескопических п.п.д., методы спектрометрии заряженных частиц и аппаратурные средства, достаточно широко применяется при разработке полупроводниковых систем регистрации излучений в неускорительных экспериментах и в исследованиях на пучках тяжелых ионов. Реализованные методы расчета и определения разрешающей способности многослойных п.п.д.-спектрометров используются для планирования новых экспериментов по поиску ядерной экзотики, а также позволят в этих исследованиях проводить прецизионный анализ спектров с целью обнаружения пиков, отвечающих стабильным или резонансным состояниям. Полученные результаты по спектроскопии экзотических ядерных состояний стимулируют дальнейшее совершенствование и тестирование современных ядерных моделей.

Положения и результаты, выносимые на защиту

1. Новый подход к измерению энергии заряженных частиц в диапазоне от нескольких до сотен мегаэлектронвольт с помощью многослойных полупроводниковых спектрометров.

2. Методы создания светосильных детекторов из кремния и сверхчистого германия с минимально возможными нечувствительными слоями, и способ изготовления детекторов из высокоомный кремний п-типа большого диаметра, полученного методом нейтронного легирования.

3. Методы калибровки телескопических полупроводниковых детекторов, определения структурных слоев п.п.д. и выбора постоянных времени формирования спектрометрического канала.

4. Многослойные полупроводниковые установки для спектрометрии и идентификации заряженных частиц в широком интервале энергий и масс.

5. Методы выделения остановок заряженных частиц в тонких мишенях, измерения разрешения, эффективности регистрации и точности привязки энергетической шкалы п.п.д.-спектрометров в реальных условиях эксперимента.

6. Результаты экспериментов по спектроскопии легких нейтронно-избыточных ядер 4Н и 10Ц исследованию Д-изобарных конфигураций в легких ядрах и поиску глубоколежащих состояний пионых атомов ксенона.

7. Результаты экспериментальной проверки методики идентификации заряженных пионов и измерения их энергии в диапазоне 3-25 МэВ.

Достоверность

Достоверность результатов по разработке способов изготовления телескопических детекторов обеспечивается современными измерительными средствами контроля характеристик п.п.д., большим объемом выполненных измерений с целью сравнения параметров исследуемых и контрольных образцов, многократным практическим использованием созданных детекторов. Обоснованность результатов методических разработок достигается высокой статистической обеспеченностью и повторяемостью измеряемых параметров детекторов и установок на их основе, детальным сравнением экспериментальных и расчетных данных. Полученные физические результаты согласуются с теоретическими предсказаниями и данными других экспериментов, что демонстрирует обоснованность выполненных экспериментов и корректность способов обработки и анализа экспериментальной информации.

Вклад автора

Автору принадлежит определяющая роль в постановке технологических и методических задач, определении способов их решения и получении конкретных результатов. Под его руководством и при личном участии изготовлены различные типы телескопических полупроводниковых детекторов, на основе этих п.п.д. сконструированы, протестированы и запущены в эксплуатацию многослойные установки, разработаны методы определения параметров отдельных детекторов и калибровочных характеристик созданных п.п.д.-спектрометров. Автор внес значительный вклад в постановку и реализацию экспериментов на ускорителях, анализ и интерпретацию полученных физических результатов.

Апробация работы

Результаты исследований, положенные в основу диссертации, представлялись и обсуждались на семинарах в МИФИ, Лаборатории ядерных проблем и Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ (Дубна), ПИЯФ (Гатчина), ИТЭФ (Москва), ИЯИ РАН (Москва), Сведбергской лаборатории (TSL, Уппсала, Швеция); а также докладывались на международных совещаниях по полупроводниковым детекторам (Дубна 1983, 1987); Всесоюзной школе "Полупроводниковые детекторы в ядерной физике" (Юрмала 1985); международных семинарах по физике промежуточных энергий (Москва 1987, 1989); международном семинаре "Пионы в ядрах" (Пенискола, Испания 1991); международных конференциях "Применение полупроводниковых детекторов в ядерно-физических задачах" (Рига 1995, 1998), международном совещании "Проблемы прикладной спектрометрии и радиометрии" (Юрмала 2004); международных конференциях "Ядерная структура и связанные вопросы" (Дубна 1997, 2003); международных конференциях по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра (Саров 2001, 2006, Москва 2002, Санкт Петербург 2003); международных конференциях "Частицы и ядра" PANIC-93 (Рим 1993), PANIC-02 (Осака 2002), PANIC-05 (Санта-Фе 2005); VIII международной конференции "Ядро-ядерные столкновения" (Москва 2003), научной сессии-конференции секции ядерной физики ОФН РАН "Физика фундаментальных взаимодействий" (ИТЭФ, Москва 2004).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 32 работы [31-62], в том числе 29 из списка ВАК: Приборы и техника эксперимента - 18, Nuclear Instruments and Methods - 2, Известия АН (серия высокочистые вещества) - 1 , Письма в ЖЭТФ -1, Physics Letters В - 1, Ядерная физика - 2, Nuclear Physics А - 2, Известия РАН (серия физическая) - 1, European Physical Journal А - 1.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Объем диссертации составляет 236 страниц, включая 107 рисунков, 33 таблицы и списка литературы из 260 наименований.

Основные результаты, выполненных исследований можно сформулировать следующим образом:

1. Разработан новый подход к спектрометрии заряженных частиц на ускорителях с помощью многослойных полупроводниковых спектрометров. Применение этого подхода позволяет выполнять прецизионное измерение энергии в большом динамическом диапазоне - от нескольких до сотен МэВ и идентификацию частиц в широком интервале масс - от пионов до многозарядных ядерных фрагментов.

2. Разработаны и реализованы оригинальные методы изготовления телескопических полупроводниковых детекторов: метод получения поверхностно-барьерных детекторов (81(Аи)), надежно работающих в режиме полного обеднения; новый метод создания литий-дрейфовых детекторов (Э^и)) с помощью диффузии лития, стимулированной импульсами теплового излучения; метод изготовления детекторов из сверхчистого германия с помощью ионной имплантации. Применение этих методов позволило минимизировать «мертвые» слои п.п.д. и существенно улучшить качество спектрометрической информации, получаемой с помощью многослойных п.п.д. - спектрометров.

3. Впервые разработан и реализован полный технологический цикл по изготовлению качественных 81(Аи)-детекгоров на основе нейтронно-легированного материала. Применение этого метода, впервые, позволило получить кремний л-типа с удельным сопротивлением (60-130 кОм см) величина которого значительно выше, чем у исходного кремния р-типа (2-20 кОм-см). Из нейтронно-легированного кремния изготовлена партия светосильных 8КАи)-п.п.д. для комплектации спектрометра заряженных пионов низких энергий.

4. Разработаны и экспериментально реализованы методы: калибровки телескопических п.п.д., определения чувствительных и «мертвых» слоев детекторов, оптимизации постоянных времени формирования спектрометрических сигналов при использовании установок на основе Б^и)-п.п.д., выделения остановок заряженных частиц в тонких мишенях, расчета и измерения разрешения п.п.д.-телескопов в условиях эксперимента. Эти разработки обеспечили набор данных с минимальными искажениями и корректную обработку исследуемых спектров.

Разработан и создан комплекс многослойных п.п.д.-спектрометров для решения широкого круга физических задач: спектрометр на основе кремниевых детекторов для прецизионной регистрации (ДЕ/Е ~ 0.5%) заряженных частиц (р, с!, 1) с энергиями до 100 МэВ; двухплечевая структура установки впервые позволила выполнить корреляционные измерения с разрешением ДЕММ ~ 1 МэВ; спектрометр на основе тонких (толщиной ~10-20 мкм) кремниевых детекторов для измерения энергии ядерных фрагментов (4,6'8Не, 4,б,8и); спектрометр на основе ИРве-детекторов, который впервые обеспечил высокое энергетическое разрешение ДЕ/Е ~ 0.25% при регистрации 3Не с энергиями до 450 МэВ, спектрометр на основе детекторов из нейтронно-легированного кремния, который впервые позволил выполнить спектрометрию (ДЕЛ ~0.7 МэВ) отрицательных пионов в диапазоне энергий 3-25 МэВ.

Применение созданных полупроводниковых установок в экспериментах на ускорителях позволило: впервые в реакциях поглощения пионов обнаружить изотоп лития 10и и определить параметры его низколежащего состояния; впервые в одной реакции наблюдать сразу три резонансных состояния 4Н; впервые получить указание на выбивание виртуальной Д-изобары из атомного ядра; получить оценку величины примеси Д-изобарной конфигурации (8НеД++) в ядре 9Ве; впервые получить указание на образование глубоколежащих состояний пионных атомов ксенона.

В заключение я хотел бы поблагодарить всех, кто помогал мне в этом трудном и интересном исследовании.

Мне хотел бы специально упомянуть о неоценимом вкладе в эту работу М.Г.Горнова, которого уже с нами нет. При его непосредственном участии были выполнены исследования составляющие основу диссертации.

Я выражаю искреннюю признательность профессору Ф.М.Сергееву, чье постоянное внимание, многочисленные советы принесли огромную пользу.

Хочу выразить свою благодарность и признательность моим коллегам: Б.А.Чернышеву, А.И.Амелину, С.В.Лапушкину, П.В.Морохову, А.П.Пичугину, В.А.Канцерову, А.К.Поносову, В.А.Печкурову, Р.Р.Шафигуллину, Т.Д.Щуренковой за создание творческой научной атмосферы, критические замечания и постоянную помощь в работе.

Я глубоко признателен всем сотрудникам сектора полупроводниковых детекторов ЛЯП ОИЯИ, и особенно В.Г.Сандуковскому, за помощь в работах над разработкой технологии изготовления детекторов и методикой их использования.

Я благодарен сотрудникам Гиредмета МАМороховцу и О.М.Гребенниковой за содействие в получении монокристаллов кремния и сверхчистого германия, и помощь в исследовании их электрофизических параметров.

Я очень признателен В.П.Коптеву за большую помощь в проведении экспериментальных исследований на ускорителе ПИЯФ РАН.

Выражаю искреннюю благодарность профессорам К.Баргольтцу из Стокгольмского университета и К.К.Сету из Северо-западного университета (США) за научные дискуссии и плодотворное сотрудничество при выполнении совместных экспериментов на ускорителях CELSIUS и LAMPF.

Все коллеги, внесшие вклад в данную работу, не могут быть названы поименно. Я нахожусь перед ними в долгу, и вспоминаю их с большой благодарностью.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Калпакчиева Р., Пенионжкевич Ю.Э., Болен Х.Г. Сильнонейтроноизбыточные изотопы легких элементов// Физика элементарных частиц и атомного ядра (ЭЧАЯ). 1999. Том 30. Вып.6. С.1429-1513.

2. Jonson В. Light dripline nuclei// Phys. Rep. 2004. V.389. P. 1-59.

3. Exotic nuclei and nuclear/particle astrophysics// World Scientific Publishing. Edited by Stoica S., Trach L., Tribble R. E. 2008. 508P.

4. Гуров Ю.Б., Лапушкин C.B., Чернышев Б.А., Сандуковский В.Г. Поиск сверхтяжелых изотопов водорода в реакциях поглощения пионов// Физика элементарных частиц и атомного ядра (ЭЧАЯ). 2009. Том 40. вып.4. С. 1063-1109.

5. Makino M.Q., Waddell C.N., Eisberg R.M. The nuclear reaction efficiency correction for silicon and germanium detectors// Nucl. Instr. and Meth. 1968. V.60. P.109-112.

6. Sundqvist В., Hagberg E., Granfstrom P. Total absorption of 100 MeV protons with a Ge(Li) detector// Nucl. Instr. and Meth. 1971. V.94. P.343-347.

7. Eisberg R., Ingham D., Makino M. et al. Semiconductor detector telescopes for measuring proton energies up to 300 MeV problems and solutions// Nucl. Instr. and Meth. 1972. V.101. P.85-90.

8. Riepe G., Protic D., SQkosd C. et al. Performance of high-purity germanium multi-detector telescope for long-range particles// Nucl. Instr. and Meth. 1980. V.177. P.361-367.

9. Amann J.F., Boudrie R.L., Thiessen H.A. et al. Data acquisition and analysis on the high resolution magnetic spectrometers at LAMPF// IEEE Trans. Nucl. Sci. 1979. V.26. P.4389-4394.

10. Harwood L.N., Nolen Jr.J.A. A reaction product mass separator for energetic particles at MSU// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res.1981. V.186. P.435-440.

11. Sunier J.W., Bol K.D., Clover M.R., DeVries R.M. Calliope A large acceptance multiparticle magnetic spectrometer for intermediate energy physics // Nucl. Instr. and Meth. 1985. V.A241. P.139-152

12. Geissel H., P. Armbruster P., Behr K.H. et al. The GSI projectile fragment separator (FRS): a versatile magnetic system for relativistic heavy ions// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. 1990. V.B70. P.286-297.

13. Stefanini A., Corradi L., G.Marona G., Pis A. The heavy-ion magnetic spectrometer PRISMA// Nucl. Phys. A. 2002. V.701. P.217c-221c.

14. Davids В., Davids C.N. EMMA: A recoil mass spectrometer for ISAC-II at TRIUMF// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. 2005. V.A544. P.565-576.

15. UesakaT., ShimouraS., SakaiH. et al. The high resolution SHARAQ spectrometer// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. 2008. V.B266. P.4218-4222.

16. Walton J., Goulding F., Haller E., Pehl R.H. Status and problems of semiconductor detectors// Nucl. Instr. and Meth. 1982. V.196. P.107-116.

17. Pehl R.H. Detector telescopes and their applications// IEEE Trans. Nucl. Sci. 1982. V. NS-29. P.1001-1007.

18. Pehl R., Luke P.N., Friesel D.L. High-purity germanium charge-particle detectors: LDL-IUCF update // Nucl. Instr. and Meth. 1985. V.A242. P.103-110.

19. Amann J., Barnes P., Dytman S.A. et al. Use of high-purity germanium detectors for inter-mediate-energy physics experiments// Nucl. Instr. and Meth. 1975. V.126. P. 193-198.

20. Walton J.T., Sommer H.A., Greiner D.E., Bieser F.S. Thin window Si(Li) detectors for the ISEE-C telescope// IEEE Trans. Nucl. Sci. 1978. V.NS-25. N 1. P.391-394.

21. Friesel L., Flanders S., Pehl H. A variable geometry high-purity germanium detector telescope system for use with intermediate energy charged particles// Nucl. Instr. and Meth. 1983. V.207. P.403-415.

22. Беллини Д., Фоа Л., Джорджи М. Полупроводниковые детекторы для измерения времени жизни и получения высокого пространственного разрешения// Успехи физических наук (УФН). 1984. Том142. Вып.З. С.476-504.

23. Pensotti S., Rancoita P.G., Seidman A. et al. Large-area silicon detection in hadronic sampling calorimeter// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. 1987. V.A257. P.538-542.

24. Сандуковский В.Г., Савельев В.И. Полупроводниковые трековые детекторы// Физика элементарных частиц и атомного ядра (ЭЧАЯ). 1991. Том 22. Вып.6. С. 1347-1399.

25. Rehak P., Gatti Е. Semiconductor detectors in nuclear and particle physics// AIP Conf. Proc. 1995. V.338. P.319-329.

26. Brianson Ch, Brudanin V.B., Egorov V.G. et al. The high sensitivity double beta spectro-meter TGV// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. 1996. V. A372. P.222-228.

27. Benes P., бегпгёк P., Gusev K.N. et al. The low background spectrometer TGV II for double beta decay measurements// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. 2006. V.A569. P.737-742.

28. Wallace M.S., Famiano M.A., van Goethem M.-J. et al. The high resolution array (HiRA) for rare isotope beam experiments// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. 2007. V.A583. P.302-312.

29. Smillie D.G., Branford D., Fohl K. Investigation of the use of a stacked HpGe detector for improving gamma ray spectra at energies above 3 MeV// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. 2005. V.A536. P. 131-135.

30. Adams J.H., Christl M.J., Howell L.W. The Zero-Degree Detector system for fragmentation studies// Nucl. Instr. and Meth. In Phys. Res. 2007. V.579. P.443-446.

31. Горнов М.Г., Гуров Ю.Б., Морохов П.В., Осипенко Б.П., Пичугин А.П., Сандуковский В.Г. Определение толщины структурных слоев полупроводниковых детекторов с помощью заряженных частиц// Приборы и техника эксперимента. 1983. №6. С.42-45.

32. Горнов М.Г., Гуров Ю.Б., Мороховец М.А., Неймарк К.Н., Осипенко Б.П., Сандуковский В.Г. Поверхностно-барьерные детекторы из кремния легированного фосфором в потоке тепловых нейтронов// Приборы и техника эксперимента. 1983. №5. С.53-54.

33. Горнов М.Г., Гуров Ю.Б., Осипенко Б.П., Ким Зай Те, Ким Чан Хван, Юрковски Я. Полупроводниковые детекторы, полученные с помощью диффузии лития, стимулированной тепловым излучением// Приборы и техника эксперимента. 1988. №1. С.57-60.

34. Горнов М.Г., Гуров Ю.Б., Осипенко Б.П., Подкопаев О.И., Солдатов A.M., Юрковски Я. Планарные детекторы из особочистого германия// Приборы и техника эксперимента. 1990. №4. С.83-85.

35. Амелин А.И., Бер М.Н., Бесфамильнов C.B., Горнов М.Г., Гуров Ю.Б., Журин

36. Амелин А.И., Бер М.Н., Горнов М.Г., Гуров Ю.Б., Лапушкин C.B., Морохов П.В., Печкуров В.А., Шафигуллин P.P., Щуренкова Т.Д., Фатеев А.Ю. Полупроводниковый спектрометр заряженных пионов низких энергий// Приборы и техника эксперимента. 1993. №1. С.69-79.

37. Горнов M.Г., Гуров Ю.Б., Довгун C.B., Сандуковский В.Г. Телескопические поверхностно-барьерные детекторы// Приборы и техника эксперимента//1994. №3. С.55-59.

38. Горнов М.Г., Гуров Ю.Б., Лапушкин C.B., Печкуров В.А., Сандуковский В.Г., Телькушев М.В., Чернышев Б.А. Энергетическое разрешение многослойного полупроводникового спектрометра// Приборы и техника эксперимента. 1998. № 5. С.53-56.

39. Горнов М.Г., Гребенев В.Н., Гуров Ю.Б., Calen H., Морозов Б.А., Сандуковский

40. B.Г., Чернышев Б.А., Hoistad В., Храпов С.Н., Шафигуллин P.P. Спектрометрдля регистрации заряженных частиц под малыми углами// Приборы и техника эксперимента. 1999. №4. С.65-71.

41. Горнов M.Г., Гуров Ю.Б., Бер M.H., Морохов П.В., Сандуковский В.Г., Телькушев М.В. Выбор формирующих цепей многослойного полупроводникового спектрометра заряженных частиц// Приборы и техника эксперимента. 2002. №5. С.45-50.

42. Гребенев В.Н., Гуров Ю.Б., Гусев К.Н., Катулина С.Л., Чернышев Б.А., Сандуковский В.Г., Шафигуллин P.P., Юрковски Я. Исследование параметров спектрометра для поиска пионных атомов ксенона// Препринт ОИЯИ. 2003. Р13-2003-117. Дубна. 17 С.

43. Гуров Ю.Б., Гусев К.Н., Катулина С.Л., Митура-Новак М., Райхель Б., Сандуковский В.Г., Юрковски Я. Имплантированные HPGe-детекторы для многослойных спектрометров заряженных частиц// Приборы и техника эксперимента. 2004. №5. С.34-37.

44. Гуров Ю.Б., Катулина С.Л., Сандуковский В.Г., Юрковски. Я. Телескопические кремниевые детекторы// Приборы и техника эксперимента. 2005. №6. С.5-12.

45. Гуров Ю.Б., Гусев К.Н., Карпухин B.C., Лапушкин C.B., Морохов П.В., Сандуковский В.Г., Yurkowski J. Калибровка многослойного полупроводникового спектрометра с помощью a-источников// Приборы и техника эксперимента. 2006. №5. С.34-38.

46. Гуров Ю.Б., Исаков C.B., Карпухин B.C., Лапушкин C.B., Сандуковский В.Г., Чернышев Б.А. Измерение толщин нечувствительных слоев полупроводниковых детекторов// Приборы и техника эксперимента. 2008. №1. С.67-71.

47. Гуров Ю.Б., Катулина С.Л., Розов C.B., Сандуковский В.Г., Yurkowski J. Планарные 8КЫ)-детекторы с большим чувствительным объемом// Приборы и техника эксперимента. 2010. №1. С.42-44.

48. Горнов М.Г., Гуров Ю.Б., Лапушкин C.B., Морохов П.В., Печкуров В.А., Сет К., Педлар Т., Вайс Д., Цзао Д. Спектроскопия ядер 7,8Не, 10Li, 13Ве// Известия РАН (сер. физическая). 1998. Том 63. №11. С.2209-2222.

49. Gurov Yu.B., Aleshkin D.V., Behr M.N., Chernyshev B.A., Lapushkin S.V., Morokhov P.V., Pechkurov V.A., Poroshin N.O., Sandukovsky V.G., Telkushev M.V. Spectroscopy of superheavy hydrogen isotopes 4H and 5H// Eur. Phys. J. 2005. V.A24. P.231-236.

50. Barabash L.S., Belcarz E., Gurov Yu.B. et al. Semiconductor microstrip detector with a resistive layer// Nucl. Inst, and Meth. in Phys.Res. 1990. V.A228. P.375-378.

51. Амелин А.И., Будагов Ю.А.,. Гуров Ю.Б. и др. Исследование характеристик полупроводниковых микростриповых детекторов// Сообщения ОИЯИ. 1991. Дубна. Р13-91-134.18С.

52. Голубков С.А., Гуров Ю.Б., Гусев К.Н. и др. Исследование эффекта внутреннего усиления на пленарных р+пп+-структурах из высокоомного кремния// Приборы и техника эксперимента. 2004. №5. С.34-37.

53. Вихлянцев О.Ф., Голубков С.А., Гуров Ю.Б. и др. Исследование эффекта внутреннего усиления на планарных структурах из р-кремния// Приборы и техника эксперимента. 2007. №2. С.59-64.

54. Гуров Ю.Б., Гусев К.Н., Катулина С.Л. и др. Исследование характеристик полупроводниковых детекторов из кремния и германия при температурах ниже 77К// Приборы и техника эксперимента. 2007. №2. С.65-69.

55. Гуров Ю.Б., Гусев К.Н., Катулина С.Л. и др. Секционированные детекторы из особо чистого германия// Приборы и техника эксперимента. 2007. №6. С.43-46.

56. Гуров Ю.Б., Карпухин B.C., Розов C.B. и др. Пассивация HPGe-детекторов// Приборы и техника эксперимента. 2009. №1. С. 151-154.

57. Бруданин В.Б., Гуров Ю.Б., Егоров В.Г. и др. Массивные HPGe-детекторы для регистрации редких событий с низким энерговыделением// Приборы и техника эксперимента. 2011. №4. С.27-29.

58. Гайсак И.И., Горнов М.Г, Гуров Ю.Б. и др. Полупроводниковый спектрометр пучков положительных пионов низких энергий// Приборы и техника эксперимента. 1988. № 1. С.22-24.

59. Акимов Ю.К., Гайсак И.И., Гуров Ю.Б. и др. Установка для исследования взаимодействий протонов промежуточных энергий с ядрами// Сообщения ОИЯИ. 1989. Дубна. 13-89-93.15С.

60. Бинько Г.Ф., Гребенев В.Н., Гуров Ю.Б. и др. Установка для исследований остановок мюонов в газовой мишени "без стенок// Приборы и техника эксперимента. 1990. № 4. С.58-61.

61. Bargholtz Chr., D.Bogoslawsky D.Gurov Y. et al. The CELSIUS/WASA detectorfacility// Physica Scripta. 2008. V.T99. P. 159-168.

62. Bargholtz Chr., Geren L., Гребенев В.H., Гуров Ю.Б. и др. Мечение ri-мезонов вблизи порога реакции pd—>3Heri// Приборы и техника эксперимента. 2006. №4. С. 17-23.

63. Bargholtz Chr., Bogoslawsky D.Gurov Y. et al. The WASA detector facility at

64. CELSIUS// Nucl. Inst, and Meth. in Phys. Res. 2008. V.A594. P.339-350.

65. Gornov M.G., Gurov Yu.B., Lapushkin S.V. et al. Excited states of 11 Li// Phys. Rev. Let. 1998. V.81. P.4325-4328.

66. Горнов, М.Г., Бер M.H., Гуров Ю.Б. и др. Спектроскопия сверхтяжелого изотопа водорода 5Н// Письма в ЖЭТФ. 2003. Том 77. С.412-416.

67. Гуров Ю.Б., Алешкин Д.В., С.В.Лапушкин С.В. и др. Образование сверхтяжелого изотопа водорода 6Н в реакциях поглощения остановившихся л"-мезонов ядрами// Письма в ЖЭТФ. 2003. Том 78. С.219-223.

68. Гуров Ю.Б., Карпухин B.C., Лапушкин С.В. и др. Образование высоковозбужденных состояний 6Не в реакции 9Be(u",tt)t// Письма в ЖЭТФ. 2006. Том 84. С.3-7.

69. Gurov Yu.B., Chernyshev В.А., Isakov S.V. et al. Search for superheavy hydrogen isotopes 6H and 7H in stopped я'-absorption reactions// Eur. Phys. J. 2007. V.A32. P.261-266.

70. Гуров Ю.Б., Карпухин B.C., Лапушкин С.В. и др. Поиск сверхтяжелых изотопов водорода 4,5Н в реакциях поглощения пионов ядрами 10,11 В// Известия РАН (сер. физ.). 2009. Том 73. С. 150-153.

71. Гуров Ю.Б., Карпухин B.C., Калинин Е.М. и др. Образование тяжелых изотопов лития 11,12Li в реакциях поглощения пионов на радиоактивной мишени 14С// Известия РАН (сер. физ.). 2010. Том 74. С.469-472.

72. Bargholtz Chr., Chernyshev В.А.Gurov Yu.B. et al. A search for deeply boundpionic states of xenon produced in the 136Xe(d,3He)135Xen.b0und reaction// Ядерная физика. 2005. Том 68. №3. C.517-519.

73. Горнов М.Г., Гуров Ю.Б., Коптев В.П. и др. Исследование эмиссии заряженных частиц при поглощении остановившихся л"-мезонов// Письма в ЖЭТФ. 1983. Том 3. С.552-556.

74. Горнов М.Г., Гуров Ю.Б., Коптев В.П., и др. Исследование эмиссии коррелированных заряженных частиц при поглощении остановившихся я"-мезонов в кремнии// Письма в ЖЭТФ. 1984. Том.40. С.164-167.

75. Горнов М.Г., Гуров Ю.Б., Ильин А.И. и др. Эмиссия протонов в реакции поглощения отрицательных пионов ядрами Be, С, Si, Си, Ge// Ядерная физика. 1988. Том 47. С.959-967.

76. Горнов М.Г., Гуров Ю.Б., Ильин А.И. и др. Эмиссия сложных частиц в реакции поглощения отрицательных пионов ядрами Be, С, Si, Си, Ge// Ядерная физика. 1988. Том 47. С. 1193-1200.

77. Бинько Г.Ф., Гребенев В.Н., Гуров Ю.Б. и др. Измерение остаточной поляризации отрицательных мюонов в газообразном дейтерии при давлении 10 атм// Письма в ЖТЭФ. 1989. Том 49. С.476-479.

78. Бинько Г.Ф, Добрецов Ю.П., Гуров Ю.Б. и др. Образование мюонной молекулы HF при остановке отрицательных мюонов в смеси неона и водорода// Письма в ЖТЭФ. 1993. Том 57. С.741-745.

79. Акимов Ю.К., Калинин А.И., Кушнирук В.Ф., Юнглауссен X. Полупроводниковые детекторы ядерных частиц и их применение// М.: Атомиздат. 1967.

80. Федосеева О.Н., Гаценко Л.С., Захарчук О.В. и др. Кремниевые детекторы ионизирующих излучений// М.: Атомиздат. 1975.

81. Азимов С.А., Муминов Р.А., Шамирзаев С.Х. и др. Кремний-литиевые детекторы ядерных излучений//Ташкент: ФАН. 1981.

82. Tove Р.А. The role of contacts to nuclear radiation detectors// Nucl. Instr. and Meth. 1976. V.133. P.445-452.

83. Акимов Ю.К., Игнатьев O.B., Калинин А.И., Кушнирук В.Ф. Полупроводниковые детекторы в экспериментальной физике// М.: Энергоатомиздат. 1989. С.38.

84. EG & G ORTEC. Detectors & Instruments for Nuclear Spectroscopy Catalog// Printed in U.S.A. 1991-1992. P.1-11.

85. England J.В., Hammer V.W. A new type of non-injecting back contact for totally depleted silicon surface barrier detectors// Nucl. Instr. and Meth. 1971. V.96. P.81-86.

86. England J.B.A. A note on non-injecting back contacts for high resistivity silicon surface barrier detectors// Nucl. Instr. and Meth. 1984. V.A226. P.564-565.

87. Зи C.M. Физика полупроводниковых приборов// Пер. с англ. под ред. Трутко А.Ф. -М.: Энергия. 1973. С.344.

88. Родерик Э.Х. Контакты металл-полупроводник// Пер. с анг. под ред. Степанова В.Г. М.: Радио и связь. 1982. С.189.

89. Hartman T.S. Density of thin evaporated aluminum films// Vac. Sci. Technology. 1965. V.2. P.239-242.

90. Pearton S.J., Williams A.A. Ultra-thin laser-aided doped Li contacts on high-purity germanium nuclear radiation detectors// Nucl. Instr. and Meth. 1981. V.188. P.261-263.

91. Riepe G., Protic D. High-purity germanium detectors with both contacts made by ion-implantation// Nucl. Instr. and Meth. 1979. V.165. P.31-34.

92. Болтакс Б.И. Диффузия в полупроводниках// М.: ФМ. 1961. С.426.

93. Осипенко Б.П. Полупроводниковые детекторы в ядерных исследованиях// Сообщение ОИЯИ. 1981. Дубна. 13-81-467. 7С.

94. Абросимов В.И., Морозов В.А., Осипенко Б.П. и др. Временные пленарные HPGe-детекторы// Сообщение ОИЯИ. 1986. Дубна. 13-86-13. 9С.

95. Walton J.Goulding F., Haller E., Pehl R. Semiconductor detectors// Nucl. Instr. and Meth. 1982. V.196. P.107-116.

96. Klanner R. Silicon detectors// Nucl. Instr. and Meth in Phys. Res. 1985. V.A235. P.209-215.

97. Фалькевич Э.С., Пульнер Э.О., Червоный И.Ф. Технология полупроводникового кремния//М.: Металлургия. 1992. С.299.

98. Ларк-Горовиц К. Бомбардировка полупроводников нуклонами// Полупроводниковые материалы. Пер. с англ. под ред. Тучкевича В.М., М.: ИЛ. 1954. С.62.

99. Смирнов Л.С., Соловьев С.И., Стась В.Ф., Харченко В.А. Легирование полупроводников методом ядерных реакций// Новосибирск. Наука. 1981.

100. Tanenbaum M., Mills A.D. Preparation of uniform resistivity n-type silicon by nuclear transmutation//J. Electrochem. Soc. 1961. V.108. P.171-176.

101. Вавилов B.C., Ухин H.A. Радиационные эффекты в полупроводниках и полупроводниковых приборах// М.: Атомиздат. 1969.

102. Ковтанюк Н.Ф., Концевой Ю.А. Измерение параметров полупроводниковых материалов// М.: Металлургия. 1970. С.211.

103. Yonng R.T., Cleland J.W., Wood R.F., Abraham M.M. Radiation damage in neutron transmutation doped silicon: Electrical property sdudies// J. Appl. Phys. 1978. V.49. P.4752-4760.

104. Kim C., Kraner W., Iton D. et al. Neutron transmutation doped silicon detectors// Nucl. Instr. and Meth. 1982. V.196. P.143-148.

105. Бишофф Л. Применение нейтронно-легированного кремния в полупроводниковых детекторах//Физика и техника полупроводников. 1985. Том19. С.2118-2121.

106. Вербицкая Е.М., Гринштейн П.М., Гутчетль Р.И. и др. Детекторы короткопро-бежных частиц на основе нейтронно-трансмутационно-легированного кремния// Приборы и техника эксперимента. 1987. №4. С.68-71.

107. Юрова Е.Г., Федоров В.В., Назаркин В.Н. Некоторые метрологические особенности оценки неоднородности монокристаллического кремния методом сопротивления растекания// Электронная техника (сер. материалы). 1985. №.1. С.76-78.

108. Kemmer J. Fabrication of low noise silicon radiation detectors by the planar process// Nucl. Instr. and Meth. 1980. V.169. P.499-502.

109. Балдин C.A., Вартанов H.A., Ерыхайлов Ю.В. и др. Прикладная спектрометрия с полупроводниковыми детекторами// М.: Атомиздат. 1974. С.150.

110. Юрова Е.Г., Федоров В.В., Мороховец М.А. Особенности формирования неоднородности удельного сопротивления нейтронно-легированного кремния// Физика и техника полупроводников. 1986. Том 20. С.933-937.

111. Воронов И.Н., Греськов И.М., Гринштейн П.М. и др. Влияние среды отжига на свойства радиационно-легированного кремния// Письма в ЖТФ. 1984. ТомЮ. С.645-649.

112. Hansen W.L. High-purity germanium crystal growing// Nucl. Instr. and Meth. 1971. V.94. P.377-380.

113. Haller E.E. Detector Materials: Germanium and Silicon// IEEE Trans. Nucl. Sci. 1982. V.NS-29. P.1109-1118.

114. Llacer J. A large volume high purity germanium radiation detector// Nucl. Instr. and Meth. 1972. V.104. P.249-251.

115. Llacer J. Planar and coaxial high purity germanium radiation detectors// Nucl. Instr. and Meth. 1972. V.98. P.259-268.

116. Вылов Ц., Осипенко Б.П., Сандуковский В.Г., Юрковски Я. HPGe-детекторы в некоторых экспериментах ядерной физики// Сообщения ОИЯИ. 1985. Дубна. 13-85-677. 7С.

117. Nuclear Instruments and Systems//Catalog EG&G ORTEC. 1986-1987. P.3-16.

118. Голиков B.M., Егошин И.H., Жаргал И. и др. Детекторы из сверхчистого германия для спектрометрии гамма-излучения, изготавливаемые в Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ// Препринт ОИЯИ. 1983. Дубна. 13-83-669. 7С.227

119. Мейер Д., Эриксон Л., Дэвис Д. Ионное легирование полупроводников// М.: Мир. 1973.

120. Riepe G. and Protio D. High-parity germanium detectors with both contacts made by ion-implantation// Nucl. Instr. and Meth. 1979. V.A165. P.31-34.

121. Hubbard G.S. and Haller E.E. Germanium charge particle telescopes with ultra-thin detector contacts// Nucl. Instr. and Meth. 1979. V.A164. P.121-124.

122. Hubbard G.S., Haller E.E., Hansen W.L. Zone Refining High-Purity Germanium// IEEE Trans. Nucl. Sci. 1978. V.NS-25. P.362-370.

123. Коноплева Р.Ф., Новиков C.P. Дефекты, созданные в германии, облученном быстрыми нейтронами// Физика твердого тела. 1964. Том 6. С. 1062-1068.

124. Добрего В.П., Ермолаев О.П. Изучение влияния облучения быстрыми нейтронами и отжига радиационных дефектов в германии n-типа путем исследования прыжковой проводимости// Физика и техника полупроводников. 1977. Том 11. С. 1946-1950.

125. Кожух М. Л., Шлимак И. С., Федоров В. В., Юрова Е. С. Нейтронное трансмутационное легирование полупроводников// Письма в ЖТФ. 1986.Т. 11. С.129-131.

126. Забродский А.Г. Экспериментальное определение степени компенсации нейтронно-легированного германия// Письма в ЖЭТФ. 1981. Т. 33. С.258-262.

127. Eisberg R., Makino М., Cole R. et al. Design and performance of an 8-cm thick intrinsic germanium detector telescope// Nucl. Instr. and Meth. 1977. V.146. P.487-495.

128. Goulding F.S. Semiconductor detectors for nuclear spectrometry// Nucl. Instr. and Meth. 1966. V.43. P.1-54.

129. Вылов Ц., Осипенко Б.П., Чумин B.M. Прецизионная спектрометрия излучений радиоактивных нуклидов с помощью полупроводниковых детекторов// ЭЧАЯ. 1978. Том 9. С. 1350-1459.

130. Elad Е., Inskeep C.N., Sareen R.A., Nestor P. Dead layers in charged-particle detectors// IEEE Trans. Nucl. Sci. 1973. V.NS-20. P.534-544.

131. Селютин В.П., Кридинер Л.С., Гаценко Л.С. Измерение толщины чувствии-тельной области кремниевых детекторов//ПТЭ. 1972. №6. С.54-56.

132. Protic D., Riepe G. Dead layers on semiconductor detectors for charged particle spectroscopy//Nucl. Instr. and Meth. 1972. V.101. P.55-60.

133. Алексеев Н.В., Бурымов Е.М., Вакулов П.В. и др. Исследование толщины и однородности чувствительной области кремниевых детекторов// Вестник МГУ. 1973. № 5. С.603-610.

134. Musket R.G., Bauer W. Determination of gold layer and dead layer thickness for Si-Li detectors// Nucl. Instrum. Meth. 1973. V.109. P.593-595.

135. Азимов C.A., Муминов P.A., Байзаков Б.Б. и др. Полупроводниковые детекторы бета-излучения большой площади// Атомная энергия. 1986. Том 60. С.144-146.

136. Goulding F.S., Landls D.A. Signal processing for semiconductor detectors// IEEE Trans, on Nuclear Sci. 1982. V.NS-29. P.1125-1141.

137. Tsukuda M. Pulse analyzing system for a gridded ionization chamber// Nucl. Instr. and Methods. 1961. V. 14. P.241-251.

138. Hatch K. On the design of filters for pulse-height and time analysis// IEEE Trans. Nucl. Sci. 1968. V.NS-15. P.303-314.

139. Гайсак И.И., Горнов М.Г., Гуров Ю.Б., и др. Автоматизированная электронная система многослойного полупроводникового спектрометра// ПТЭ. 1983. № 5. С19-23.

140. Ландау Л.Д. О потерях энергии быстрыми частицами на ионизацию. Собрание трудов. Т.1. М.: Наука. 1969. С.172.

141. Вавилов П.В. Ионизационные потери тяжелых частиц больших энергий// ЖЭТФ. 1957. Том 32. С. 920-923.

142. Payne M.G. Energy straggling of heavy charged particles in thick absorbers// Rhys. Rev. 1969. V.185. P.611-623.

143. Fano V. Penetration of protons, alpha particles and mesons// Ann. Rev. Nucl. Sci. 1963. N 13. P.1-63.

144. Walske M.C. The stopping power of K-electrons// Phys. Rev. 1952. V.88. P.1283-1289.

145. Skyrme D.J. The Passage of charged particles through silicon// Nucl. Instr. and Meth. 1967. V.57. P.61-73.

146. Berger M.J., Coursey J.S., Zuccker M.A., Chang J. Stopping-power and range tables for electrons, protons, and helium ions// online. http:// physics, nist. gov/ PhysRefData/Star/Гext/contens.html

147. Payne M.G. Energy straggling of heavy charged particles in think absorbers// Phys. Rev. 1969. V.185. P.611-623.

148. Mesday D.F., Richard S.C. The loss of protons by nuclear inelastic interactions in various materials// Nucl. Instr. and Meth.1969. V.76. P.45-54.

149. Копалейшвили Т.И. Поглощение тс-мезонов и структура ядер // ЭЧАЯ. 1971. Том 2. С.439-480.

150. Hufner J. Pion interact with nuclei // Phys. Rep. 1975. V.21. P. 1-79.

151. Балашов В.В., Коренман Г.Я., Эрамнян Р.А. Поглощение мезонов атомными ядрами // М. Атомиздат. 1978. С.56-63.

152. Бутцев B.C., Ильинов А.С., Чигринов С.Е. Поглощение л~-мезонов атомными ядрами // ЭЧАЯ. 1980. Том 11. С.900-966.

153. Weyer H.G. Pion absorption in light nuclei // Phys. Rep. 1990. V.195. P.295-367.

154. LeeT.-S., Redwine R.P. Pion-nucleus interactions//Ann. Rev. Nucl. and Part. Sci. 2002. V.22. P.23-63.

155. Sennhauser U., Felawka L, Kozlowski T. et al. Observation of particle unstable 4H in pion absorption in 7Li // Phys. Lett.B. 1981. V.103. P.409-412.

156. Амелин A.M., Горнов М.Г., Гуров Ю.Б. и др. Образование сверхтяжелых изотопов водорода при поглощении 7Г-мезонов ядрами 6,7Li // Письма в ЖЭТФ. 1990. Том 51. С.607-610.

157. Seth К.К., Parker В. Evidence for dineutrons in extremely neutron-rich nuclei // Phys. Rev. Lett. 1991. V.66. P.2448-2451.

158. Seth K.K. (NWU-MEPhl collaboration) Study of very light nuclei by pion absorption. Int. Conf. on Exotic Nuclei and Atomic Masses "ENAM-95". Editions Frontieres. edited by: M. De Saint Simon and O. Sorlin. 1995. P. 109-122.

159. Волченков B.A., Гордеев B.A., Елисеев Б.А. и др. Пи-канал малых энергий на синхроциклотроне ЛИЯФ (канал п-2) II Препринт ЛИЯФ АН СССР. Ленинград. 1980. №612. 27С.

160. Amelin A.I., Chernyshev В.А., Gornov M.G. et al. A-dependence of p, d, t, 3He, 4He production in ^"-absorption at rest // International Workshop "Pions In Nuclei", ed. E.Oset. World Scientific. 1992. P.525-530.

161. Castelberry P.J, Coulson L.N., Minehart R.C., Ziock K.O.H. Charged particles emission following pion capture in nuclei // Phys. Let. B. 1971. V.34. P.57-58.

162. Будяшов Ю.Г., Зинов В.Г., Конин А.Д. и др. Заряженные частицы от захвата отрицательных пионов ядрами //ЖЭТФ. 1972. Т.62. С.21-30.

163. Schleputz F.W., Comisso J.C., Meyer Т.С. et al. Emission of low-energy charged particles following negative pion capture from rest// Phys. Rev.C. 1979. V.19. P.135-141.

164. Mechtersheimer G., Buche G., Klein U. et al. Energy spectra of charged particles emitted following the absorption of stopped negative pions in 12C nuclei // Nucl. Phys. A. 1979. V.324. P.379-408.

165. Randoll H., Amols H.I., Kluge W. et al. Energy spectra of charged particles emitted following the absorption of stopped negative pions in calcium // Nucl. Phys. A. 1982. V.381. P.317-329.

166. Pruys K.S., Engfer R., Hartmann R. et al. Charged particle emission following the absorption of stopped n in 12C,59Co,l97Au// Nucl. Phys. A. 1981. V.352. P.388-398.

167. Cernigoi C, Grion N., Pauli G. et al. Inclusive neutron and proton energy spectra following the negative pion absorption at rest in l2C // Nucl. Phys. A. 1983. V.411. P.382-398.

168. Sennhauser U., Dey W., Pfeiffer H.J. et al. Spectroscopy of two coincident charged particles emitted following bound pion absorption in l2C, 59Co, l97Au // Nucl. Phys. A. 1982. V.386. P.447-459.

169. Sennhauser U., Pfeiffer H.J., Walter H.K. et al. Spectroscopy of single and correlated charged particles emitted following bound pion absorption in 6Li and 7Li// Nucl. Phys. A. 1982. V.386. P.429-446.

170. Seth K.K., Artuso M., Barlow D. et al. Exotic nucleus helium-9 and its excited states // Phys. Rev. Lett. 1987. V.58. P. 1930-1933.

171. Wilcox K.H., Weisenmiller R.B., Wozniak G.J., Jelley N.A. et al. The (9Be, 8B) reaction and the unbound nuclide 10Li // Phys. Lett. B. 1975. V.59. P.142-141.

172. A. Gillibert A., L. Bianchi L., A. Cunsolo A. et al. Mass measurement of light neutron-rich fragmentation products//Phys. Lett. B. 1986. V.176. P.317-321.

173. Jelley N. A., Cerny J., Stahel D. P., Wilcox К. H. Predictions of the masses of highly neutron-rich light nuclei II Phys. Rev. C. 1975. V.11. P.2049-2055.

174. Абрамович C.H., Базь А.И., Гужовский Б.Я. Околопороговая аномалия в функции возбуждения реакции 7Li(t, 9Li)1H // Ядерная физика. 1980. Том 32. С.402-406.

175. Абрамович С.Н., Гужовский Б.Я., Ершов А.В., Лазарев Л.М. Анализ аномалий в функции возбуждения реакции 7Li(t,p)9Li// Ядерная физика. 1987. Том 46. С.499-505.

176. Ajzenberg-Selove F. Energy levels of light nuclei A = 5-10 // Nucl. Phys. A. 1988. V.490. P. 1-225.

177. Barker F.C., Hickey G.T. Ground-state configurations of 10Li and 11 Li// J. Phys. G. 1977. V.3. P.L23-L32.

178. Cohen R.C., Canaris A.D., Margulies S., Rosen J.L. Two body breakups following absorption in lithium evidence for the production of 4H // Phys. Lett. 1965. V.14. P.242-246.

179. Tombrello T.A. Phase-shift anallsis of t(n,n)t // Phys. Rev. 1966. V.143. P.772-774.

180. Mineart R.C., Coulson L., Grubb W.F., Zick K. Pion capture in 6Li and 7Li, the formation of 4H, a search for 5H // Phys. Rev. 1969. V.177. P.1455-1463.

181. Weisenmiller R.B., Jelley N.A., Ashery D. et al. Very light neutron-rich nuclei studied via the (6Li, 8B) reaction // Nucl. Phys. A. 1977. V.280. P.217-227.

182. Meyer T.C. A study of particle unstable 4H// Nucl.Phys. A. 1979. V.324. P.335-348.

183. Phillips T.W., Berman B.L., Seagrave J.D. Neutron total cross section for tritium // Phys. Rev.C. 1980. V.22. P.384-396.

184. Sennhauser U., Pfeiffer H.J., Walter H.K. et al. Spectroscopy of single and correlated charged particles emitted following bound pion absorption in 6Li and 7Li// Nucl. Phys. A. 1982. V.386. P.429-446.

185. Franke R., Kochskamper K., Steinheuer B. et al. Search for highly excited states in light nuclei with three-body reaction // Nucl. Phys. A. 1985. V.433. P.351-368.

186. Belozyorov A.V., Borcea C., Dloyhy Z. et al. Search for 4H, 5H and 6H nuclei in the 11B-induced reaction on 9Be // Nucl. Phys. A. 1986. V.460. P.352-360.

187. Бадалян A.M., Белова Т.И., Конюхова Н.Б., Эфрос В.Д. // Резонансы в системе4Н //Ядерная физика. 1985. Том 41. С.1460-1469.

188. Горбатов A.M., Бурсак А.В., Калинин A.M. и др. Микроскопический расчет системы 4Н с реалистическим NN-взаимодействием // Препринт ОИЯИ. Дубна. Р4-87-752. 1987. 22С.

189. Low-energy pion channel (LEP)// LAMPF Users Handbook. Sec.6A.1990. P.17-26.

190. Tilley D.R., Cheves C.M., Godwin J.L. et al. Energy levels of light nuclei // Nucl. Phys. A. 2002. V.708. P.3-163.

191. Garrido E., Fedorov D.V., Jensen A.S. The 10Li spectrum and the 11Li properties // Nucl. Phys. A. 2002. V.700. P.117-141.232

192. Blanchon G., Bonaccorso A., Brink D.M., Mau N.M. 10Li spectrum from 11Li fragmentation // Nucl. Phys. A. 2007. V.791. P.303-312.

193. Caggiano J.A., Bazin D., Benenson W. et al. Spectroscopy of the 10Li // Phys. Rev. C. 1999. V.60. P.064322-1-5.

194. Santi P., Kolata J.J., Guimaraes V. et al. Structure of the 10Li nucleus investiga-ted via the 9Li(d,p)10U reaction // Phys. Rev. C. 2003. V.67. P.024606-1-12.

195. Jeppesen H.B., Mora A.M., Bergman U.C. et al. Study of 10Li via the 9Li(2H, p) reaction at REX-ISOLDE // Phys. Lett. B. 2006. V.642. P.449-454.

196. Simon H., Meister M., Aumann T. et al. Systematic investigation of the drip-line nuclei 11Li and 14Be and their unbound subsystems 10Li and 13Be // Nucl. Phys. A. 2007. V.791. P.287-302.

197. Aksyutina Yu. Johansson H.T., Adrich P. et al. Lithium isotopes beyond the drip line // Phys. Lett. B. 2008. V.666. P.430-434.

198. Blagus S., Miljanic D., Zadro M. et al. 4H nucleus and the 2H(t,tp)n reaction. Phys. Rev. C. 1991. V.44. P.325-328.

199. Александров Д.В., Никольский Е.Ю., Новацкий Б.Г. и др. Новые измерения массы изотопа 4Н в реакциях с радиоактивным пучком 6Не и ионами 6Li // Письма в ЖЭТФ. 1995. Том 62. С. 18-22.

200. Meister М., Chulkov L.V., Simon Н. et al. Searching for the 5H resonance in the t+n+n system // Nucl. Phys. A. 2003. V.723. P.13-31.

201. Sidorchuk S.I., Bogdanov D.D., Fomichev A.S. et al. Experimental Study of 4H in the reactions 2H(t,p) and 3H(t,d) // Phys. Lett. B. 2004. V.594. P.54-60.

202. Lane A.M., Thomas R.G. Theory of nuclear reactions with low energy // Rev. Mod. Phys. 1958. V.30. P.201-257.

203. Weyer H. Theory of nuclear fission by stopped pions // Rhys. Rep. 1990. V.195. P.295-376.

204. Строковский Е.Ф., Гареев Ф.А., Ратис Ю.Л. Дельта-изобарные возбуждения атомных ядер в зарядово-обменных реакциях // ЭЧАЯ. 1993. Том 24. С.603-682.

205. Мухин К.Н., Патаракин О.О. Дельта-изобара в ядрах (обзор экспериментальных данных)//УФН. 1995. Том 165. С.841-886.

206. Primakoff Н., Rosen S.P. Nuclear double-beta decay and a new limit on lepton nonconservation//Phys. Rev. 1969. V.184. P.1925-1933.

207. Kerman A.K. and Kisslinger L.S. High-energy backward elastic proton-deuteronscattering and baryon resonances // Phys. Rev. 1969. V.180. P. 1483-1489.233

208. Green A.M. Nucleón resonance in nuclei II Rep. Prog. Phys. 1976. V.39. P. 11091190.

209. Weber H.J., Arenhovel H. Isobar configurations in nuclei // Phys. Rep.C. 1978. V.36. P.277-348.

210. Dymarz R.f Khanna F.C. The A-isobars in the deuteron // Nucl. Phys. A. 1990. V.516. P. 549-565.

211. Cenni R., Conté F., Lorenzini U. A component in the nuclear ground state // Phys. Rev. C. 1989. V.39. P.1588-1598.

212. Lipkin H.J., Lee T.-S.H. Photo and electroproduction of A as test of deltas in nuclei // Phys. Lett. B. 1987. V.183. P.22-26.

213. Milner R.G., Donnely T.W. Measurement of charged pion asymmetries in scattering of polarized electrons from polarized 3He // Phys. Rev. C. 1988. V.37. P.870-872.

214. Moinester M.A. Lipkin H.J. A components in the 3He ground state // Phys. Lett. B. 1992. V.277. P.221-226.

215. Westfall G., Sextro R., Poskanzer A.M. et al. Energy spectra of nuclear fragments produced by high energy protons // Phys. Rev. C. 1978. V.17. P. 1368-1381.

216. Greiner D.E., Lindsrom P.J., Heckman H.H. et al. Momentum distributions of isotopes produced by fragmentation of relativistic 12Cand 160 projectiles // Phys. Rev. Lett. 1975. V.35. P. 152-155.

217. Николаев B.C. Захват и потеря электронов быстрыми ионами в атомных столкновениях//УФН. 1965. Т.84. С. 679-720.

218. Allison S.K. Experimental results on charge-changing collisions of hydrogen and helium atoms and Ions at kinetic energies above 0.2 keV// Rev. Mod. Phys. 1958. V.30. P. 1137-1168.

219. Green R.E.L., Korteling R.G., D'Auria J.M. et al. Light fragment spectra to upper kinematic limits for 300 MeV proton reactions with Be and Ag // Phys. Rev. C. 1987. V.35. P.1341-1352.

220. Doi H., Kotani Т., Takasugi E. Double beta decay and majorana neutrino // Prog. Theor. Phys. Suppl. 1985. P.1-175.

221. Vergados J.D., Faessler A., Tomoda T. The delta (3/2, 3/2) contribution to the 0+->2+ beta-beta decay transitions // Nucl. Phys. A. 1988. V.490. P.556-570.

222. Hirenzaki S., Kajino Т., Kubo K-l., Toki H., Tanihata I. Pionic atoms of unstable nuclei // Phys. Lett. B. 1987. V.194. P.20-24.

223. Toki H., Hirenzaki S., Yamazaki T. Sensitivity of deeply bound pionic atoms on the neutron skin // Phys. Lett. B. 1990. V.249. P.391-395.

224. Waas Т., Brockmann R., Weise W. Deeply bound pionic states and the effective pion mass in nuclear systems // Phys. Lett. B. 1997. V.405. P.215-218.

225. Nieves J. and E.Oset E. Production of pionic atoms in (n,p) reactions // Nucl. Phys. A. 1990. V.518. P.617-638.

226. Nieves J., Oset E.p Garcia-Recio C. A theoretical approach to pionic atoms and the problem of anomalies // Nucl. Phys. A. 1993. A554. P.509-553.

227. Toki H., Yamazaki T. Deeply bound pionic states of heavy nuclei // Phys. Lett. B. 1988. V.213. P.129-133.

228. Toki H., Hirenzaki S., Yamazaki R., Hayano R.S. Structure and formation of deeply-bound pionic atoms // Nucl. Phys. A. 1989. V.501. P.653-671.

229. Yamazaki Т., Hayano R.S., Itahashi K. et al. Discovery of deeply bound n~ states in the 208Pb(d,3He) reaction //Z Phys. A. 1996. V.355. P.219-224.

230. Gillitzer A., Geissel H., Gilg H. et al. Observation of well-resolved 1s and 2p n~ states in Pb by high resolution (d,3He) spectroscopy Nucl.Phys. A. 2000. V.663&664. P.206c-209c.

231. Umemoto Y., Hirenzaki S., Kume K., Toki H. Formation of deeply bound 1s pionic states of intermediate mass nuclei in (d,3He) reactions // Progr. Theor. Phys. 2000. V.103. P.337-350.

232. Ekstrom CM Calén H., Carius S. et al. The CELSIUS Project // Phys. Scr. 1988. V.22. P.256-268.

233. Calén H., Carius S., Fransson K. et al., Detector setup for a storage ring with an internal target// Nucl. Istrum. Meth. in Phys. Res. 1996. V.A379. 1996. P.57-75.

234. Ajzenberg-Selove F. Energy levels of light nuclei A=13-15 // Nucl. Phys. A. 1976. V.268. P. 1-204.

235. Курепин А.Б. Новые результаты и основные тенденции исследования пион-ядерных взаимодействий// Международный семинар по физике промежуточных энергий (INES-89). М.: 1990. Том 2. С.34-41.

236. Lee T.-S., Redwine R.P. Pion-nucleus interactions // Ann. Rev. Nucl. and Part. Sci. 2002. V.22 . P.23-63.

237. Костаишвили Н.И., Лебедевич Г.Н., Набигвришвили Д.С., Харашвили Г.И. Образование медленных я-мезонов во взаимодействиях частиц высоких энергий с ядрами. //Ядерная физика. 1972. Том 16. С.983-988.

238. Дубинина А.И., Колганова Э.Д., Пожарова Е.А., Смиртинский В.А. Наблюдение рождения медленных пионов в ядро-ядерных взаимодействиях. // Письма в ЖЭТФ. 1988. Том 8. С.233-235.

239. Albanese J.P., Arvieux J., Boschitz E.T. et al. The SIN high resolution pion channel and spectrometer//Nucl. Instr. and Meth. 1979. V.158. P.363-370.

240. Oram C.J., Warren J.В., Marshall G.M. et al. Commissioning of new low energy n-ц channel at TRIUMF // Nucl. Instr. and Meth. 1981. V. 179. P.95-103.

241. Bimbot L., Bellini V., Bolore M. et al. Inclusive (p, ti*) reactions at 201 and 180 MeV// Nucl. Phys. A. 1985. V.440. P.636-646.

242. Palmeri A., Aiello S., Badala A. et al. Charged pions from the isotopes 58,64Ni by 201 MeV protons // Phys. Rev. C. 1988. V.40. P. 1081-1084.

243. Машник С.Г. Роль ядерных механизмов в образовании кинематически запрещенных частиц. // В кн. Физика атомного ядра. Материалы 18-й зимней школы ЛИЯФ. Л.: 1988. С.172-205./ ^236