Измерение времен жизни возбужден­ных состояний ядер. При радиоактивном распаде или в различных ядерных реакциях образующиеся ядра часто оказываются в возбужденном состоянии. Изучение квантовых характеристик возбужденных состояний ядер является одной из главных задач ядерной физики. Очень важной характеристи­кой возбужденного состояния ядра является время его жизни t. Знание этой величины позволяет получать многие сведения о структуре ядра.

Атомные ядра могут находиться в возбужденном состоянии различные времена. Для измерения этих времен существуют различные методы. Сцинтилляционные счетчики оказались очень удобными для измерения времен жизни уровней ядер от несколь­ких секунд до очень малых долей секунды. В качестве примера использования сцинтилляционных счетчиков мы рассмотрим метод задержанных совпадений. Пусть ядро A (см. рис.10) путем b-распада превращается в ядро В в возбужденном состоянии, которое избыток своей энергии отдает на последовательное испу­скание двух g-квантов (g1,g2). Требуется определить время жизни возбужденного состояния I. Препарат, содержащий изо­топ A, устанавливается между двумя счетчиками с кристаллами NaJ(Tl) (рис.8). Импульсы, возникшие на выходе ФЭУ, по­даются на схему быстрых совпадений с разрешающим временем ~10-8—10-7 сек. Кроме того, импульсы подаются на линейные усилители и далее на амплитудные анализаторы. Последние настраиваются таким образом, что они пропускают импульсы определенной амплитуды. Для нашей цели, т.е. для цели изме­рения времени жизни уровня I (см. рис. 10), амплитудный анализатор AAI должен пропускать только импульсы, соответ­ствующие энергии квантов g1 а анализатор AAII — g2.

Рис.8. Принципиальная схема для определения

вре­мени жизни возбужденных состояний ядер.

Далее импульсы с анализаторов, а также с быстрой схемы совпадений подаются на медленную (t~10-6 сёк) схему тройных совпадений. В эксперименте изучаются зависимость числа тройных совпадений от величины временной задержки импульса, включенной в первый канал схемы быстрых совпадений. Обычно задержка импульса осуществляется с помощью так называемой переменной линии задержки ЛЗ (рис.8).

Линия задержки должна включаться именно в тот канал, в котором регистрируется квант g1, так как он испускается раньше кванта g2. В результате эксперимента строится полулогарифми­ческий график зависимости числа тройных совпадений от времени задержки (рис.9), и уже по нему определяется время жизни возбужденного уровня I (так же, как это делается при определе­нии периода полураспада с помощью одиночного детектора).

Используя сцинтилляционные счетчики с кристаллом NaJ(Tl) и рассмотренную схему быстро-медленных совпадений, можно измерять времена жизни 10-7—10-9 сек. Если же использовать более быстрые органические сцинтилляторы, то можно измерять и меньшие времена жизни возбужденных состояний (до 10-11 сек).

Рис.9. Зависимость числа совпа­дений от величины задержки.

Гамма-дефектоскопия.

Ядерные излучения, обладающие большой проникающей способностью, все чаще применяются в тех­нике для обнаружения дефектов в трубах, рельсах и других боль­ших металлических блоках. Для этих целей используется источник g-излучения и детектор g-лучей. Наилучшим детектором в этом слу­чае является сцинтилляционный счетчик, обладающий большой эффективностью регистрации. Ис­точник излучения помещается в свинцовый контейнер, из которого через коллиматорное отвер­стие выходит узкий пучок g-лучей, освещающий трубу. С противо­положной стороны трубы устанавливается сцинтилляционный счетчик. Источник и счетчик помещаются на подвижный механизм, позволяющий передвигать их вдоль трубы, а также поворачивать около ее оси. Проходя через материал трубы, пучок g-лучей будет частично поглощаться; если труба однородна, поглощение будет всюду одинаковым, и счетчик будет всегда регистрировать одно и то же число (в среднем) g-квантов в единицу времени, если же в каком-то месте трубы имеется раковина, то g-лучи в этом месте будут поглощаться меньше, скорость счета увеличится. Местополо­жение раковины будет обнаружено. Примеров подобного исполь­зования сцинтилляционных счетчиков можно привести много.