Блшектектерді спектрі

-ыдырау деп, радиоактивті атом ядросыны здігінше трленуінен альфа блшегін шыаруды айтамыз. Осындай трлену кезінде электр заряды (Z) жне массалы саны (А) болып келген аналы ядро, заряды Z-2 ал массалы саны А-4 болып келген ZХАZ-2YA-4+ 2He4 жаа рпаты ядро тзеді. Осындай альфа ыдырауа атысан ядроны, альфа-активті немесе орнысыз альфа ядросы деп айтады.

Альфа блшегі ыдыраанда жаа пайда болан рпаты ядро бастапы аналы ядроа дейінгі екінші химиялы элементті ядросына айналады жне альфа блшегі блініп шыады.

Альфа блшегі ыдырау кезінде ол энергетикалы тиімді болу керек, яни аналы ядроны массасы, рпаты ядромен блінген блшектерді толы массалар жиынтыынан арты болуы тиіс. Бл шарт радиоактивті ыдырау шін ажетті шарт болып табылады.

Альфа ыдырау те кп тараан ядролы трлену. азіргі кезде ауыр ядролар облысында 160-тан астам ядроны альфа-активті трі бар. Реттік нмірі Z>82 болып келген ядроларды барлыы дерлік альфа-активті ядро, ал Z<82-ден кіші ядролар, альфа -ыдырауа атысты орныты болып келеді. -активті ядромен -орныты ядролар шекарасы ядроны абышалы рылымына байланысты, оны протонды абышамен Z=82 нейтронды абыша N=126 толдырады. Z<82 кіші облыста -активті ядро те сирек кездеседі,мндай ядро жне электрон армауа те ыайсыз. Кейбір сирек жер элементтерінде де -активті ядро кездеседі (60Nd144 - неодим, 62Sm146- самарий т.б.).

- активті ядроны мір сру уаыты те лкен аралыта ауытиды, мысалы полоний (84Ро212) шін 3·10-7сек., ал неодим (60Nd144) шін 5·1015 жыл, ал -активті ядроны жартылай ыдырау аралыы немесе мір сру уаыты, альфа блшегіні энергия шамасына тыыз байланысты.

Берілген альфа-активті ядро альфа блшегін шыарады, оларды энергиялары шамамен бірдей болады. Барлы радиоактивті изотоптардан шыатын альфа блшегіні энергиясы те кіші интервал аралыында жатады (6Мэв).

Бірнеше жадайда (сирек жер элементіндегі -активті ядро) -блшегіні шыаратын энергиясы шамамен 2÷4,5 Мэв аралыында. Ауыр -активті ядро шыаран -блшегіні энергия мні 4,5÷8,8Мэв аралыында болады. Мысалы: мір сру уаыты ыса ядроны (84Ро212- полоний) шыаратын -блшегіні энергиясы .

Жоары энергиямен шып шыан -блшегі зіні жолындаы ауаны иондап лкен бу блшектерін рады. Газдаы пайда болан бу ионыны энергиясы 33-34эв рады. Сондытанда 2-3Мэв энергиясы бар -блшегі, зіні озалыс жолында 105 бу иондарын тзеді жне з энергиясын шыындап, кдімгі гелий (Не4) атомына айналады. Альфа блшегіні трекі тзу сызыты, трек ралдарында жасы баыланады. Альфа активті ядроны берілген сортыны жне шыаран альфа блшегіні энергиялары мен еркін жол зындыы (L) бірдей.

Біртекті -блшегіні шоы мысалы ауа арылы тcін. Егер кздеген ртрлі ашытытаы альфа блшегіні санын санайтын болса, онда -блшегіні жол зындыына байланысты.-блшегі рбір газ молекуласымен сотыысан сайын 34эв энергия шыын болады, осыан байланысты альфа блшегі жолында барлы кинетикалы энергиясын шыындайды.

Гейгерді эмпириалы формуласын пайдалана отырып, блшекті орташа жол зындыымен жылдамдыыны арасындаы байланысты табамыз:

cм(5.7.1)

мндаы а=9,7·10-28г-3/2·см-2·сек3; ~см/сек.

1911ж. Гейгер жне Нэттол, -блшегіні жол зындыымен ыдырау тратысыны арасындаы туелділікті салыстырып мынадай тедеу жазды:

(5.7.2)

бл тедеу Гейгер -Нэттол формуласы деп аталады, мндаы -ыдырау тратысы, - орташа жол зындыы, А жне В-траты рбір радиоактивті улеттер шін ртрлі мнге ие болады.

Альфа блшегіні жол зындыы мен жылдамдыы энергияа байланысты Гейгер - Нэттол заы мынадай трде жазылады:

 

(5.7.3)

бл тедеу ыдырау тратысымен (), -блшегіні шыаран энергиясыны байланысын крсетеді.

Жоарыдаы Гейгер-Нэттол задылытары (5.7.2) жне (5.7.3) формулалары жуыталан тедеу болып табылады. Шын мнінде -блшегіні тек энергиясына ана туелді емес, сонымен атар, ол реттік нміріне (Z), ядро радиусына (R) жне баса да лшемдеріне байланысты.

Альфа блшегіні бастапы энергиясын, жол зындыымен байланыстыру тсілі те рескел, бл -блшегіні энергетикалы спектріні нзік рылымын арастыруа келмейді. Радиоактивті ядроны шыаратын альфа блшегіні энергиясымен импульсыны дл мнін алу шін магниттік альфа-спектрометрді пайдаланамыз.

Массасы -m, заряды q=Ze блшек, индукциясы , магнит рісіне перпендикуляр жазыты бойымен дгелек траекториямен озалса, онда радиусы:

 

(5.7.4)

Магниттік альфа-спектрометр кмегімен жргізілген зерттеулер кезінде, ралды крсетуі бойынша альфа - активті ядро, альфа блшегіні бірнеше монохрамат тобын шыарады. Мысалы: уран (U238) ядросы альфа блшегіні, энергиясы 4,180; 4,135 жне 4,195 Мэв, ш топ блшегін шыарады, ал полоний (Ро212) энергиясы 8,780Мэв жне энергиясы 9,492; 10,422; 10,543 Мэв-ке, жол зындыы ртрлі ш альфа блшектерін шыарады. Яни, ядродан альфа блшегіні негізгі тобымен атар энергиялары жол зындыына байланысты, энергиясы одан арты блшектер шыаратынын кре аламыз.

Осы жоары крсетілген альфа-блшектерді кинетикалы энергиясыны згеру аралыы онша ке емес, ал жартылай ыдырау аралыыны згеру аралыы те ке (лкен). Осы уаыта дейінгі альфа-активті ядроларды, альфа блшектеріні энергиясы 4÷9 Мэв аралыында жатса, оларды жартылай ыдырау периодтары 10-7 секундтан 1010 жыл аралыында жатады.

Енді альфа блшектеріні спектрі андай болатынын арастырайы. Альфа-активті изотопты шыаратын альфа блшектеріні энергиясы ртрлі немесе оптикалы терминді пайдаланып альфа блшегіні спектрі бірнеше сызытардан (-сулесіні нзік рылымы) трады. Альфа блшегіні сызыты спектрін екі типке жіктейміз.

Бірінші типті райтын альфа спектріні интенсивтігі жоары, онда энергиясы лкен болады, ал кршілес топты интенсивтігі аз біршама нзік топ рады, ол негізгі топты интенсивтігінен 103-106 есе кіші болады.