Borovik-ES-Eremenko-VV-Milner-AS-Lektsii-po-magnetizmu (1239152), страница 67
Текст из файла (страница 67)
Экслерилгентальньге летодьс исследовинил эффекта Мессбауэра 323 Иными словами, многоканальный анализатор используется во временном режиме: его каналы включаются последовательно во времени со скоростью, контролируемой электронными часами. Синхронность между перемещением источника гамма-квантов и работой анализатора достигается периодически повторяющимся включением анализатора 1один раз за каждый цикл движения) с помощью синхронизирующего импульса, вырабатываемого тем же генератором, что управляет и движением источника.
Блок-схема и принцип работы спектрометра на переменных скоростях иллюстрируются рисунком 19.7, заимствованным, как и ряд предыдущих, из книги Вертхейма 116~. Спектрометры обоих типов обладают своими преимуществами и недостатками. Установки яна постоянных скоростях» позволяют с большей тщательностью детально исследовать участки спектра, что особенно существенно при изучении спектров со сложной структурой. Они сточннк а дьюара Скорость Слнхроннзнрующнйн сигнал Каналы анализатора Спектр поглощения Ог~ ~ О Рнс. 19.7.
Блок-схема н принцип работы мессбауэровского спектрометра на переменных скоростях 1161 ы' 324 Гл. !9. Ядерный гамма-резонанс (эффект гИессбагуэра) Вольтмет!з Исто шик опорного нап!зяже~гггя тахог о- ператор Редуктор ыео Мотор Усилгпель посшянного гока Исто шик Исгочнш т пигапия Ыйтбп Кассета с поглотятелем Г!аштадиевый фильтр Мосз свая схема Рш улнрование оборотов мотора Опнокас нальпьш анали- затор Репейный блок переклю мнпя горев кето Усилизель Х еи з кг Ха!(Т у! Пересчегной уст- ройство Перссчетной уст- ройство Псресче гной устр- ойствоо Медный стакан Алюминиевое окно Пенопласт Рис. 19.8.
Блок-схема мессбауэровского спектрометра с механическим кулач- ковым модулятором сравнительно дешевы и просты в изготовлении. Однако поскольку процесс измерений по точкам весьма длителен, что само по себе является некоторым недостатком, мессбауэровские спектрометры на постоянных скоростях предъявляют довольно жесткие требования к стабильности электронной аппаратуры.
Установки кна переменных скоростях» позволяют быстрее снимать спектр, они менее требовательны к стабильности аппаратуры. Однако они гораздо сложнее и дороже. В то же время они не позволяют детально исследовать слабые особенности структуры спектра, так как небольшие скорости, связанные с различного рода механическими (случайными) толчками, приводят к искажению того же порядка.
Для экспериментального изучения вопросов физики твердого тела чаще всего используются спектрометры, работаюгцие в режиме постоянных скоростей. Рассмотрим наиболее простые и надежные из них. К указанному типу установок прежде всего относятся спектрометры, в которых для получения движения с постоянной скоростью применяются различные механические системы: вращающийся диск, системы с кулачками определенного профиля, системы с наклонной плоскостью и т.д. Блок-схема одного из таких спектрометров, разработанного во ФТИ низких температур АН УССР и в значительной мере воспроизводящего установку, описанную Н. Н. Делягиным [113~, представлена на рис. 19.8.
Эта установка использует кулачковый механизм. 19.5. Экспериментальные методы исследования эффекта Мессбауэра 325 Скорость вращения кулачка, а следовательно, и линейная скорость поглотителя относительно источника гамма-квантов, плавно регулируется изменением напряжения питания электромотора. Для уменьшения числа оборотов используется редуктор. На одном валу с электромотором находится генератор, напряжение с которого сравнивается со стабилизированным опорным напряжением с помощью мостовой схемы. Напряжение рассогласования моста подается на усилитель постоянного тока, через мощные выходные триоды которого питается электромотор.
Такая обратная связь позволяет поддерживать постоянным число оборотов мотора. Относительная величина скорости вращения мотора нли линейная скорость движения поглотителя, регулируемая разбалансировкой мостовой схемы, измеряется вольтметром, подключенным к выходу тахогенератора. Источник и поглотитель находятся в разных отсеках одного и того же неподвижного криостата.
Регистрапия гамма-квантов, прошедших через образец-поглотитель, производится сцинтилляционным счетчиком с кристаллом (на(, легированным таллием. Фотовспышки сцинтиллятора регистрируются фотоумножителем (ФЭУ-29). Импульсы с фотоумножителя поступают на предусилитель и через катодный повторитель — на основной усилитель.
С усилителя импульсы подаются на одноканальный амплитудный анализатор. Далее, в зависимости от направления движения поглотителя, импульсы распределяются на две пересчетные схемы. Интенсивность гамма- излучения, соответствующая нулевой скорости смешения поглотителя (излучателя), регистрируется третьей пересчетной системой, что позволяет вести постоянный контроль над стабильностью работы установки.
Основным недостатком описанного спектрометра, как и других установок, использующих механические системы модуляции энергии, является наличие вибраций, возникающих, как правило, при преобразовании вращательного движения в возвратно-поступательное. Уровень вибраций растет с увеличением скорости, что приводит к ограничению диапазона скоростей, доступного для установок с механической модуляцией энергии гамма-квантов. Более удачными в этом отношении являются установки, основанные на электромеханических системах — вибраторах. Рассмотрим один из вариантов таких установок, разработанный в Институте атомной энергии им.
И. В. Курчатова [88]. В этой установке используется вибратор на постоянных магнитах. Его схема представлена на рис. !9.9, Два цилиндрических постоянных магнита 4, 8 небольших размеров (наружный диаметр с(„ки = 200 мм, внутренний диаметр д„,, =- !40 мм, длина !20 мм) выполнены из сплава магнита. С помощью магнитопроводов 3, 5, 7, 9 из железа армко они создают в кольцевых зазорах 4 х !О мм магнитное поле напряженностью около 8 кЭ. В зазорах расположены катушки 2, 10, закрепленные на пружинах 1, 11 и жестко связанные друг с другом штоком б, на котором и крепится источник гамма-квантов. Чаще всего это пластинка из нержавеющей стали, в которую путем отжига в атмосфере водорода введены атомы Со~~.
326 Гж 19. Ядернььй гамма-резонанс (эффеннь Мессбауэра) 3 4 5 б 7 8 9 Рис. 19.9. Вибратор на постоянных магнитах [88): 3, 5, 7, 9 — магнитопроводы; 4, 8 — цилиндрические постоянные магниты; 2, Гр — катушки, 5 — шток; Д 11 — пружины Ы В е1 о о о. о сэ Рис. 19.10. Осциллограммы «раскачивающнх» импульсов напряжения и скорости движения излучателя Упругая подвеска подвижной системы выполнена в виде плоских пружин из фосфористой бронзы, закрепленных на кольцевых обоймах.
Постоянство скорости движения обеспечивается подбором коэффициента упругости пружин и параметра демпфирования. Для уменьшения нерегулируемого демпфирования каркасы катушек делаются разрезными. Для наблюдения за скоростью штока на один из его концов намотана датчиковая катушка, сигнал с которой подается на осциллограф. Одна из секций этой катушки, нагруженная на переменное сопротивление, служит регулируемым демпфером. Такая регулировка обеспечивает выбор наилучшей формы импульса скорости в рабочих условиях. Осциллограммы импульсов напряжения низкочастотного генератора НГПК-З, подаваемых на задающую т,, катушку и раскачивающих подвижную систему, приведены на рис. 19.10.
Там же приведены осциллограммы импульсов скорости движения тока (а следовательно, и излучателя гамма-квантов), полученные с помощью измерительной катушки. Меняя амплитуду треугольных импульсов генератора НГПК-З, изменяют скорость движения источника гамма-квантов, и таким образом получают возможность последовательно снять весь спектр. Блок-схема описываемой мессбауэровской установки представлена на рис.
19.11. Пучок лучей от источника проходит через поглотитель и попадает на сцинтиллятор — кристалл (х(а1, активированный 19.5. Экспериментальные методы исследоеиния эффекта Мессбауэра 327 Рнс. 19.11. Блок-схема мессбауэровского спектрометра с электромеханическим вибратором, создающим движение излучателя гамма-квантов !88) б 12 18 24 39 Порог анализатора. В Рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
