MAGYAR FIZIKAI FOLYÓIRAT - A MTA III. OSZTÁLYÁNAK FIZIKAI KÖZLEMÉNYEI 26. KÖTET (1978)
26. kötet / 1. sz. - FÉNYES TIBOR: Atommagok - távol a stabilitási sávtól
FÉNYES TIBOR 2 II. Kísérleti technika A stabilitási sávtól távoleső izotópok előállítására az utóbbi években leggyakrabban a következő folyamatokat használták: — magreakciók nagy energiájú könnyű részecskékkel (p, a, 3He stb.); — magreakciók nehéz ionokkal ; — neutronokkal létrehozott maghasadás (reaktoroknál). Mindhárom módszernek megvannak a sajátos előnyei és így aszerint, hogy az előállítani kívánt rövid felezési idejű izotóp milyen magtartományban van, az egyik vagy másik módszer alkalmazása célszerű [6]. A stabilitási sávtól távol eső atommagok spektroszkópiai vizsgálatának eddig két elvileg különböző módszere alakult ki. Az egyik a rövid felezési idejű radioaktív izotópok „off-line" vagy „on-line" vizsgálata, a másik a gyorsított részecske nyalábokban végzett „in-beam" spektroszkópia. A radioaktív izotópok vizsgálatánál arra törekednek, hogy a vizsgálni kívánt izotópot elválasszák a nagy tömegű céltárgytól és az — általában nagyszámú — egyéb reakcióterméktől. Az elválasztásra különböző kémiai, fizikai—kémiai és fizikai elven működő eljárásokat dolgoztak ki, melyekről jó áttekintés található a [3], [4] és [5] konferenciák anyagában. Gyors működésük, jó hatásfokuk és egyértelmű tömegszám meghatározási képességük miatt egyre nagyobb jelentőségre tesznek szert a különböző on-line elektromágneses tömegszeparátorok [7], [8]. Ezek egyik csoportjának elve az, hogy a céltárgyat (vagy azt az anyagot, ami a céltárgyból kirepülő reakciótermékeket felfogta) a besugárzás közben hevítik, az elpárolgó reakciótermékeket ionforrásba vezetik, majd az izotópokat elektromágneses berendezéssel szeparálják. Ha a vizsgálni kívánt izotóp felezési ideje túlságosan rövid ahhoz, hogy az előbbi módszer használható legyen, a céltárgyból kilökött reakciótermékeket közvetlenül (lefékezés nélkül) szeparálják, amire kombinált mágneses és elektromos tereket vagy gáztöltésű elektromágneses szeparátort használnak. A legfontosabb ISOL (izotóp szeparátor on-line) rendszerek főbb adatai az I., II. és III. táblázatokban láthatók. Kiegészítésképpen megjegyezzük, hogy a reakciótermékek lefékezésén, majd elpárologtatásán alapuló ISOL rendszereknél a szeparálás hatásfoka (0,5—5)-10_1 (ISOLDE—II adata, [9]-ből). A hatásfok rendszám függő, de nem függ a magreakció típusától. A gyors ISOL rendszereknél a hatásfok a következőképpen alakul: LOHENGRIN — 1,8• Ю-6; JOSEF—1,4-10-4; SHIP — (0,5—5)• 10_1 [9]. A szeparálás hatásfoka ezek egyikénél sem függ a rendszámtól. A hatásfok a LOHENGRIN és JOSEF esetében nem függ, a SHIP esetén függ a magreakció típustól. A magreakciókban előálló gerjesztett magállapotok egy része olyan gyorsan bomlik, hogy ezek vizsgálatánál gyakorlatilag nincs idő termékszeparálásra. Ilyenkor „in-beam" vizsgálati módszert alkalmaznak. In-beam vizsgálatokhoz különösen olyan magreakciók alkalmasak, amelyeknél kevés számú reakciótermék keletkezik. Általában dúsított (monoizotóp) céltárgyat használnak és a reakciótermékeket gerjesztési függvények felvételével, átfedő magreakciók felhasználásával, különböző koincidencia mérésekkel stb. azonosítják. Az in-beam spektroszkópiai módszerekről jó áttekintés található a [28] és [29] munkákban.