РАЗДЕЛ 2
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕТОДИКА
В этом разделе описано разработанное мишенное устройство для экспериментальной установки, расположенной на ускорителе электронов с энергией до 300 МэВ. Эта установка предназначена для проведения экспериментов по рассеянию электронов на ядрах. Также описана установка, созданная на ускорителе электронов с энергией до 2000 МэВ, для проведения измерений с линейно поляризованными фотонами. Дано описание экспериментальной аппаратуры, методик калибровки, измерения и обработки данных, а также различные методы анализа экспериментальных результатов. Материалы этого раздела опубликованы в работах [26 - 34, 41].
После проведения измерений по исследованию гигантских резонансов на изотопах никеля были улучшено ряд параметров экспериментальной установки, расположенной на ускорителе электронов ЛУЭ-300. Была значительно улучшена монохроматичность пучка за счет модернизации системы параллельного переноса [77,78] и введения системы энергетического сжатия пучка [84], в фокальной плоскости магнитного спектрометра был установлен многоканальный счетчик электронов с перекрывающимися сцинтилляторами [99], разработано устройство [26], рассчитанное на одновременное размещение 15 ядерных мишеней.
При создании магнитного спектрометра с двойной фокусировкой второго порядка был проведен расчет фокусирующих свойств магнита [88] и были проведены экспериментальные проверки основных характеристик спектрометра [82, 89]. В результате этих работ был получен опыт по созданию магнитных систем, с помощью которых можно получать пучки заряженных частиц с необходимыми свойствами. Расчет, наладка и экспериментальная проверка системы параллельного переноса для транспортировки пучков заряженных частиц линейного ускорителя электронов ЛУЭ-300 [77, 78] также позволил получить опыт транспортировки пучков частиц многоэлементными магнитными системами. Опыт, полученный при создании магнитного спектрометра и при расчете и наладке параллельного переноса, был применен для создания анализирующего магнита и системы транспортировки протонов и альфа частиц для материаловедческого комплекса "Сокол" на основе горизонтального электростатического ускорителя. Была создана вычислительная программа [29], которая находит характеристики пучка ионов на входе ускорительной трубки, обеспечивающих прохождение пучка с максимальным эмиттансом через ускорительную трубку. С помощью этой программы выполнен расчет фокусирующих свойств горизонтального малогабаритного электростатического ускорителя с энергией до 2 МэВ [28]. Расчет системы транспортировки пучков заряженных частиц на выходе малогабаритного электростатического ускорителя [27] позволил создать соответствующую систему и получить необходимые ионно-оптические характеристики горизонтального электростатического ускорителя на 2 МэВ, которые были экспериментально исследованы [30]. Материаловедческий комплекс "Сокол" предназначен для проведения многоэлементного анализа веществ и материалов, изучения пространственного распределения примесей в исследуемых образцах, а также для изучения ряда процессов (окисления, азотирования, коррозия и др.) с помощью ядерно-физических методов анализа. Было изготовлено 6 таких комплексов, для Украины-3, для России-2, для Узбекистана-1.
2.1. Мишенные устройства и камера рассеяния.
При проведении экспериментов по рассеянию электронов на ядрах очень важно получить спектр с хорошим энергетическим разрешением. На разрешение влияет много различных факторов, таких как монохроматичность пучка электронов, размеры пучка и положение его на мишени, в том числе и ориентация мишени по отношению к пучку. Если мы расположим мишень перпендикулярно к пучку или под углом 450, то потери электронов на ионизацию атомов мишени будут зависеть от того, на какой глубине в мишени произойдет акт рассеяния. Это приведет к энергетическому расширению спектральной линии и ухудшению разрешения. Для устранения такого расширения спектральной линии нужно установить мишень так, чтобы для всех электронов попавших в спектрометр длина пути в мишени была одинакова. Это можно осуществить при установке мишени таким образом, чтобы нормаль к плоскости мишени делила угол рассеяния пополам. Такое расположение мишени обеспечивает практически равные потери, так как все электроны проходят одинаковый путь в мишени независимо от того, на какой глубине произошел акт рассеяния. Необходимым условием является также, чтобы положение мишени изменялось при проведении исследования угловой зависимости рассеяния электронов. Изменение положения мишени должно осуществляться одновременно при изменении угла поворота спектрометра. В этом случае эффективная толщина мишени будет зависеть от того, под каким углом установлен спектрометр.
В случае, когда нормаль к мишени делит угол рассеяния пополам, получается еще одно экспериментальное удобство, изображение пятна пучка электронов на входе спектрометра равно размерам пучка, падающего на мишень. Величина изображения в этом случае не зависит от того, под каким углом расположен спектрометр. Это обеспечивает на выходе спектрометра изображение пучка с постоянными размерами, что способствует регистрации рассеянных частиц детекторами в одинаковых условиях.
Измерения на изотопах никеля проводились с использованием мишенного устройства, которое могло устанавливаться в четыре положения. В первом положении пучок электронов свободно пропускался через мишенное устройство для того, чтобы проводить калибровку МВЭ с помощью цилиндра Фарадея. Второе положение использовалось для размещения сцинтилляционного экрана с ZnS для определения положения и размера пучка электронов на экспериментальной мишени. Остальные два положения мишенного устройства использовались для размещения ядерных мишеней. Смена положений мишенного устройства производилось экспериментатором вручную и для этого приходилось выключать ускоритель.
Для дальнейшего проведения измерений было разработано специальное устройство [26], рассчитанное на однов