Исследование нейтроно-дефицитных изотопов иттербия методом резонансной фотоионизационной спектроскопии в лазерном ионном источнике

• Автор: Селиверстов, Максим Дмитриевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Гатчина
• Количество страниц: 98 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. Связь ядерных характеристик и параметров оптических спектров

1.1 Среднеквадратичный зарядовый радиус

1.2 Магнитный дипольный момент

1.3 Электрический квадрупольный момент

1.4 Влияние свойств ядра на атомные спектры

1.4.1 Изотопический сдвиг и зарядовый радиус ядра

1.4.2 Полевой сдвиг

1.4.3 Массовый сдвиг

1.4.4 Определение величин электронного фактора и констант массового сдвигаї

1.4.5 Сверхтонкое расщепление спектральных линий и ядерные электромагнитные моменты
Глава II. Выбор методики измерений
2.1 Коллинеарная лазерная спектроскопия
2.2 Лазерная спектроскопия в газовых ячейках
2.3 Лазерная спектроскопия на ортогональных пучках
2.4 Резонансная фотоионизация
Глава III. Лазерный ионный источник
3.1 Эффективность ионного источника
3.2 Время задержки атомов в ионном источнике
3.3 Селективность лазерного ионного источника
3.4 Выбор параметров мишенно-ионного устройства
3.5 Выбор геометрических параметров ионного источника
3.6 Спектральная ширина и сдвиг линии поглощения в лазерном ионном источнике
Глава IV. Экспериментальная установка
4.1 Мишенно-ионное устройство
4.2 Лазерно-оптическая часть установки
4.3 Камера реперного изотопа (опорная камера)

4.4 Система проводки лазерных лучей
4.5 Детектирование фотоионов
4.6 Эффективность регистрации
4.7 Система регистрации и управления экспериментом
Г лава V. Проведение эксперимента
5.1 Фотоионизации атомов иттербия
5.2 Выбор температурных режимов мишенно-ионного устройства
5.3 Регистрация фотоионов
5.4 Полученные оптические спектры
5.5 Достигнутые параметры экспериментальной установки
5.5.1 Эффективность фотоионизации
5.5.2 Чувствительность экспериментальной установки
Глава VI. Обработка экспериментальных данных
6.1 Анализ оптических спектров
6.2 Определение ядерных параметров
Глава VII. Обсуждение полученных результатов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выводы
Перспективы развития метода резонансной фотоионизационной спектроскопии в лазерном ионном источнике
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ЛАЗЕРНОГО ИОННОГО ИСТОЧНИКА С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА МОНТЕ-КАРЛО
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Одной из важнейших задач ядерной физики является исследование основных состояний атомных ядер. Описание этих состояний - необходимая составляющая любой последовательной теории ядра и ядерных взаимодействий. Поэтому очень большое значение имеют систематические экспериментальные исследования характеристик основных состояний как можно большего числа ядер. Особую ценность представляет информация для достаточно длинных цепочек изотопов. При изменении числа нейтронов в ядрах таких изотопических цепочек может происходить как плавное, так и скачкообразное изменение наблюдаемых характеристик их основных состояний. Способность отражать эти изменения, а также делать верные предсказания относительно свойств основных состояний ещё не исследованных ядер, является критерием пригодности той или иной теоретической модели.
В настоящее время уже накоплен значительный объём информации об основных состояниях стабильных и близких к стабильным ядер. Эти данные были получены с помощью различных экспериментальных методик. Наиболее полную информацию о распределении протонов в ядре могут дать эксперименты по рассеянию быстрых электронов на ядрах [1]. Информацию о распределении ядерной. материи можно получить с помощью экспериментов по упругому рассеянию протонов на ядрах [2]. В инверсной кинематике (рассеяние ядер при энергии » 1 ГэВ/нуклон на протонах при малых углах рассеяния) метод упругого рассеяния применим и к радиоактивным изотопам [3]. Однако эти эксперименты очень трудоёмки и круг исследуемых изотопов ограничен изотопами лёгких элементов. Для измерения электромагнитных моментов ядер также используются методы магнитного резонанса в атомном пучке (АВМВ), ядерного магнитного резонанса, ядерного парамагнитного резонанса, ядерного квадрупольного резонанса, ориентации ядер при низких температурах и некоторые другие [4, 5, 6].
Помимо этих методов существует группа атомно-спектроскопических методик, основанных на исследовании спектральных линий: рентгеновских /Г-линий [7], рентгеновских линий в спектрах мезоатомов [8], а та осе оптических линий в атомных спектрах. Эти методики позволяют определять спины /,

объёма источника. Согласно ( 48 ) эффективность лазерного ионного источника в виде цилиндрической полости с отверстиями в торцах не зависит от диаметра полости D, что согласуется и с результатами расчётов с помощью метода Монте-Карло (рис. 4 б). Результаты расчётов хорошо согласуются с экспериментально полученными во время «off-iine» исследований значениями эффективности фотоионизации Yb в лазерном ионном источнике: г)тн = 0.3 для ионизатора с L = 45 мм и d = 1 мм, г/иои = 0.15 для ионизатора с L = 45 мм и d = 1.6 мм.
На рис. 5 приведены результаты расчётов распределения концентрации атомов вдоль оси ионизатора (ось г) при разных значениях вероятности лазерной фотоионизации щ (при Т}выя = 1) для ионизатора в виде трубки. Здесь и далее в расчётах полагалось, что входное отверстие располагалось по центру ионизатора: I =1/
2, СМ
1: ^ = 0; 2:^=0-5 3: Г]ф = 0.75; 4:^=
D = d =1.5 мм, L = 50 мм
Z, см
О L = 50 мм; d= 1.5 мм; D = 5мм • L = 50 мм; d= 1.5 мм;
d = 0.8 мм
Рис. 5. Распределение концентрации атомов вдоль оси ионизатора при различных значениях вероятности фотоионизации.
Рис. 6. Распределение концентрации фотоионов в области, облучаемой лазерами, в момент прохождения лазерного импульса.