Post on 24-Jul-2021
1 1
Institut
KFK 1
von "n~I1:"I'"\i"I"'Inl kten inund Ladung
lischen Absorbern
Albrecht
März 1971
Kernforschungszentrum Karlsruhe
Institut für Radiochemie
KFK 1369
Spezi scher Energieverlust und effektive Ladung von
Spalt en in met lis sorbern
von
Albrecht
Gesellschaft r rn rs"u,,"UF'-. m.b.H., s
~) Von r Fakult r
genehmigte ssertat
it Karlsruhe
e
Einführung 1
1. des spezi s rgieve es 2
1.1- Glei von und 2l;
1.1.1. Bedingungen die zahl 41.1.2. e 6
1.2. Gleichungen von 1, 9p rce Blann
'J el e 14"'0
2.1. s s2.2. ssung e 21
3. sse
4. 48
5. L ur 55
Ijjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjj
Der spezi sehe Energieverlust von Spaltprodukten wurde be-stimmt, indem sehen e r Cf2 52_Quel1e mit sehr dünner
Unterlage und einem Halbleiterzähler verschiedene AI-, Ni-,Ag- und Au-Absorberfolien mit Flächengewi en von 0,1 s
22,0 mg/ern angebracht wurden. Durch Verwendung eines we eren
Detektors auf ren Seite der Quelle ließen sich sV"V".~
die Energie als auch Masse r Spaltprodukte ermitteDer erfaßte Massen- und ereich lag s und150 AMU bzw. 0,4 und 1,1 MeV/AMU.
Die Ergebnisse en mit e ellen en von Moakund Brown, Kahn Forgue, Kali et ale und von ller und
in ve i auße die Anwendbarke,halbempi sehen rmel von zel geprü r e vonet el e G chung für wurde e von der
r te
diente
Po rme I
er
ließ siDie- e
Spalt bevor allem dazu, Aussagen klasexperlmentell zu prüfen. ergab sich j~UU~H,
trotz Berücksichtigungvon Spaltprodukten ni ar ist.
rnso
~rQ:eDnllsse
Sommer-f'e Ld
empi
r
enen
f5rmigen
rmel vonr
n Atommodell durchführen.man wegen des tn~n~,~
iven Ladung
Dafür kommt eine vonh die hier erh
Anwendung et dem st ististen Absorbern i
erfaßten
t'hY'l ..,ng der eEineläßt sigezeigt
Imnoch ni
für ffangewiesen.G iehung ,gut best
The speci
by placinga C 52
e energy lOBS of fission fragments was measured
different Al-, Ni-, Ag-, and Au-Foils between
ss souree deposited on an extremely thin
backing, and a semieonduetor e or. The ckness range
of the ls was 0.1 to 2.0 mg/cm2 • By using a seeond e
plac on the reverse side of t fission source, was
possib to measure the ene as weIl as the mass of the
fission s. energy mass s covered were
0.4 to 1.1 Mev/AMU and 90 to 150 AMU, respeet ly.
o r-,
formula of Münzel was
The results were compared
R~'~~rn, Kahn Forgue,
h the data of Mo
iah ., and of Müller and
applieability of a s empi
the dE/dx
Furt rmore, tGönnewe
of et . a eorrection or was added, whieh
depends on the nuc ar e of ss r-azmerrt s .
ld, even when
fleet ion of
1 c o r-r-e
her or not Bohr's
slowing down of
was t t
s meaaurement was
ermined by
st
applied to t
The effective charge
t s a
c out order
classie theory might
the sion s.
equat Bohr does not
are eons
ab sor-be r-s
model of the atom.
a a of Id b
one is re riet
the dens y
t se ae , eh was
by t resu s of our
et
eause
eu1ab
r , ve
the c as e of s
at ion of the e
can c
s shown by
on this 1.
to empi e fo
e is
proposed by is
meas s.
The eal
- 1 -
haben
sp die
es und der itevon Brennele-• Ferneran d
sol
ersuchungen Abbremsung schwerer
zter an Bedeutung
Kenntnis des zifischen Energievevon Spalt dukten z.B. imentenman
dung von
i
ische
zuchen
nen voner
der Ladungsweit
.bu'C'v.I.,ie
ermitte
Cn~eun~g,unlg5Spannungh8hereu~u••cw.ich i es auch
chleunigtenfÖl"mj~'er oder fe er
ho
i sund
el
bei
erzExnel"jme'n'ten
zust
ein
i-
durch
sog.zwe
ronen dero
kommt es vo
LLchena
8ße mit den
sich
eines SChWel"en
sind zwei
werden; im Bereich niederer
sor-ner-anome
Materh
als.
ei
)is
+ )rnstreuung
~;nel"~teheT"eich von 0,5 bis
.vu... anc e i we emin 1.eil
dem von uns1,1 AMU ist j
nie , so daß
Zum Druck eingerei t am .3.1971
s
ilchen,
ilchen re
Anders ist
Massenbereich
en über
onen und
auch zu den schweren
umfangrei
vor (Bl,F1,W1, ).
über ausrlust
Auss
können. Fürs
ne t , 1
man
b von 10 AMU und vor allem Spaltprodukte,s 80 und 160 AMU liegen. Die en
Ergebnisse beschränken sich entweder auf e eIne, gutftAQvu"~isbare Ionenarten (B2,Cl,Ml) oder nur auf d Mittel-we i en und schweren duktmassen (K1,M2 ).
n~n~.~rischen Behandlung der Abbrems stellen dieGrund-
zungen - bei dergut
, wenn man mit
produktenl:l'l'>aC'J!'l.r:el
Porme Ln eundch - mit
von1
s ze,zu be schr-e t
)
1-
riche,
i von1 (N1) , sev
( ) ( ) .1 .1.
is,ent eine fürgieve sation )l· von
man ronen eme
i en re e 1 s,
Wirkungsquerschnitts für d Coulombstreuung dübertragung auf e einzelnes Elektron. Derpro cm Wegstrecke e sich Multiplmit , Ordnungsz s so s, und
r Zahl ratome pro cm3:
rgieverlust
N,
(2)
(4)
- 4 -
B t21 4 E~ \ (5)::: :::
ist ein in zwei I' i Ausdruck als dervon ( 3) ; I' Zrdie enz von
Di zu ,er e s von
e s ve r-e
g i8 von
Zr . » 1, (6)
i Vo it s E 1.
Bahn vonst
Zr . « 1, (7)vI
we i d Amplr-euwe e r se
e I
- 5 -
digke
Sv............,..."".....'"
r Absol"tlel"
Spaltprodukte we liehvK der ronen auf der
ome» wenn so
i s die
(8)
für rel i uminium i
« 6· 0( ';t 13
e rn ,
ist.
auf» wenn es sieh um die Abbremehen Protonen
ti
ehung (8) ni
Dass
von der aus 9 innerstenauf
erme bishernur e (N2,H1)9 und nur
von onen si dse lassen»
i I' noch e 0 F
+ ehe il i GI. (2)
mit I' von zu 1I
esem 1 (8) s e
- 6 -
dieser Arbsosuchen u.a. gekl
r-s GI. (9) p e
führtenB in der
1.1.2.
Neben B gibt es noch Br-emat'or-meL,
e
von(2)
1
"'''''''IKr.enronenhül-
e
1 der• (1), (2), (3) (9)
nur ein
maneIltfeld
zen . man
Q/Z r Y (), so kann man auch
rmel e ist
se mit Q
reldas Produkt YoZrdann
( ) ::: 0,143r
• B (10 )
undE 3 2
( I) +I
+ + ••• (11)
auch
Nun b en
nicht konstAbsorbe omen aus r
e
nämlichle des Ions 1
Q bzw. Yi den
Elektronenu,
e mitt r-e
so
s
sc s neektronen aus sor-be r- an e
in tei se rzessen
rung e si st at ist Lschenwesentli von
- 7 -
b r noch wenig bekannt.
keit und Kernl~~wu~
hängigkeit istdes Ions . Ober den Grad dieser Ab-
Von Bohr (B7) wurde An z entwickelt~ ssen Aussfür produkte wenigstens 1. Näherung desExperiments übereinstimmen. nimmt an, daß le diejeni-gen Elektronen aus der Hülle s Ions abgestrei werden,
ren schwindigkeit kleiner ist s e Eigenge-schwindigkeit s • Für das rste be lei-bende Elektron It danach
(12)
Unterund kam
s st istischen Atommodells vonzu der
Q :: 'V.ZI :::: Zl!3 • - für vI :>I
v e 2et r s it::
0auf
ektrons
sses soll ims
v (v=
e
sEl
v :: Zv
ei ziehung,
'V.ZI ekl"3cuzt und v
e
e E ron s ent n=2 usw. bis n::ZI, so
( )
In be
von \I i enzeoen , s
n::ZI läßt s derau~era;~e E ron i
rt
- 9 -
Für so de
sch abgeleit(B8) oder von
e ion f(V R) gibt es bisher nure Formeln, so z.B. von h und Grant
e und Blann ( ).
letnelDre~~isch abzu
angegangen , Sieinfachten Annahmen aus,
racht ise der Elektronenhül-Schalenstruktur
Ionenlaaungsei
von
ere suche,schätzen (B9, , ,N3),gehen notwendigerweise
ati ischenle. Effekte, auf
en..
ausverschiedenenund vor
eden
s
ise s
ssen
assen lassen.
1. 2.
( ). _._.
gV~v •.•~~~.. ve ( Idx)IThomas-Fermi-
2
be 1I seis 11
und t ( )
·z 2/3 d.h. soI 1I
(
:: 0, 9· 8 cm
N ::~ Z1/6
I
genannten
- 10 -
Zusammenhang. Als szisse istdie dimensions se Größe E
1/ 2 gewählt,si für Ionen- und Absorber-ergibt. Aus E läßt si e
von GI. (18)
der in • 1dieser Darstellung
was den Vortearten e ige
EI ( )
E ::: 0,8853 • EI (18)
14 K;ID
-E
fini ).
Abb. 1: Verhältnis a von Kernstreu--ß~uueil und Ionisateil des zi s es
hard (e durch GI. (18)
11 -
)
e-
theo-
experiment
versen~eaene
b im
Der eil (dE/dX)K ist für s re Spaltprodukte, n dereEnergien und Absorber hoher adung am größten; erbleibt in von uns betracht en sen- und Ener-giebereich ( ~ 160 AMU, Er ~ 60 ) immer 7 %.
nügt so, im ich von experimentellenretis en für den spezifischen ust nurdie ionsante zen.Auf e Nachteil der Formel von von Münzel (hingewiesen. I' nach (17) ildete Quoi( )........""....,.~....,..;.;.a für e
en,ve r-e
au i
Quot
iehe so
vonust
Lchung
1
i sehen
(--",.,. -e(1
6)+Li=3
b
(19)
mit W :::
s aus e
z
-'f(Zr' , )-e
Hierbei wurdeund
Konst en K1 ••••
hand der bis 1966a und b wurden an-
sse
I' C-, -, Ni-, sorber berechnet (sanden nur Messungen mit zur
deren 1 - abge von J127 - I'
). Alr rügung ,
s 18 war.
- 12 -
Die vorliegende Arbeit zeMünzel und die berechnetenprodukte gült sind.
, ob die 1 (19) vonen auch
Formel für ( Idx)r wurde vonkelt. D se Autoren gingen von
Gleichung ausrr Gült
E we ere halbempirisPierce und Blann ( )
2 f( ,AA' ) (20)::: (YZr) . ,
Danach ergibt sich das nis aus dem zi schenieverlust e s s ren s zu e
im g ehen Ab r, wenn bei Tea ,
(21)
e yp s ons ist s von( ) nur von 0,3 MeV von 1 r-
8 y von ann rechnet,indem s en (B8,M1) (21)
enG So en s
:: f dE \\ I
p,
,95-)
2
(22)
mit :::
Durch r en e von (dEI )p
( , e si 80 (22) der i s e-
verlust sc r-e r le berechnen lassen. er
i s e interess es
e G1. (21) ve e
CdE )r /'2yZr::: (
)p
- 13 -
sind.
bedeut et
BohrKorrekturtermedie gleichen
zu (20)
kann, selbst wennonen und Spaltprodukte
~-<~~o+'~,~_ol gi Untersv..~.~u
se
MeV e lich mit der in Kap. 1.1.2. als ezeichneten Größe ch? ja, so
Bremsformel (10) mit der Bremszahl (11)
sefür
für E :> 0,3ptive Ladung
, daß diecht
c K' cL"··Denn für
"'5~;m... Lne
zurn.
len
- 14 -
be-
zifi-
ferte. EsMinute 1
einenur 0,11
zur Messung
f:4'raQ'me~nte
iro
Ein SchemaschenSpaltproduktquel
)(
kOl1nten die Spaltpro
en
Cf-QueUev
~ II I
V- I I
L.---.- 4cmI
.J~4cm
y x
Diskriminctor
e 2:
bi zur Mes z es
- 15 -
1
e
ersind in-
sniedri
sich in
1 eines von
nur von ssenDanach
Als Detektoren en zwei ion"-Halbleitder Firma Ortec mit 3 cm2 Zählfläche. se Zähler
5 von Spaltprodukten geeWiderst des Sil iums e
at (ca. 500 n·cm). Dadurch 1
hohe Idst
sofern gut zum
, wasen
im Zählert en.
Die eeiehung der DetSchmitt, und
, wee
rn auch von dessen se
Sperrs"'UJI..... U
E : (A + B·M)·P + C + D·M
r
stim-Det
3) zu
und Masse e, P
sen
enM
A,B~C und D sdurchmen sind. In
E
N
f2000
1000
Abb. 3: rum
- 16 -
und PH ermittelt werden,
schweren Fragmentgruppen ent
Massen und Ene bekannt waren,
I' ichten und
zugehörigen
konnt en hmitt et al .
es st ten,
en Abis D auszurecnnen
4 Gleichungen aufstellen,
iterz leI' e Konstjeden Halb-
A ::: B ::: 4
(24)
D :: 0,1
1
es be-
s
von 2
dem Cf
ien
, - und(bei Ni bis
S ThC/CI
ei ume sich
Messung s es
und Detektor X verscnleaene
st
wie der ic e 1
son re e so errei e
t nach unserer Schätzung + 10
l'acht. Es
Folien des Di~n~!J,uereichs O,1 ... 1~O2,2 mg/cm2) it nden
Foliendi und
en.1
+) und
pro-
si
seI' war so e~..~~~mändeat ena 10
immen zu
.,
1
produkten li
il
Umduktes
zu e
s
(
so
) ,rse
x d
i
ni
zum
+)Cf252 e
an
er-
von
I'
ereignisse
s d ZI' i
za,wertszeit von
2,65 a , so
vall e
il
= 17 -
Paaren (x,y) wurden im Comput~r bei Messungen ohne Absorberdie ren N(x,y) und i solchen mit Absorber d Spet r-en N' (x,y) gebildet (jeweils 64x64 Kanäle) • Wenn man sdie Häufigkeiten N bzw. N' cht zur vorstel ,er-s int j s rum als e n irge" , fürdas man d • 4 achemat Ls ch stel en
y
\ \\ I I
" / I-r-/ //
---1-.-./
\\, /
-, ' -1-"<, I,-
IIIIIIII
II
,-/
/
IIIIIIIIIIIIIIII
v: IHI
L--.--------~;",L..-----~~-------~Mx
IK2S9\
e 4:
N(x,y),es Ls ch )
N' (x,y)
chelten ise
chtung zu
en
; s
eilungen N(xlly)verschoben.
4 zusätzlich eachse x i
N' (x,y)Kreisen der
- 18 -
wertewerte aber abnehmen.mittlerenMH die
x e
• 1 : zu I
Ab c r
) ( e, ) ten sse
8,5 1 3 100
0,1 7,5 1 8 000
0,252 8,0 1 154 000
OlJ 7,3 915 000
0,460 7,2 1 000
5,8
Ni 1 0, 5 5,8 19
1, 4,0
1, 4 5,0 12 000
2,179 7,3 23
4,5 676 000
0,160 8,0 1 184
0, 5 7,7 1 1
Ojl 5,8 2 000
2,5 6 300
Go 0,325 7,9 1 112 000.f'tCro• 000~O?
1 000
r
en
ssei1
• 1
den
- 19 -
Während der Me die anz der ronikanhand von 2 linien aus dem Impul kontrolliert.
Lage bl ! 0,5 Kanäle ; auf eineentsprechende konnte daher verzichtetNach einigen ssungen mit Ab rn immer einemessung eingeschoben. s zugs rum N(x,y) fürdie ssungen 1 ferte. Außerdem wurden i
Det anten A.B,e.D jewe s neu be • soauch elekt schwankungen ke Ro e mehr
Iten. Für den Detektor Y. dem stets nur die unab-remsten produkte • konnten die
Eichparameter aus en j swerden.
jeweils für e
y im
Nt (x,y)
eineitsve eilunSl:en
ren N(x,y)Waa2:reiCrrce i • d s h ,
y.Nt (x)=N' (x )
Y
In
i Nt(x)
links verscnooenwaren von ( • Abb , 5),
zumse sen
vonammen-
N(x)
ii
für y=coner
Abb. 5:
(26)
sen sen"3 bis 4
von • (23)
bzw. (2)(i) usw.~R,~~ren si (i)
e
nur no um we-
Wie oben besGuJ'-L~~Uen,
t e W(x)
er den
rechnung szissensch1~elrp\!n~bte x~(i) ~ Unterder Annahme, daß die mitt sen Ci) und ' (i) für
- 21 -
13 dem thmetischen Mittel von Exs(i) undso dx li 13 h nun r spez
ehnen zur
Stre von N(x) und Nt (x ) ich 13 ,er-
zu x~(i) gehörenden Schwerpunktsenergiennach GI. (23).
e
entsprehielt man
E~s(i) d
Mit E (i)at (i), sowie
sehe
(27)
rten
m
eilungs-
war bei, d.h.
recnnungdie
etwa 35-40en Messungeny,
at Lat.Ls
sei) bzw. E'xs(i) nur an soN{x) bzw. Nt (x ) , zu
stens 1000 se en , se
Aus
oreic zu jeder Messunge berechnet. Dabei er
ren lei en bzw. s
Als Kontrolle für dsenverteilung
sich rmente Massen
ML :: 107 :t 1 AMU :: 141 :t 1
was t den J:'.1'l2:eDnissen or-en ( ) re
Die s e e
anlage des s 4, sp er auf e IBM 360/65.
Zur ssung e ( )
ke von bzw. sd .6) :
Die C I h am e s, sovon zwei en produkten jewe 13 nur
im ...:I lenkt wurde. s oren enYl
- 22 -
lH[Oersted)
~ ---il0 000
1-- - -- - ---IIII1I
o 10 III
_....l
-- Ie;;JIfiiiiJ!'flJI1$!B'~---II
8
6000
4000
2000
2
E E
ezurMsgn:e'Cfeldes,Verlauf
bi
Abb. 6: Schemat
und
- 23 -
denen man außer rmessen konnte.lle attete
o sempfindliche itcL~au~~r,
Energie auch den Auftrerrn"nur
Die ihe
r
und demurecnnen, an
es, ausj erri.gen Ort x
2ohneFe
und, so ließ sich ausausrei'hne::>n
Q :::: (28)
DarinH
lle
- 24 -
1 aus -Eisen von 15 mm ärke umgeben(Abb. 7). Das se der Mitte s
schirmrohres montiert und zwar in der e$ daß sich dieie mit dem 30o- Ri ung zum St
be-
effektum
P~äDar'ates von 5 mm 2$5 mm ver-s Ab s chd rmr-onr-e s
desit Ende
stahlrähmchen aurgezogenenauf klest
fand. sich zwar eDicke des bacA~U~.~, doch gleBre
rmung\
\\
\
\,-,
e
o e A
@\
\
\
\ ..\
\8000
2000
4000
10000
r[0 l
Abb 7: Abscn1~mun2
s
a) war zu
y..I.!"..n,<;it und se e von
je ..25 e
( )
e
e
Inund Det.2 ist
e
i
i
H be-angegebene
r
t.2 von der Bb
r
einzusil
amlle (bei 1 : 0) eine 0J5 mm
i
zure
dem sanSchIehengleic max~...a~v
produkten 1 ß sichrechnen.
enr verwendei
es eh um zweiDiodesnis
vons Informatin Zähler ebau Detektoren
e be eh
- 26 -
z::1Vorverstärker
Au- Kontaktp-Si li ci um
n-Sil um
s -Rcurn
Mo.s sekcnt t(Al Ag)
skontukt
B s- m
7t--- dünne
einfa liendes
Teilchen
denVorverstärkern
E- ...>IU"UL
+ -
s normalenAbb , 8: fbaulers ( ) eines i er-
detektors (unten)
1izu si
ektorbre eLadungenansehen.
zur
... 27 ...
sehen diesem Sammelpunkt und Kontakten A und B;ner seien Onmschen Widerstände dieser Strecken mitund Ry bez chnet, und es die samt s Detx :::1 e zt; dann gi bei e Ohms Edler
) .
der
en• Deshalb
Ni 1-""""''''''''-'
.J,.€il.uu.u/OsempfindX
sei auf dt
~ X::: :::Qx y
. y ::: (Q - ) • x
Qy ::: Q . x
Ladung Qy ist somit ein für,x vom c ektord hängt Qy auch vonLadung Q und damit von I'
e man am Kontnal., daslichen
, wenn mans E·x'" s
im einze 1
kommen des Ortsimpulses vor
2 : en en1 oren
läche x mm x 14 mmmax. chtdi 1 11 60 lJ
s V V
rom 1 1,2 0, 1 111
Di des Eint t N I .1
spez. n·cm 500 n·cmca , 2 ca. 2
sauflösung 0 ,1 8 mm 1 mrn
- 28 -
e
derwar
fach-Koinzdie aus
zunr-aucrrc en er-
am Com-
zur
waren, umzu
d
.1
en.zusammen-
en den
s
s 12
ausVon ADC'sComputer. Hier
E.Ortsdaten x ::
Spektren,N(x2 ) ,
seI'
j
genomm.en. Zur weissungen
en auf Bandelbar
i, N( )~
i
en
e
no
auf e
1
ichi N
tren von je 512
Me l:H::iuuv;.
teren
ren ver,x 1 )
cht nurzu
unde
64 x 64)-, N(x1,x2)-
zu ver-scru.euenen
"Rohdaten n
is
COIl1ptlter edent
, so z. zuS'i"I•.cu·rren", Auf se
- 29 -
Mit der besOrtseichung
1 chen
enen Versuchsanordnung wurde zunächst eDetektoren vorgenommen. Sie war er ich,
elektronisch ermittelten Impulshöhe xden Auftreffpunkt e s ilchens und derEntfe s ses Punktes vom
mm ennur näherungs-zeome t S
lflächeammenhang bestand. Zur
elbar vor r1weise e
ses
ech voneinem
von
Abb. 9.
s
anten, gl
zebre enrums von 512
Einimhohensolchen
• 9: Orts rum N(x),unmittelbar vor or
Streissen
en swertex aufträgt, diein Orts ren
Wenn man d durch d lende
S = 2,4,6, ••• ,30 mm über den Kanal~a... c ..
Mitten s- bzw.darstel man
ser nnl vonsich d Kenn
ilstüi it zur Um-
d
eine e
ichung d.2 waren es 5 %.
in 2 lJ.neare
max ..."'a.o;;;;
2 %, fürsehr guter
sichnauQ.... zahlen X
betFür
1 ......."'..
re
Li Kanälen) G Entsprechend der Impulshöhedann die Zählfläche j Det
e e und für A.: ..... Zonen ...,UJ.'l::l' e:16 gleicher
aufgenommen (mit 64x
jeweilsberechnet.
von x)
dem in Kap. 2.1. beschriebenenektorkonst en
in der 1 ( i
bis 16e
e e 13
lichen soll 1 P b wer-den. soll st ges
~
während d Größe Ee en
en, in übli sen sis unzwe c
- 31 -
i
Ort
Zonen.
unberücksichtigt,sung llACLA.~~ch schlechter war s den an-
Nach seichung Det 13 Messun-gen zur st e Spaltprodukt ladung durchge-
• Den Messungen Nr.1 und .13 (vgl. Tab.3), bei
chen nicht im Magnetfeld abgelenkt wurden,aOl)pelte Bedeutung zu:
. 3: zu s
Nr. Ab
se
1 7,4 232 3,7 14 4740
3 0,167 6,2 19 11
4 0,317 6,0 17 300 n
5 Ni 0, 5 7,7 26 400 If
6 1,090 5,8 19 100 n
7 1,904 4,0 10 fi
8 Ni 2,1 5,0 12 000 n
9 0,517 7,3 23 11
10 0, 4 7,5 24 4100 11
11 1\." A g;;o') {:. A "!{:. "'FAA Iin.u. v,J;l'- v'v ... v IV'"
12 Au 0, 6,3 16 900 n
13 1,2 "l Q U_I"\.!.u u-v
chung:.1 5,0 39
.2 5,6 23 000
1. S wurden zur benut
2. S d en für Experimente Magnet ld alsmessungen zur tlung der
Angaben über d iedenen zur enso Len , sow
sse ausanz El ronik während der 4
Stunden j 1 durch e
• Und zwar voneinem seI' en Teder be e e der
e , von wo aus s t
d e E
vone
50 MeV.en
encnenener-g i e von ca ,
verscnJ.eaenesol e dazu
lJ.nearen
ssun-
e
i
VerZ:.lCHl<el<konnt.e
Testl.J.U.l.CUtur
D ung einer e e s g von etrum ~x2) waren, ,bei sh8hen, d
Xl und x2 ehe, e
Det oren i s beiRegist e eses ) •
1. Schritt bei s
und ohne er aus den P1 und
s JIei
• 2.1- bes zur
- 33 -
und s~ ausge-
in mm vom Detek-
2 soll daraufldstärke 0 g ).
X2 die Ent rnungswerte s1
Abstände der Auftreffpunkte
(d hochgestellte Null
ser Ort i der
wurden aus xlrechnet, die die
torrand en
h isen, daß
Die ganze Umrechnung
N(
t 1 r vorher durchgeführten Orts- und
Massenwer'te M1 und M2 tauchen in neuen
liz , denn s s e
stgelegt.
eine ein2. S t
s h
mentes 2 aus dem
rechnen läßt.
s
• Bezienung
agmerrt s
-t----
~F===i'K= Det.2
Quelle • 10: von
2 Spaltprodukti H :: 0
- 34 -
::: K - . s1 1
Da das e der Detektorab von der e1
aus Versuchsanordnung bekannt war, brauchte nurst e K best zu • Durch etzen von j
Kon
1s 2
zusammengehörigen Werten s1 und 2
N( ,s1') in d e G
Lösungen für K"
eisi reiche
im
ich
1d und Absen M
1d t s
e
i
chnet.zu berücksjewevon .2
3. Schritt wurden
e sAbsorbervon ( )Ri
sorber
getroffenmessenen
d :::: s 2
nuren warenarenen
nunmehr ve
""",~"ol:'it
d
Von
zu eimich
b3.neuen"
N( , ,xl" ) .......... N(E ,d)
(E - , M , H > 0)
i neuen rums sse e
von zus ,d 1 mmb
Im 4.
M d
Q ::: (28 )
vor-b
eJ.genaen
enen e
s
zusammenz
b
anst
Die für edent 3
ichem Ab
I"
i d
j näher-ungasse Lae e
i s
und
(E
b I" en
o!,,,,, .. ,,,, ... ls nurssenen
re.ionenmas sen t
enst e
I" mitt-
vonen
el -+
war s
• 11 am l.J.uAcu
enbzw. 3
rec
di2
die
mehrb 1
lassen
e
se im2.
ve rwencec
·E -+ ·M -+ ( )
Zur st ....ß"'~U5 en enart 16 lox-~fer''te~ i
so ....... """"-
90,95, •. ~1
- 37 -
150
130
110
--=::::_---::::::;;;;::- 90
m
50
45
35
30 .
20
I _-----:iMj---150--=---120
.....--90
_----------~150130
90
15
15 j ~~~~~110 110100
~=~~~;;!~ 90.- ~:===---.-::====--------- 701S0 .110 _----70
100
met lisAbb. 11 : z sehe versAb von
e; isse 1_._-_.- GI. e ) berechnete
se
dle-
. D
5, 110, 140, 145100,
tau
en a. (i=1 ••• 6) en~
S d en chnung der
sen stellten
en
Ger
e cht
125 c
shalb, weil d
vee Koe
entnommen wurden.
wurde dabei das
jenigen für M=120
Wichtung erfol e
te infolge
stant war.
in Tab.4 au
Abb , 11
schar .
. 4: Zahlenwerte r Konst en GI. <:50) ver-s ne so e
er Ni
'0,00451
0,11 3
0,
- 0,0000(
,006l~ 6
, 652,000016
0, 819
- O,l 080( 1 6
463
0,
0,4234
- 0,00426
0,69
- °ll'-'U'uu·
0,
- 0,
40
30
20
--
minium
- 39 -
160
~ -130
__---;:;-- lOG
_ -106---------................. •.. SO
i .11 e i .... 0 ....... " e"" " .. ""...................................
.. ...... "....... "
__---=::::::::ü::;--160
160
: .~~~~~130100
70
Abb , 12: r
en dEI
. ( )
asen von Mo( e • • 8 <I> '" ), Kahn (-----) i
40 -der i st rten sse we 1i e r warund zweitens d ve entoren keine so 5
ec- I von i
Lanungsme s sungen
um 4-8 % nie-
Ag- und
(M3) anschweren C
Au-Fo1 st von+ 5 % (-
e isissen aus ze d
Mas e '\I
re 3(17)
von 1 (19) von 1 ( ) er-
sereso z.B.
se s
1 s
z.T.
.rcnenmaeae
Neben
zukommen
vone
der
sich zwar eeSll
11-,-"",uerem Z -
nenmencer-
man::: 0,l5 Z 0,4
I
D undben
± 10 %.
- 41
50140.~.
e 0140
_.1Q9.• • • 100
...~ -loo
.-.-'_.-~-: • e 0
_._. -;:-'•• e. . .-'.-'.-'
Aluminium
_-----100_----- _----140
.--- ---------.::--------- ----- ----------- ---------...,:-:.-»->: --- -----
-'
-'30
35
1dEdX 45
r MeV 1Lmglcm~ 40
,1~
20
15
10
Gold
_.-'
---------- -----------
_._.-140_.-"
5
70 90--.11> E
100
Abb. 13:
mit
bzw. Nortu ...
- 42 -
je
ver-
tel-den
ichte und
zi s
aus . 13 erMünzel s Northcli
re Absorber ekurven. Beido e
es von
Q
r -
e
Par-ame t.er- - d
Bei I ven Q( , ) nach 01.(28)
1 d isse bis max ~ 0,5von zten Abso ab-
en von AI(: ( I )1/2 wur-
26
JJ
sc
-- (~Y'2 ~~~y)~y.Zr ver-e
0.9
t nr-oduktme s von
Q
1
Abb. 14:
- 43 -
inrelat Ionenl~~~...o1/2
) ,so ze es sich
et man
ihrer Abhäng
daß die ve sen j zu-sammenfal . ive Ionenladung ~ hängt)
weder von der I" , noch von I" seIonen rn nur von I" s,
en ezu können, muß e
N(s1 ' 2) 1I daßman zu einem s1 der e
I" e
, umSt mm - etrag,
e
- 44 -
I:o:>
o'
''' 0 .
o '"4 0
'"
00 S2 0 0 0 r0lS2 ::! \!? ~
" " 11 " 11 " " "«« « « « « « «@ <l e • '" 0 0 ~
-
- 45 -
i
e einer be
auI' Schwankung von
kommt
und Masse nicht nur eimmten
Der
sen, sondern eine Ladungsverteilung mit e+- t um eine eLeischner (L4)
= 0,226 . Z1!2v
Die sind durch re en( .2.2. )
bzw. =3,4 wenn man davon e, ,Is sse ich und
i jewe s 68 %
nisse sen.
Für eIs e ( 124 AMU, ZI=49) mit e
eine d ::: mm. si • ( )
Abb. 16 ze e i ermitte en I y
e el issen r-e r I'
cht I' der "reduz rten ll s,vR
::: _02/3 au ven be-Vo
- 46 -
r
/SOhr
/ Cl
'V A ::: 0
" A ::: 0I:::. A ::: 95Ä A ::: 1390 A ::: 79l1li A ::: 1270 A ::: 79x A ::: 35
---A e 0-'-'-A ::: 100
Abb , 16:
e bzw.e
ionIonenmlassen
el
y=Q/ZI sverschiedene
die Symbo bez s auf die Daten
ischner (L4) 1I Jj, (01), Moak0
Almquist ale ( ) . die Kurven gasförmige. ,sse von (M1) 6•
Die
sgas:fÖl"milZ'e
ergebnisse dar;Autoren:V
e t ale ( ) ;S
- 47 -
zeichneten en at e Abs r.
enLonen~la5sen 100 bzw.
e Uberein8t~IIlUlUH5re
T.'_.~~lA~i s se
eder~e~eDen. S
Die e a.zenen
Kurven140.
~~,~.u,~r ( ) und Opower (01) zu-l"ragmente umen
vuoua.",en.
~rgeon.J.ssen vondie y-Werte
1 als
als bei
ichung kommt ein
i
von uns
auf't r-et.enden
e
ren Autoren.
d seI' nur
Es i
Fehle"',.,....enaen no
unab
1 er-Ionenmassen
sol e siverscnJ.eaene
von• 13) von
i
- 48 -
sie ja st gebunden sind
4.
s von läßt im( • Abb , 16):
ellen Er
ischen Aus-
verSCh~ed.enen
Ladungwelserlt 1
e
sehenDer ichgebnissen für
Abwe ... ",ulJl.UE"",..
.p.p""'''''''''ichtlich
auch
sien von
r
bei der Auftragung von yversch1edenen
2.
sollte
r
eheni
sehen - fürsemszissenwerte in
I , d.h.
y=O,3 und y ,7 s1/4v=ZI ( 1 bzw. y
: bei rerman für
chnung von y.ZI ( 0 Kap. 1.1.2.)
e Quanten v inund n:Z I zi/3 ann
r-orien , so
11
r
und größer we
Bohr i seAbschät
t .....:::;",-CH
(n ist e
y und
n= yoZI). Wenn dieseso ist zu e en,kleineren anni~~t,l
ja ge DasBohrs ung
e.
itKurvenve
elten Kurven ime
cht.von Bohr zu e
l! der zu<: 0 ,1 8
l! daßvongezevon yBerei
e at istivon Gl. (32) benutzt
ele
denrer Ausdruck
Überewurdel! einbessere quant
sultaten errei
- 49 -
Zu d sem Zweck kann man eine Berechnung der Ionisierungsener-
gien heranziehen, die von Somme ld (S3) der Grundlage des
g ichen Modells durchgeführt wurde. Für d Ablösung n
äußersten Elektronen s Atoms t der Ordnungsz Z (n«Z)
ist danach ein rgiebetrag r Größe
1,26 n7 / 3(33):::
1 , (Z)
erforderlich. d Bindungsene e s n-ten ektrons
daraus
E(n) = 1b
und ( dem Atommo 11)r s ne s
Mit ser G i
berevuuvu, die man b
man nun
, um
e effektive
• (14) d e ive1 v
Ladung zu e te
1.(14)
prrMan e
n=12 ••• 25)
'V ::: Z 0,27 ,02I
( )
i
vorzeacb tazene
w~ru'~~u~~Hlich nur e kl rer We(v:::Z
I1 / 3) mit stati
ve
, daßvon Bohrv
s
Daraus
11 vorzu-
(
t man z.B.
lies e
zur rechnung von y
y:::O,5. ses
für gas
, daß
man sol e von.,nur erwarten,
Bei
für AI:::120sehr zu
z
li
dung
- 50 -
Spaltprodukte auch aus verschiedenen Anregungsionis werden - was zu dem Di eeffekt i
ufen rausfesten Absor-
ren»e
so e
en Daten
r
bern fUhrt - nämlich bei Bere von v weder vonBohr no von Sommerfeld i andererse s über
ee bisher ine quant iven theoretischen Aus-iegen, bleibt i sten nur e Mög ch-
Ergebnisse e an e reempi Gleichung an sen. Von Heckman
der VorschI gemacht~ Logarithmus von ( ) - das ist dtIere rel ive ronenzahl s - über
v -'{>Ges ~'ZI • Unter der bis1963daß manAbZuaammenharig
( 1-'1') :: v ( )
es von ( )
ni , (
ist cztenund ~::ZI-f
en
In
GesKonve von '1'
-6rAusdruck e1.
von is
ersetzt ll
II ob r
dung vonfo e
a ::: 0,0 7 b :::: 1,400
c ~ 1,08 10<ZI c
bzw. c :::: 1, für ZI }>
Wenn man die i Konstanten aus
s te ( )
sen unsererman
- 51 -
vivy :: 1-1,045 o(0$888) 0
1 t Faktor ZIa nicht auf, da von uns ja
it der effektiven Ladung von ZI bzw.
(vgl. • 15). Denno zeigt sich eine
is von ischner; wenn man
en (38) ZI=40 und ZI=60 ( ) einset $ so
In sem
UbereinstKon
erhält manvI
y :: 1-1$08 o(0, 3)
vbzwe Y :: 1-1 4-(0 9 8 )
I' von
zu berecHnenPoz-me I (10)
,,( ) soll nun
en
( benutzt:
I( ) 4
5 für diese 3 sorber und jewe 2
i
chneI'
I'
versCfiJ.eaener/dx@
(11)
Ergebnisse $
igung
e
ssenermassentel'nach
Formeln, j
rte
en ex-
• 4
- se at
Gle ...""......!,,>
Ener'~ieve ergibt. Für
sehen 100 und 400 %,
z.T. ext
no größer.
rgegeben, zupe
Gl. ( dder e 7 result
(22) • I'e
cksi igung dervon 1 zu
sorber liegt dbei rn i
- 52 -
Tab. 5: rg eh r nach r Theorie von Bohr berechnetenWerte des spezifischen Energieverlustes mit ex-
perimentel Daten und Ergebnissen nach Gl. (22)von Pierce und Blann
Abs Er (dE) dE (dE))exp.
(MeV)
100 60 9,36 6,95 35,61+ ,9100 24,63 21,8 45,98 44,9
Al
0 60 -23, -27,0 37,98 46,1100 10 II 51115 49,89 55,5
100 60 -22,43 -18,65 18,82 18,0100 - 51126 - 6 23,04 22,25,
1 60 ,00 -65,0 1179 19,-46 -41 6 26, 25., ,
100 60 -36,47 -29,7 11,46 12,3-17,60 -14 2 15~89 15,4,
140 9,86 -95,4 13,03 ,2- 71,55 -62 4 18,51 17,8,
il s r B ( • 11)sehr kle rteEnergieverlust mit
isch s s inegat
e
i , was si-
+)Das i tritt n auf chungen
sind e rweise IV von r G %,wenn man r von von( se aus Gründen,ja sein e von ( • .1.1.).
- 53 -
Aus sem Sac rhaltProtonen und a-TeilSpaltprodukte nicht
(8)
folgt J daß die rür die Abbremsung vonberechneten Schalenkorrekturen für
werden und daß somit
- mit
sor-
Re
spezi sr s
experimentele 7 Tabel
aus vonnach
die Anwendung r cheNber s v~rbietet.
Einetaten e
rechnen läßt.
e i von undbenutzten Größe y
:: l-e vg l , (21 J22)
y :::: zu
y :::: 1. ( )
st er-e um %r
erwei si
) ::::
I• (21)
Hie
- 54 -
esdie
kommt,d G Lchung
ch
i
i vers iedenenha,,~~,orarten nicht zu e
exner-äment e I
an die empirischenGleichung von Lindhard
ifikat ~e=0,5.ZIOJ41e ........5"' ...~d
zur Berechnung dessorbern
aus
racht, die j
verschiedenen
serwas z.B. für die
'I.1t"!'I"O'·ß:lIschltUlEme
von
kann. DanebenFormeln in
angewiesen, eWerte vorzuner~en,
durch die Se 40ge eenenen
pirischerTeJ.lcnenen:ergien
ichführen. e
ichung (19)leichten bis
i rn(22) von
i %, wasen e
z eLadung seHil J
rjedoch em-
p 1 1I derenund "
- 55 ~
5. Lite
A1 H. Albrecht, LEZYF-Subreut für IBM /65 zumsen von 7-Spur-Bändern, sruhe, 1970,
unveröffentlicht
E. A1mquist, C. , M.A. , J.A. ,A.E. ,.. her1 40 (1962) 9LJ s.
B1 H.A. J. Nuc Physics I,,Kap. 2 (Ed. E. 1953), ,
L.B. 11, C. D. Moak, 6 (1967) 242
B3 N. Bohr, • 2 (1933)
B4 F. , Ann. (19 ) 285
F. , Z. r, ik 81 (1933) 3
B6 H.A. 2 (19 ) 325
N.8 (1948)
w. h, 1. S. , Nuc1. 6 (1 5) 481•
B9 G.E. 11, . Rev. (1953) 548
B10 G. 01 , A. or e ors(Nort L 1 8)
Bll J. Buschmann, Subr-eut s , 67,
2
.-fys. • 28, 7 (1954)
Cl J.B. spo, • Rev. 6 (1 7) 287
) 473,Dl 1. S. Dmitriev , ~ (
1. S. Dmitriev V. s , v,,
R.D. Evans , c Nuc1eus
20 (1965)409
)
- 56 -
E2 H. Ewald, H. Hintenberger, Methoden und Anwendung der
Massenspektroskopie ( rlag Chemie, inheim/Bergstr. ,1953)
Fl U. Fano, Ann. Rev. Nucl. Sei. 1 (1963) 1
H1 I.O. Hirschfelder, J.L. Magee, Phys. v. (1948) 207
H2 T. Hall, Phys. Rev. (1950) 504
H3 H.H. Heckman, E.L. Hubbard, W.G. Simon, Phys.
(1963) 1240
v , 12
Kl S. , V. , Phy s , v. 16 (1967) 290
K2 J.K. Knipp, E. 11er, Phys. (1941) 659
K3 S. Ka itzer, W. lzer~ Nucl. str. th. 6 (1967) 301
K4 R. lish, L. , , P.H. Rose,Phys. 8 (1969) 431
Li J. Lindhard, M. , H.E. t , 1.
ls Mat.- s . Medd. , 14 (1963)
L2 L.D. Landau, E.M. z , Lehrbuch der
s . 8, p. 402 , ( ag , Be
L3 W.E. Lamb, Phy s , Rev. 8 (1940 ) 696
Videnskab.
ischen
, 1967)
E. 18 r, UN cht Nr-, 1-66, r Ange-
e Phy , Heidelberg, 1966
M1 C.D. Moak, M.D. Brown, s . Re v , 149 (1966) 21j 4
M2 P.M. as, R.C. Axtmann, Phys. v. 146 (1966) 296
M3 R. Mül r, F. Gönnewein, Physikal. Institut der Univers
TÜbingen, pate Mi eilung
M4 H. MünzeI, KFZ s , Externer Be c 10/67-4 (1967 )
M5 H, Münzel, KFZ Karls , KFK-Be cht 693 (1967 )
M6 W. 1zer, F. Püh1ho r, Nucl. Instr. Meth. 60 (1968) 201-
M7 C.D. Moak, H.O. Lutz, L.B. 11, L.C. Northclif ,S. z, Phys. Rev. 1 6 (1968) 427
- 57 -
L.C. Nort 1 , Ann. Rev. Nucl. ) 67
L"C. Northc1i , R.F. Schill , Data s(1970) 233-463 ( c s, )
N3 V.S. ev Y"A"1I
• Phys. (19 ) 789 1I ( 61) 7
01 H. r, E. Kone , G. Z.f. Naturfors,(1965) 1
T.E. er-ce , M. , v. 1 (1 8)
S1 S. V. sev, A.M. ,er, r 6468 (1 5)
S2 H.W. W.E. , C.W. , Phys.,(1965) 837
S3 A. Z. f. 80 (1933) 4151I
V1 A. K.G. (19 ) 683,
Wl W. ing, 193,, 1I
( , , , 1958)
\1/2 C.F. Wil1iamson, J. Bouj J. 2 (1966),
W3 E.J. 11 1I . Mod. . 1 (1945) 217
\<14 M.C. • D. Thesis y, a N.Y. 1951,,Phys. . 88 (1952) 128~. (1 6) Q
~~ - """ i!/l .-
W5 P.H. e, E.J. on, J. of 1. 22 (1968) 73
111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111I