автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.10, диссертация на тему:Разработка и применение многопараметрического спектрометра заряженных частиц для исследования реакций, идущих с малыми дифференциальными сечениями

Ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции Институт атомной энерпш им. И.В. Курчатова

На правах рукописи УДК 621.374

МАЗУРОВ Игорь Борисович

РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКОГО СПЕКТРОМЕТРА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕАКЦИЙ, ИДУЩИХ С МАЛЫМИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМИ СЕЧЕНИЯМИ

05.11.10 - приборы доя измерения ионизирующих излучений и рентгеновские приборы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва -1990

Работа выполнена в ордена Ленина и ордена Октябрьской ревокации Института атомной энергии ш И.В.Курчатова

Научные руководители - доктор физико-математических наук

ГольдЗерг 5.3. кандидат технических наук Парамонов В.В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Белов А.Ф.

кандидат технических наук

МИГИН A.A.

Ведундая организация - Научно-исследовательский институт ядерной физики Ленинградского государственного университета

Защита диссертации состоится 1930 г. в

часов на заседании специализированного совета Д 034.04.06 в ордена Ленина и ордена Октябрьской революции Институте атомной энергии им. И.В.Курчатова.

Москва, их. Курчатова, д.1 С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ордена Ленина и ордена Октябрьской револхзции Института атомной энергии им. И.В.Курчатова.

Автореферат разослан " " 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета

кандидат физико-математических наук С.И.Коняев

1!. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Диссертационная работа посвящена разработке и созданию ногопараметрического, скоростного спектрометра заряженных частиц, редназначеняого для широкого класса экспериментов по изучению груктуры ядра,в том числе по изучению редких ядерных процессов, эпрововдакщихся интенсивным фоном продуктов побочных реакций.

Актуальность работы. Современные ЭКСГОрИМвНТЫ ПО ИССЛеДОВЭНИЮ

эакций, идущих с малыш дифференциальными сечениями, характери-щся высоким фоном продуктов побочных реакций, который может силь-з ухудшать идентификацию искомых ядерных процессов. Ухудшение эчества идентификащи возникает на стадиях формирования импульсов-)текторами при прохоадении через них заряженных частиц и обработки гаульсов измерительными каналами спектрометра.

Искажение информации, несомой заряженной частицей, детекторами появляется в возникновении разброса энергий в спектрах при регист-|ции частиц одной, энергии, а влияние измерительных каналов йктрометра заключается в уширешш измеряемых амплитудных ¡определений и смещении их центров тяжести за счет шумов детек-|ров, аппаратуры, наложения импульсов,из-за статистического ¡рактера их распределения во времени, усечения импульсов входными тт АЦП.

Для получения достоверных результатов требуется использовать обходимые методы и способы, позволяющие повысить отношение иско-х событий к фону. К ним относятся: применение комбинированных -• годов идентификации заряженных частиц (дЕ-1,1-1), тщательный от-р детекторов, вносящих минимальные искажения в энергетическое и еменное разрешение спектрометра, применение измерительной аппара-ры, обеспечивающей постоянство основных параметров в широком диа-зоне входных загрузок, с эффективными схемами режекции ложенных импульсов и стабилизаторами выходных уровней.

Дяя улучшения идентификации заряженных частиц при исследовании акция с малыми дифференвдалышми сечениями, как правило,

" измеряется несколько параметров регистрируемых частиц, число которых может достигать, как, например, в случав корреляционных экс периментов нескольких десятков, что приводит к значительному возрастанию об'ема используемого оборудования, снижению надежности экс перимента, увеличению времени его настройки. Поскольку спектрометры, созданные ранее на основе узко специализированных блоков, не удовлетворяют требованиям указанного класса многопараметрических экспериментов по обеспечению высокого качества идентификации искомых продуктов реакций, . актуальным является разработка нового многопараметрического спектрометра заряженных частиц, позволяющего решить большинство указанных проблем. Применение в спектрометре нового поколеши спектрометрических трактов-аналогового процессора с время-вариантными фильтрами и ряда временных блоков, совместно со специализированными логическими блоками, позволяет значительно улучшить энергетические и временные характеристики спектрометра, обеспечить требуемое отношение искомых событий к фону, сократил об'ем спектрометрической и вспомогательной аппаратуры и повысил достоверность получаемых результатов.

Поскольку качество выделения изучаемых событий определяется н< только возможностями аппаратуры, но и характеристиками детекторов то при подготовке указанных экспериментов важным является знание основных их характеристик и степени влияния физических процессов, сопровождающихся прохождением заряженных частиц через ППД, на энергетическое и временное разрешение всего спектрометра, на деформацию формы измеряемых спектров.

Научная новизна рабОТЫ!

. I. Обоснована необходимость разработки нового поколения спектрометрических трактов - аналоговых процессоров с время-вариантными фильтрами для многопараметрических спектрометров заряженны частиц области средних энергий.

2. Предложено схемо-техюиеское решение и впервые разработан аналоговый процессор с время-вариантными фильтрами для нового спек

трометра заряженных частиц, по своим параметрам не уступающий зарубежным аналогам, упоминание о которых появилось в литературе в более позднее время, после опубликования статьи о созданном аналоговом процессоре.

3. Предложен принцип построения и впервые разработан время-амплитудный преобразователь повышенной точности со встроенным узлом зкспандарования.

4. Предложено схемо-техническое решение и разработана прецизионная быстрая схема совпадений, выходные импульсы которой точно привязаны по времени к импульсам,поступающим на главный вход схемы.

5. Предложен принцип исключения усеченных импульсов АЦП и разработан блок, полностью исключающий из регистрации импульсы,усеченные по длительности входными цепями АЦП.

6. Предложено схемо-техническое решение и разработан широкополосный предус&литель с коррекцией времени нарастания выходного сигнала.

7. Разработан скоростной многопараметрический спектрометр заряженных частиц для проведения широкого класса экспериментов, в том числе, для исследования редких процессов.

8.■ Сформулированы критерии отбора "тонких" отечественных про-стрельных ПЦЦ и "толстых" детекторов полного поглащения большой площади для экспериментов по исследованию реакция с низким выходом.

8

9. Получены новые данные о свойствах "пограничных" ядер Не,

13Ве, заселяемых в реакциях (7П, аВ ),и о высоколежащих а- кластерных состояниях г "Б!.

Практическая значимость работы;

I. Создан скоростной, многопараметрический спектрометр заряженных частиц нового поколения.

2. Созданы оригинальные блоки, позволившие обеспечить основные требования, пред'являемые к спектрометру при проведении экспериментов по исследованию реакций, идущх с малыми дифференциальными сечениями:

- анэлоговьй процессор с время-взризнтыми фильтрами;

- широкополосный зарядово-чувствигельныа предусилитель с улуч шенными временными характеристиками;

- время-амгштудшй преобразователь повышенной точности;

- стабильная прецизионная быстрая схема совпадении;

- блок исключения усеченных импульсов входными цепями АЦП.

3. Определены критерии отбора ПОД, предназначенных для использования в указанных экспериментах!.

4. Спектрометр нашёл применение в сложных экспериментах, главным образом, связанных с исследованием редких ядерных процесса

Автор защищает следующие результаты:

- разработку и применение многопараметрического спектрометра заряженных частиц;

- результаты исследования основных характеристик измерительно! части спектрометра при высоких входных загрузках до 10е имп/сек;

- разработку и создание нового аналогового процессора с время-вариантным фильтром;

- разработку и создание широкополосного зарадово-чувствитель-ного прэдусшителя с коррекцией времени нарастания

выходного импульса для конкретной емкости детектора-.

- разработку и создание нового время-амплитудного преобразователя повышенной точности;

- разработку и создание новой прецизионной быстрой схемы совпадении;

- разработку принципа исключения усеченных импульсов АЦП и создание блока, исключающего из измерения усеченные импульсы.

- результаты исследования отечественных "тонких", прострельных детекторов и детекторов полного поглащения и критерии их отбора для экспериментов по исследованию реакций с малым выходом;

- методическое обеспечение различных экспериментов на циклотроне, главным образом, связанных с исследованием редких ядерных процессов, в частности, приведших к обнаружению ранее неизвестного яд ра13Ве, возбужденного состояния ядра "Не, исследованию реакции

12С(7Ы,вВ), обнаружению высоковозбувденных а - кластерных состояли

щра "Б!.

Апробация.работы. Основные результаты диссертации докладывались [а V Всесоюзном семинаре по автоматизации исследований в ядерной фишке и смежных областях ( Ташкент,1888 ), 40 совещании по ядерной тектроскопии и структуре атомного ядра (Ленинград,1990 ),на научил семинарах и конференциях Ш им. К.В.Курчатова и НИШ ЛГУ.

Публикации. Материалы, вошедшие в диссертацию опубликованы в 15 заботах в виде статей, препринтов ИАЭ, в трудах конференций и земинаров.

Структура и объем диссертации. ДИССвртаЦИЯ СОСТОИТ ИЗ ВВвДвНИЯ,

;вми глав, заключения и приложения. Она содержит 120 страниц, в том шсле 43 рисунка и II таблиц.

СОДШАНИЕ РАБОТУ

Во введении указаны тенденции развития современного ядеряо-- физического эксперимента и формулируются условия для создания • гаогопараметрического спектрометра заряженных частиц нового поколения. .

в первой главе приведены результаты оценок влияния "тонких", зрострельных ППД на энергетическое разрешение спектрометра. Показано , что статистический разброс ротерь энергии и неоднородность толщины детекторов, средняя толщина которых составляет величину менее 50^км, вносят существенный вклад в общее энергетическое разрешение .спектрометра. Так при исследовании реакций "С(7И,вВ ) при энергии Е? = 82МэВ и толщине дЕ детектора (25-30)ркм статистический

ы

разброс потерь энергии составлял длявВ величину - 250кэВ, а разброс энергий, вызванный неоднородностью толвдны,был равен 400кэВ. Приведенные оценочные расчеты были подтверждены экспериментальными результатами.

Проведены исследования "тонких", прострельных детекторов с целью оценки влияния вклада неполного сбора носителей заряда и эффекта каналирования нз величину низкоэнергетического "хвоста" в энергетическом спектре исследуемых ядер. Показано, что фон от неполного сбора носителей заряда можно уменьшить до (0,1-0.5)% относительно

5

• интеграла в основном пике только путем тщательного отбора детекторов. Фон,вызванный эффектом каналирования, можно уменьшить до тех же значений, поворотом фронтальной плоскости детектора относительно нормального положения детектора к пучку заряженных частиц на угол

15°- 17°. Для исследования была выбрана реакция упругого рассеяния

на золоте 1С7Аи ( "И.^Ы) 4в7Аи. Исследована партия детекторов отечественного производства полного поглащения большой площади

(до 20.3см2), изготовленных из N - кремния. Были измерены вольт-амперные характеристики ППД, определены зависимости энергетической разрешения и емкости ППД от приложенных к ним напряжений. Проведенные исследования показали: емкости детекторов площадью 20.3смг

достигали значений порядка нескольких сотен пикофарад; энергетическое разрешение детекторов площадью 4,6смг составляло величину не более 25кэВ, а площадью 20,3см2 - не превышало 40-45кэВ. Расчеты ширины обедненной области ППД позволили сделать вывод о том, что она занимает лишь часть всей шайбы, из которых сделаны детекторы, т.е. последовательно с обедненной областью включен пассивный резистивный слой, который ухудшает энергетические и временные характеристики ППД.

Оценочные расчеты влияния шумов ПЦЦ и головного каскада пред-усилигеля на величину флуктуации временной привязки к импульсам детектора и экспериментальная проверка влияния шумов на флуктуацию временной привязки к импульсам генератора точной амплитуды позволили сформулировать рекомендации по использованию ППД в экспериментах

с время-пролетной методикой: детекторы площадью 3,0см2, 4,6см2 предпочтительнее применять в экспериментах, где требуется временное разрешение (0,4 - 0,5)нс, а детекторы площадью 20,3см2 желательно использовать в экспериментах с временным разрешением не лучше 0.7 - 1.0нс.

во-второя главе рассмотрены:основные источники шумов ППД и головных секций зарядово-чувствигельных предусилигелей, характеристики основных типов время - инвариантных фильтров с точки зрения их

применения в скоростных спектрометрах заряженных частиц. Показано, в

что основным недостатком выше указанных фильтров является протяженные во времени выходные импульсы при оптимальных постоянных времени формирования.

Анализ время-вариантных'фильтров (ВВФ) на основе стробируемого интегратора с время-вариантной дифференцирующей цепью на входе показал их преимущества при создании скоростных спектрометров, использующихся в области регистрации заряженных частиц средних энергий, где приемлемым является равенство энергетических разрешений, достигаемых с помощью время-вариантного и обычного время - инвариантного СИ - Ш фильтров. На основе проведенного анализа время-вариантных фильтров сформулированы вывода и рекомендации по их практическому применению в спектрометрах.

1. "Мертвые" времена ВВФ меньше, чем у аналогичных время-инвариантных фильтров с ошшальными постоянными времени формирования, обеспечивающих то же энергетическое разрешение спектрометра. '

2. Минимальными шумами обладает стробируемый интегратор с время-вариантной дифференцирующей цепью на входе. Энергетическое разрешение, достигаемое с такт фильтром лишь на 3% хуже, чем у "идеального" формирователя. Эти фильтры рекомендуется применять в спектрометрах, расчиганных на работу в области рентгеновского диапазона ионизирующих излучений.

3. Для экспериментов, где входные загрузки спектрометра высокие и проявляется влияние баллистического дефицита ГВД, а требуемое энергетическое разрешение допустимо на уровне энергетического разрешения время-инвариантного СИ-НС фильтра, предпочтительным является использование стробируемого интегратора с постоянной во времени дифференцирующей цепью на входе. Такой фильтр обладает минимальным "мертвым" временем Тм (Гм « 1,13то) и его рекомендуется использовать в скоростных спектрометрах заряженных частиц.

4. В области регистрации гамма-излучения рекомендуется использовать оптимизированный время - вариантный фильтр на основе стробируемого интегратора с постоянной дифференцирующей цепью на входе.

Разработки ВВФ инициировали созданш нового поколения

' спектрометрических трактов - аналоговых процессоров.

Известные автору аналоговые процессоры с время - вариантными

фильтрами, разработанные ранее, были ориентированы на применение в спектрометрах рентгеновского и гамма-диапазонов ионизирующих излучб ний. В спектрометрах заряженных частиц, расчитаных на работу с кремниевыми ПОД, ВВФ ранее не использовались, хотя, именно, в этой этой области их можно успешно применять. Умеренные требования к энергетическому разрешению спектрометра и достаточно узкий диапазс оптимальных постоянных времени используемых детекторов (5-10), позволяют существенно упростить схемо - техническое решение усилительной части процессора. Оптимизация шумовых параметров процессор до шумовых параметров обычного время- инвариантного СИ - ИС фильтра позволяет получить "мертвое" время процессора приблизительно в 6 раз меньшее, чем у СН-ЙС фильтра с оптимальными постоянными времени. На основе анализа шумовых характеристик различных ВВФ было предложено'схемо-техническое решение и создан новый аналоговый процессор на базе стробируемого интегратора с постоянным СИ-НС фильтром на входе. Основываясь на проведенных расчетах , были выбраны постоянные времени СЙ-ИС фильтра тд=тин=0.4мкс, а время интегрирования стробируемого интегратора Тин=1,2мкс. При жестко заданных постоянных времени формирования ВВФ, процессором обеспечивалось энергетическое разрешение не хуже, чем обычным СЙ-ИС фильтром с оптимальными постоянными времени во всем диапазоне изменения оптимальной шумовой постоянной (0.3-2.5)мкс. Структурно аналоговый процессор содержал; время-инвариантный СИ-НС фильтр, стробируемый интегратор, ключевой восстановитель базового уровня, входное и выходное линейно - пропускающие устройства, блок управления, режектор наложенных имцульсов, дифференциальный дискриминатор, дискриминатор перегружающих импульсов. Блок выполнен в двойном модуле "Камак".

Исследования загрузочных и счетных характеристик аналогового процессора показали, что созданный прибор по своим параметрам не уступает наиболее близкому аналогу-модулю 873 ( 0г1ес ).

В третьей главе ОПИСаН ЗарЯДОВО-ЧуВСТВИТвЛЬНЫЙ ПрвДУСИЛИТвЛЬ,

отличительной особенностью которого от разработанных ранее, является возможность оперативной коррекции времени нарастания выходного сигнала при работе с конкретным детектором с целью получения максимальной крутизны фронта нарастания выходного импульса. Предусили-гель может работать с детекторами, обладающими ёмкостями от единиц цо несколько сотен пикофарад. Улучшение временных характеристик предусилигеля достигается введением дополнительного токового усилителя с двумя частотно-зависимыми КС-цепями. Наличие дополнительного токового усилителя с частотно-зависимыми цепями с одной стороны увеличивает коэффициент усиления цепи обратной связи предусилигеля, а 2 другой-повышает его устойчивость при большем значении коэффициента усиления цепи обратной Связи.

Устойчивость предусилигеля обеспечивается дополнительными дву-яя нулями токового усилителя, которыми можно компенсировать поочередно один из двух основных низкочастотных полюсов предусилигеля.

Основные характеристики предусилигеля:

1. Энергетическое разрешение З.СкэВ + 0,03кэВ/пФ (при тдиф=тинт=1мкс>

2. Время нарастания выходного импульса г=7,С!нс+ 0,05нс/пФ

3. Зарядовая чувствительность 44.4мВ/мэВ(22.2мВ/мэВ)

4. Максимальная величина выходного сигнала на согласованную нагрузку 2.5В.

5. Выходное сопротивление 51ом.

В четвертой главе ПреДСТЭЕЛеН ВрвМЯ-ЭМПЛИТУДНЫЙ ПрвОбраЗОВЭ-

гель,разработанный дйя экспериментов, использующих время-пролетную летсдаку.

Отличительной особенностью преобразователя является встроенный в 5арядно - разрядную цепь узел линейного экспандирования, с помощью шторого можно оперативно повышать точность измерения временных штервалов без изменения числа уровней явзнтовзвия в знзлзго-цифро-

вом преобразователе.

Основные характеристики время - амплитудного преобразователя:

1. Диапазоны измеряемых временных интервалов 50нс,100нс,200нс, 400нс,600нс,1мкс

2. Временное разрешение £20пс для диапазонов 50нс,100нс, для других диапазонов ¿0,0255.

3. Температурная нестабильность IОпсЛС для диапазонов 50нс, 100нс и £0,01Ж для остальных диапазонов.

4. Дифференциальная нелинейность 1,0% от 10нс до полного диапазона(50нс,100нс) и 1,0% от 5,ОХ до 100Ж диапазона для всех других диапазонов.

5. Интегральная нелинейность 5 О,IX от 5нс до полного диапа-

. зона (50нс, 100нс) и * 0,18 от 53! до 10035 диапазона для всез других диапазонов.

6. Максимальная выходная амплитуда 10В.

7. Длительность выходного импульса 1,0мкс.

8. Порог амплитудного экспандера изменяется ступенчато с дискретностью 1В(0*4)В.

9. Коэффициент усиления выходного усилителя изменяется дискретно по закону 2к(к=0+4).

пятая глава посвящена разработке логических блоков многопараметрического спектрометра: прецизионной .¿вмв совпадений и блока исключения усеченных импульсов входными цепями АЦП. Особенностями новой разработки БСС является точная временная связь между импульсом пришедшим на главный вход и выходным импульсом, стабильное во времени и при изменении температуры окно совпадений. Блок содержит четыре входа - три входа совпадений и один вход анп совпадений, два регистра(с помоодао одного задается ширина окна совпадений,а другого-кратность совпадений), тактовый генератор] счетчик импульсов. Запись информация в регистры может осуществляться как по магистрали "Камак", так и по передней панели блока с помощью переключателей. Частота генератора 50мГц.

Основные характеристики БСС.

1. Разрешающее время (20,40,60,100,120,150,200)нс.

2. Температурная нестабильность ширины временного окна 20пс/°С.

Елок исключения усеченных.импульсов обеспечивает полное исключение из регистрации импульсов, искаженных входными каскадами АЦП.Искажения импульсов по длительности происходит за счет асинхронности момента разблокировки АЦП после обработки предыдущего импульса и временем прихода последующего измеряемого . импульса. Блок использовался в канале быстро - медленного отбора событий.

в шестой главе рассмотрена структурная схема многопараметрического спектрометра заряженных частиц, работающего на циклотроне ИАЭ им И.В. Курчатова. Основной особенностью спектрометра является универсальность, позволяющая проводить все эксперименты на циклотроне. Для исследования двухчастичных реакций (например, для экспериментов по поиску нейтронно - избыточных ядер) использовался телескоп детекторов, содержащий, два "тонких",прострельных дЕ детектора, цетектор Евыполненный в прострельном варианте,и,в ряде случаев, детектор антисовпадений, исключающий из регистрации длиннопробвжные истицы. Основным требованием к подобному типу экспериментов,в которых изучаются реакции с малыми дифференциальными сечениями, яв-шется максимально возможное достижение отношения события к фону. 1оэтому здесь были применены все возможные способы и метода, позво-отощие улучшить это соотношение; использовали: ППД малой площади, комбинированную методику идентификации, метод быстро - медленного )Тбора событий, режекцию наложенных импульсов. Наличие в составе :пектрометра новых разработанных блоков, применение комбинированной ютодики и метода быстро-медленных совпадений, позволило регистри-ювать искомые события на фоне сопутствующих реакций, превышающих

ю интенсивности изучаемые в 10е - 107раз.

Спектрометр содержал три спектрометрических канала, построения на базе аналогового процессора, четыре временных канала, канал !ыстро-медленного отбора событий, блок исключения усеченных импуль-юв, четыре АЦП, один время-амшигудный преобразователь.

Спектрометр душ исследования более сложных реакция, в частности, дм исследования угловых корреляций в ядерных реакциях, представлял более емкую систему, как с точки зрения увеличения числа каналов, так и с тот1 зрения организации логического отбора событий. При исследовании подобных реакций экспериментаторы сталкиваются с проблемой скорости счета совпавших импульсов, поскольку эффект пропорционален произведению телесных углов детекторов. Повышение скорости счета путем простого увеличения интенсивности пучка циклотрона не дает желаемого результата, так как при этом быстрее растет скорость счэта случайных совпадений. Уменьшение разрешающего времени быстрых схем совпадений при импульсных пучках циклотрона эффективно лишь до тех пор, пока это время не становится меньше периода следования импульсов тока ускорителя на мишь. Для ускорителя ИАЭ им. И.В. Курчатова это время меньше 100нс, при длительности тока пучка 3-5нс,

В таких экспериментах желательно измерять максимально возможное число параметров частиц - массу, энергию, угол вылета. Измерение необходимого числа параметров заряженных частиц существенно удушает соотношение между истинными и случайными совпадениями, поскольку связи между различными параметрами для истинных и случайных совпадений во многом различные.Спектрометр в данных экспериментах содержал телескоп лЕ, Е детекторов и угловые Е1 детекторы (где 1=9-16).Как и в предыдущем случае,спектрометрические каналы комплектовались разработанными аналоговыми процессорами, а временные каналы -быстрыми фильтрующими усилителями, формирователями со следящим порогом, наносекундами линиями задержки. В качестве пред-усилиголой были использованы разработанные зарядово-чувствительные предусшштели. Система отбора событий по быстро-медленному каналу, ■в отличив от предыдущей конфигурации, имела 3 - каналов отбора пар ных событий (между событиями, регистрируемых Е - детектором и каж дым Е1 - детектором).где о=&*15. Блок исключения усеченных импуль сов блокировал входы БСС на время обработки сигналов процессора ре гистрирующей частью спектрометра. Каналы преобразования времен про

лета частиц и амплитуд импульсов в цифровой код содержали п ( где n= 9-16) время - амплитудных преобразователей и 2п+1 АЦП.

Проведенные лабораторные исследования созданного спектрометра, а также.исследования на пучке заряженных частиц ускорителя.показали следующие результаты:

- максимальное смещение центра тяжести пика при загрузках от 10имп/сек до 4.25-10®имп/сек< 0.1555

- уширение пика при загрузках от 10имп/сек до

1.5*105имп/сек не боже 5%

- эффективность режэквди 97Ж

- собственное энергетическое разрешение З.ОхэВ+О.ОЗкэВ/пф

- разрешение по массам - (дЕ-Е) метод - ¿М/Н=7Ж

- разрешение по массам - (Е-Т) метод -

В седьмой главе прэДСТаВЛеНЫ фИЗИЧвСКИЭ рЗЗуЛЬТаТЫ,ПОЛуЧвНЕЫО

при исследовании реакций вдущих с малыми дифференциальными сечениями, в которых автор принимал непосредственное участие. Наиболее интересными результатами являются результаты, получение с использованием реакций <eLi,eB) и (7Ii,8B) на ядрах °Ве и 14С, и связанные с обнаружением ядра iSBe, которое оказалось ядерно-нестабильным по отношению к нейтронному распаду на(- 1.аМэВ) и обнаружением возбужденного состояния "Не, при энергии возбуждения -2,6МэВ. Описан рдц других поисковых экспериментов,например, по поиску изотопов 7Н,10Не

при тройном делении 252CÍ.

В корреляционном эксперименте 24Mg(dLi,cl) zeSi(I) г*Щ впервые обнаружен ряд о - кластерных состояний со спинами от г до ю:

Основные результаты диссертации:

1. Создан низкофоновый скоростной, многопараметрический спектрометр заряженных частиц, позволивший изучать редкие ядерные роцессы.

2. Разработаны и созданы оригинальные блоки спектрометра:

- аналоговый процессор .с время-вариантными фильтрами,заменивший ранее применяемые спектрометрические тракты и позволивший значигель-

но повисеть скоростные характеристики спектрометра, снизить об'ем спектрометрического оборудования, повысить надежность и сократить время настройки эксперимента.

- широкополосный зарядово-чувствительный предусилитель, позв( ливший улучшить временное разрешение спектрометра при работе < детекторами больших емкостей (большой площади и "тонких",прострел; НЫХ);

- время-амплитудной преобразователь, обеспечивший высокую то1 ность временных измерений без увеличения числа уровней квантовани АЦП за счет введения узла зкспандарования;

- прецизионная быстрая схема совпадений, позволившая повысит эффективность метода быстро-медленных совпадений и сократить числ формирователей стандартных импульсов во временном канале спектро метра;

- блок исключения усеченных импульсов, обеспечивший полно исключение фона, вызванного искажением импульсов по длительност входными цепями АЦП;

3. Исследованы отечественные кремниевые "тонкие", прострели детекторы с целью определения уровня фона в низкоэнергетическ части энергетических спектров, вызванного неполным сбором носигел заряда и эффектом каналирования. Выработаны критерии их отбора да применения в экспериментах по исследованию реакций с низким выхс дом. Исследованы характеристики детекторов полного поглащения бoJ той площади и выработаны рекомендации по их использованию во вре& -пролетных эксперементах; .

4. Исследованы характеристики измерительной части спектрометр в широком диапазоне входных загрузок. Показано,, что знергетичест разрешение ухудшалось не более, чем на ЗЯ при загрузи;

1.5-10=имп/сек, а смещение центра тяжести пика составляло значе! не хуже 0.15Я при загрузках до 4.25 105имп/сек.

5. Представлены результаты некоторых экспериментов, в котор автор принимал участие. Наиболее интересными го них явилось обна]

жение ранее неизвестного уровня ядрэ аНе, обнаружение ядерно-нее

Зольного ядра "В и обнаружение и исследование высоколвжащих а-кластерных состояния м51.

Работы, опубликованнье по теме диссертации.

1. Мазуров И.Б., Духанов В.И., Сибиряк Ю.Г., Кузнецов Д.А. Многопараметрическая система регистрации и обработки события при исследовании продуктов ядерных реакция на циклотроне ИАЭ им.

И.В.Курчатова.-Тезисы докладов 5 всесоюзного семинара: Автоматизация исследований в ядерной физике и смежных областях.--Ташкент, 1988, с. 23.

2. Мазуров И.Б., Сибиряк Ю.Г. // Исследование загрузочных •характеристик многоканальных спектрометров заряженных частиц при высоких входных загрузках. Сборник докладов 40 совещания ядерная спектроскопия и структура атомного ядра. Ленинград, 1990, с. 468. '

3. Мазуров И.Б., Сибиряк Ю.Г.// Аналоговый процессор.-

- Вопросы атомной науки и техники. Серия: Общая и ядерная физика., 1982, ВЫП. 2(20), с. 145.

4. Мазуров И.Б., Сибиряк Ю.Г. // Спектрометрический блок измерения и обработки сигналов полупроводниковых детекторов.-

-Приборы и техника эксперимента, 1983, N 4,0. 98-99.

5. Духанов В.И., Жернов И.В., Мазуров И.Б. // Широкополосный зарядсво - чувствительный преду силигель.- Вопросы атомной науки

и техники. Серия: Общая и ядерная физика, 1988, вып. 2(42),с.87-88.

6. Мазуров И.Б., Кузнецов Д.А. // Блок преобразования время--амшжуда. Вопросы атомной науки и техники. .Серия: Общая и'ядерная физика, 1988, вып. 2(42), с. 88.

7. Духанов В.И., Климов А.И., Мазуров И.Б., Мелешко Е.А.// Наносэ-кундная схемз совпадений с программируемым разрешающим временем.

Препринт ИАЭ 3906/14, М.: 1984.

8. Духанов В.И., Мазуров И.Б. // Дифференциальный дискриминатор.--Приборы и техника эксперимента, 1981, N 6, с. 114-117.

9. Мазуров И.Б., Духанов В.И. // Исследование влияния основных характеристик кремниевых поверхностно-барьерных детекторов различной площади на иумовые и временные параметры спектрометра

заряженных частиц.- Препринт ИАЭ - 4741/4., 1988, М: ЦНИИ атоминформ.

10. Мазуров И.Б., Сибиряк Ю.Г. // Исследование основных харакге -ристик многоканальных спектрометров заряженных частиц при высоких . входных загрузках.- Препринт ИАЭ - 4849/14, 1989, М: ЦНИИ атоминформ.

11. Мазуров И.Б., Духанов В.И., Сибиряк Ю.Г., Кузнецов Д.А. // Многопараметрический спектрометр заряженных частиц для исследования продуктов ядерных реакция на циклотроне ИАЭ.- Вопросы атомной науки и техники. Серия: Общая и ядерная физика (теория и эксперимент), 1989, вып. 2, с. 100.

12. Александров Д.В., Глухов Ю.А., Демьянова A.C., Духанов В.И., Мазуров И.Б. и др. // Исследование реакций (öIi,eB) и (7П,*В) на легких ядрах.- Ядерная физика, 1982, вып. 2, т.35,

С. 277-281..

13. Александров Д.В., Глухов Ю.А., Демьянова A.C., Духанов В.И., Мазуров И.Б. и др. // Измерение спектров легких ядер при тройном делении 252Ci и поиск изтопов 10Н, 7Н.- Ядерная физика, т. 36, вып. 6(12), с. I35I-I355.

14. Артемов К.П., Головков М.С., Гольдбэрг в.З., Духанов В.И., Мазуров И.Б. и др. // а- Кластерная структура ядра 28Si.-- Ядерная физика, 1990, т. 51, вып. 5, с. 1220-1226.

15. Александров Д.В., Ганза Е.А., Духанов В.И., Мазуров И.Б. и др. // Обнаружение изотопа 13Ве в реакции 14С(7И,вВ).- Ядерная физика, 1983, вып. 37, с. 797-799.