бета-спектрометр , прилад, службовець для аналізу бети-спектрів (див. Бета-розпад ). Би.-с. застосовують також для дослідження енергетичного спектру g-променів по створюваних ними в речовині вторинним електронам (див. Гамма-спектрометр ).
Основними характеристиками Б.-с. є світлосила і роздільна здатність. Під світлосилою розуміють відношення числа електронів (або позитронів), яке використовується для аналізу, до повного числа часток, що випускаються радіоактивним джерелом. Світлосила Б.-с. залежить від їх конструкції і зазвичай складає від декількох десятих відсотка до декількох десятків відсотків. Роздільною здатністю Б.-с. називається найменша відмінність в енергії (або, частіше, в імпульсі) електронів, яке може бути відмічене приладом. Що вирішує здатність прецизійних Би.-с. досягає 0,01%. Як правило, прилади з кращою роздільною здатністю володіють меншою світлосилою.
Розрізняють Би.-с., що вимірюють енергію електронів по їх дії на речовину, і Б.-с., дія яких заснована на просторовому розділенні електронів і позитронів, що мають різну енергію. До приладів першого типа відносяться Б.-с., засновані на іонізації, що виникає в речовині при гальмуванні електронів (див. Сцинтиляційний спектрометр, Іонізаційна камера ); прилади цього типа володіють великою світлосилою, але не дають можливості вимірювати енергію електронів з точністю, більшою чим декілька відсотків (або навіть декілька десятків відсотків). До приладів другого типа належать Би.-с., у яких використовуються магнітні або електричні (для повільних електронів) поля. Зазвичай під Би.-с. розуміють прилади другого типа.
Найбільш прості по пристрою (і дають найкращий дозвіл) Би.-с. з поперечним магнітним полем (запропоновані польським фізиком Я. Данишем в 1912). У цих Би.-с. траєкторії електронів перпендикулярні силовим лініям поля. У однорідному поперечному полі електрони рухаються по колах ( мал. 1 ), радіуси яких зростають з імпульсом р відповідно до формули:
pc = 300 Br, (1)
де рс — твір імпульсу електрона на швидкість світла з в ев ; У — індукція магнітного поля в гс ; r — радіус кола в см . При енергіях електронів в декілька Мев розміри Б.-с. невеликі; він уміщається на лабораторному столі. Детектором електронів може служити фотопластина ( мал. 1 ). В цьому випадку одночасно реєструється ціла ділянка енергетичного спектру. При використанні як детектори різного вигляду лічильників часток (наприклад, Гейгера — Мюллера лічильника ) магнітне поле спектрометра плавно змінюють, підводячи до детектора електрони з різними імпульсами р відповідно до формули (1) ( мал. 2 ). Траєкторії електронів в Би.-с. проходят усередині вакуумної камери (вакуум порядку 10 -1 — 10 -3 мм рт. ст. ).
Істотною властивістю Б.-с. з однорідним поперечним магнітним полем є їх здатність фокусувати частки, що вилетіли з джерела у різних напрямах в деякому інтервалі кутів. Після повороту на 180° траєкторії часток, що вилетіли з джерела майже перпендикулярно до лінії що сполучає джерело і детектор, сходяться в детектора ( мал. 3 ).
При русі електронів в однорідному магнітному полі складова їх швидкості, паралельна силовим лініям поля, зберігає свою величину. Якщо початкові швидкості електронів не перпендикулярні полю, їх траєкторії — гвинтові лінії. Проекція траєкторій на плоскість, перпендикулярну силовим лініям, є колом. У формулу (1) в цьому випадку входить складова імпульсу, перпендикулярна полю. Т. о., в однорідному магнітному полі не відбувається фокусування у напрямі поля. Добитися подвійного (просторовою) фокусування часток удається ціною відмови від однорідності поля. Для цієї мети застосовуються Б.-с. (запропоновані Н. Свартхольмом і К. Сигбаном, Швеція, 1946), в яких магнітна індукція В спадає по радіусу r по формулі:
Кутова відстань між джерелом і детектором в Би.-с. з подвійним фокусуванням рівно не 180°, а 254°.
В Би.-с. з секторним фокусуванням ( мал. 4 ) відсутнє магнітне поле біля джерела і колектора, що є їх гідністю, але вони володіють малою світлосилою.
Би.-с. з подовжнім магнітним полем володіють властивістю просторового фокусування. У Б.-с. цього типа траєкторії витягнуті уздовж магнітного поля. Гвинтові лінії, що утворюються різними траєкторіями, створюють складну просторову картину. На мал. 5 змальована залежність відстані від електрона до подовжньої осі спектрометра від дороги, пройденного уздовж осі, для двох електронів, що вилітають під різними кутами відносно осі приладу, тобто відносно напряму поля. Траєкторії проходят на одній і тій же відстані від осі в області кільцевого фокусу, в якому встановлюється кільцева діафрагма, проникна частки з певним значенням імпульсу. Однорідне подовжнє магнітне поле створюється соленоїдом, що оточує прилад. По аналогії з оптикою такі соленоїди називають магнітним і лінзами (див. Електронна оптика ). Описаний прилад носить назва Б.-с. з довгою магнітною лінзою. Незрідка застосовують також прилади, в яких джерело і детектор розташовані поза соленоїдом (у напрямі його осі). Їх називають Би.-с. з короткою магнітною лінзою.
Широко поширені Б.-с. типа «апельсин». Магнітне поле таких приладів можна собі представити як накладення секторних магнітних полів, що виходять при обертанні поля ( мал. 4 ) довкола лінії, що сполучає джерело і детектор. Магнітні силові лінії в цьому випадку — кола, центри яких розташовані на осі приладу. Такі Б.-с. дозволяють отримати велику світлосилу і що хорошу вирішує здатність.
Джерела, вживані в беті-спектроскопії, виготовляють нанесенням шару радіоактивних речовин на тонкі підкладки (слюда, алюміній). Гальмування електронів в джерелі здатне викликати помітні спотворення спектру. Найкращі джерела отримують випаром у вакуумі. Як детектори застосовують фотографічні пластинки, сцинтиляційні лічильники, лічильники Гейгера — Мюллера. На мал. 6 приведений b-спектр випромінювання радіоактивного ізотопу 177 Lu, знятий з допомогою Б.-с.
Літ.: Альфа-, бета- і гамма-спектроскопія, під ред. До. Зігбана, пер.(переведення) з англ.(англійський), ст 1, М., 1969; Експериментальна ядерна фізика, під ред. Е. Сегре, пер.(переведення) з англ.(англійський), т. 3, М., 1961; Грошев Л. Ст і Шапіро І. С., Спектроскопія атомних ядер, М., 1952.
