Инженерная графика
Физика
Атомные станции
Строймех
ТКМ
Начертательная геометрия
Экология энергетики
Сопромат
Готика
Черчение
Теплотехника
Математика

Театр

Конспект лекций
Атомная энергетика
Карта

Ядерная физика начало

Энергия Альфа частиц

Выполнение условия (3.4.5) для a-распада можно теоретически оценить, используя формулу Вейцзеккера (2.2.1) для нахождения масс ядер, входящих в (3.4.2). Коэффициенты, используемые в формуле (2.2.1) известны, и расчет приводит к выводу о том, что  < 0 для Z> 73.

Особо точно кинетическая энергия α-частиц измеряется с помощью магнитного α-спектрометра, принцип действия которого аналогичен масс-спектрметру (рис. 1.3.1). Согласно формуле (3.1.12), радиус окружности, по которой движется заряженная частица, прямо пропорционален ее импульсу. Если масса и заряд всех частиц одинакова, как в случае a-частиц, то выполняется анализ скоростей или кинетических энергий a-частиц.

Менее точно энергию a-частиц можно определить по их пробегу Raв воздухе при нормальных условиях, который связан с энергией a-частиц эмпирической формулой:

Rα [см] =

(3.4.5)

Измерения показали, что кинетическая энергия Taa-частиц при распаде ядер различных нуклидов меняется в пределах 4 - 9 МэВ.

Энергия Ea, выделяющаяся при a-распаде, переходит в кинетическую энергию a-частицы Тa и кинетическую энергию ТЯ дочернего ядра. Часть энергии ΔΕ может также переходить в энергию возбуждения дочернего ядра. Таким образом, закон сохранения энергии при a-распаде имеет вид:

(3.4.6)

Если ядро, испытывающие α-распад, неподвижно в лабораторной системе координат, то его импульс равен нулю. Тогда из закона сохранения импульса следует, что абсолютные величины импульсов a-частицы (Рa ) и дочернего ядра (РЯ) равны друг другу:

Рa = РЯ,

(3.4.7)

Поскольку Тα << Mα и ТЯ << MЯ, то скорости a-частицы и дочернего ядра много меньше скорости света и можно воспользоваться нерелятивистской связью между импульсами и кинетической энергией:

и .

(3.4.8)

Из последних трех соотношений получаем

(3.4.9)

(3.4.10)

Из (3.4.9) и (3.4.10) следует, что Тa/ТЯ = MЯ/ma, т.е. больше 98% кинетической энергии передается a-частице. Особо следует обратить внимание на то, что энергия каждой α-частицы всегда одинакова.

Направление внешнего поля, расширяющего запирающий слой,  называется запирающим (обратным). В этом направлении электрический ток через р-п-переход практически не проходит. Ток в запирающем слое в запирающем направлении образуется лишь за счет неосновных носителей тока (электронов в р-полупроводнике и дырок в п-полупроводнике).

Если приложенное к р-п-переходу внешнее электрическое поле направлено противоположно полю контактного слоя (рис. 15.12, б), то оно вызывает движение электронов в п-полупроводнике и дырок в р-полупроводнике к границе р-п-перехода

навстречу друг другу. В этой области они рекомбинируют, толщина контактного слоя и его сопротивление уменьшаются. Следовательно, в этом направлении электрический ток проходит сквозь р-п-переход в направлении от р-полупроводника к п-полупроводнику; оно называется пропускным (прямым).

Таким образом, р-п-переход (подобно контакту металла с полупроводником)

обладает односторонней (вентильной) проводимостью.

На рис.15.13 представлена вольт-амперная характеристика р-п-перехода. Как уже указывалось, при пропускном (прямом) напряжении внешнее электрическое поле способствует движению основных носителей тока к границе р-п-перехода (см. рис. 15.12, б). В результате толщина контактного слоя уменьшается. Соответственно уменьшается и сопротивление перехода (тем сильнее, чем больше напряжение), а сила тока становится большой (правая ветвь на рис.15.13). Этот направление тока называется прямым. При запирающем (обратном) напряжении внешнее электрическое поле препятствует движению основных носителей тока к границе р-п-перехода (см. рис. 15.12, а) и способствует движению неосновных носителей тока, концентрация которых в полупроводниках невелика. Это приводит к увеличению толщины контактного слоя, обедненного основными

Рис. 15.13.

носителями тока. Соответственно увеличивается и сопротивление перехода. Поэтому в данном случае через р-п-переход протекает только небольшой ток (он называется обратным), полностью обусловленный неосновными носителями тока (левая ветвь рис. 15.13). Быстрое возрастание этого тока означает пробой контактного слоя и его разрушение. При включении в цепь переменного тока р-п-переходы действуют как выпрямители.

Альфа – распад