Ядерно-резонансная флуоресценция

Ядерно-резонансная флуоресценция ( ЯРФ ) — это ядерный процесс, при котором ядро высокой энергии, поглощает и испускает фотоны называемые гамма-лучами . Взаимодействия NRF обычно происходят при энергии выше 1 МэВ , и большинство экспериментов NRF нацелены на тяжелые ядра, такие как уран и торий. ^{[ 1 ]}

Этот процесс используется для сканирования груза на предмет контрабанды. Это гораздо эффективнее, чем просто использование рентгеновских лучей, поскольку рентгеновские лучи могут видеть только форму рассматриваемого предмета. С помощью ядерно-резонансной флуоресценции можно увидеть молекулярную структуру и, таким образом, отличить соль от кокаина, даже не открывая контейнер. (из журнала National Geographic, февраль 2018 г., статья Роберта Дрейпера «Они наблюдают за нами»)

Режим взаимодействия

Реакции NRF являются результатом ядерного поглощения и последующего испускания фотонов высокой энергии ( гамма-лучей ). Когда гамма-лучи падают на ядро, ядро возбуждается (т. е. ядерная система как квантовомеханический ансамбль переходит в состояние с более высокой энергией). Подобно электронному возбуждению, ядро будет распадаться до основного состояния, высвобождая фотон высокой энергии с рядом возможных дискретных энергий. Таким образом, NRF можно определить количественно с помощью спектроскопии . Ядра можно идентифицировать по четкому характеру пиков выбросов NRF, хотя анализ NRF гораздо менее прост, чем типичные электронные выбросы. ^{[ 2 ]}

По мере увеличения энергии падающих фотонов среднее расстояние между уровнями ядерной энергии уменьшается. Для достаточно энергичных ядер (т.е. падающих фотонов с энергией более ~1 МэВ ) среднее расстояние между энергетическими уровнями может быть меньше, чем средняя ширина каждого NRF- резонанса . На этом этапе определение расстояния между пиками не может быть аналитическим и должно основываться на специализированных применениях статистических методов обработки сигналов .

Аналогичное явление наблюдается и на уровне электронных орбиталей. Фотон, обычно находящийся в более низком диапазоне энергий, может быть поглощен путем смещения орбитального электрона, а затем новый фотон, имеющий ту же энергию, испускается в случайном направлении, когда электрон снова падает вниз. См. Резонансную флуоресценцию для обсуждения теории и рентгеновскую флуоресценцию для обсуждения ее многочисленных приложений.

Ссылки

^ «ННСА – Наука» . Архивировано из оригинала 15 сентября 2006 г.
^ П.Г. Хансен, Б. Джонсон и А. Рихтер, Nucl. Физ. А 518, 13 (1990)

[tunlNRF-1] «ННСА – Наука» . Архивировано из оригинала 15 сентября 2006 г.

[hansen-2] П.Г. Хансен, Б. Джонсон и А. Рихтер, Nucl. Физ. А 518, 13 (1990)

[ 1 ]

[ 2 ]