Электронная, рентгеновская и гамма-спектроскопия являются мощными методами исследования структуры атомов и ядер, находят применение в физике твердого тела, а также широко используются при решении различных прикладных задач [1].

В настоящее время является актуальным изучение эффектов в b-распаде (масса электронного антинейтрино, проверка существования объектов с массой порядка десятков килоэлектронвольт) [2]. Планируется исследовать не только b-спектр трития, но и спектры электронов при распадах ³⁵S, ⁴⁵Ca, ⁶³Ni и других ядер, что позволит уточнить пределы на существование искажений спектров, возникающих за счет влияния массы электронного антинейтрино или существования иных гипотетических частиц, что дает возможность независимой проверки результатов.

Методами электронной спектроскопии, в том числе в комбинации с мессбауэровскими методами [3], можно проводить исследование поверхностных эффектов и тонких пленок. Конкретными задачами для прикладного применения спектрометра являются исследования процессов коррозии и исследование металло-фуллереновых соединений.

Работа спектрометра on-line с атомным реактором существенно расширяет область исследуемых ядер: такими ядрами являются как ядра, образующиеся в реакции (n,g), так и ядра, получающиеся с помощью масс-сепарирования продуктов деления. Наиболее надежные и значащие данные получаются при исследовании с помощью комплекса приборов, дающих дополняющие друг друга результаты [4].

Настоящий проект предусматривает создание универсального прецизионного b-спектрометра и измерение спектров электронов с высокой энергетической точностью. Выполнение этой задачи позволит проводить исследование сверхтонких эффектов в электронных спектрах с целью измерения магнитных моментов ядерных состояний независимо от времени жизни этих состояний. Метод измерения магнитных моментов основан на обнаруженном в ПИЯФ эффекте сверхтонкого сдвига рентгеновских уровней атома [5], возбуждаемых в процессе внутренней конверсии. Возможности предложенного метода [6] принципиально не зависят от времени жизни ядерного состояния, поскольку время жизни подавляющего большинства ядерных уровней много больше времени жизни дырки в К-оболочке.

Результаты систематических измерений магнитных моментов будут иметь большое значение для понимания структуры ядер.

Поставленным задачам наилучшим образом отвечает спектрометр, построенный по оптической схеме b-спектрометра с магнитной призмой [7]. Именно такой спектрометр создается по настоящему проекту [8]. Основным достоинством проекта является улучшение точности измерения энергии электронов в области 10 кэВ - 1 МэВ примерно на порядок по сравнению с достигнутой в настоящее время, то есть относительной точностью порядка 10^-6.

Проектом предусматривается:
- оперативное изменение параметров спектрометра (дисперсия, телесный угол) путем переключения секций обмоток линз;
- возможность подачи ускоряющего (тормозящего) распределенного потенциала на мишень, что увеличивает эффективную площадь мишени в 20 раз;
- применение мультидетектора, что позволит регистрировать одновременно 20 спектров электронов, измерение e-g-, е-a- и e-X-совпадений;
- использование прерывистого пучка нейтронов при работе on-line с реактором.

Призменный b-спектрометр реактора ПИК будет установлен на наклонном канале НЭК-3, см. рис.1 и 2.

При конструировании b-спектрометра использованы все известные пути улучшения его параметров:
- обеспечение требуемой двумерности магнитного поля в зазоре магнитной призмы (нелинейность порядка 10^-4) за счет использования сплава 79НМ и разделения каждого полюса на две параллельные пластины;
- обеспечение стабилизации и управления величиной магнитного поля в зазоре магнитной призмы - системой датчиков поля, один из которых расположен в поле призмы, а второй - в поле опорного магнита.

В общепринятом варианте система стабилизации магнитного поля, основанная на этом методе, включает в себя два датчика поля, вырабатывающих переменную ЭДС, пропорциональную магнитному потоку через контур катушки, и систему съема и сравнения сигналов датчиков [W.Mampe et al., Nucl.Instr.Meth., 154 (1978) 127.]. Метод себя хорошо зарекомендовал на многих b- спектрометрах, но обеспечивал относительную стабильность магнитного поля только около 10^-5, что недостаточно для решения многих физических задач.

Основными факторами, ограничивавшими точность измерения и поддержания стабильного магнитного поля, являлись:
а) старение и температурный дрейф опорных магнитов,
б) шумы подшипников и скользящих контактов,
в) старение, температурный дрейф и дифференциальная нелинейность измерительного потенциометра.