TOTAL EXTERNAL REFLECTION OF GAMMA-RAYS AND MÖSSBAUER SPECTROSCOPY

Résumé
Il est possible de construire des guides pour les rayons-γ en employant la réflexion externe totale. La radiation incidente à un angle rasant plus petit que l'angle critique θ_c ≈ λ (N_ee²/πm_ec²)^1/2 peut être presque complètement réfléchie dépendant de la qualité de la surface et de son coefficient d'absorption. Des guides ont été construits à partir de longs tubes de verre de laboratoire ayant un petit diamètre et une rectitude aussi parfaite que possible. Une mesure de la transmission en fonction de la position, alors que la source est déplacée le long d'un diamètre a fourni une technique qui a été d'une aide appréciable pour réaliser l'alignement des sections successives d'un guide. L'observation, dans le spectre de rayons-γ du ⁵⁷Fe, d'une raie de résonance non-élargie entre une source et un absorbant a permis de conclure que la réflexion est essentiellement élastique. Des calculs sur ordinateur ont analysé les propriétés des guides de section carrée qui pourraient être assemblés à partir de plaques de verre planes montées dans un tuyau où l'on aurait fait le vide. Un long guide construit de cette façon pourrait permettre une mesure améliorée du décalage gravitationnel vers le rouge. L'ouverture effective de capture par un guide étant proportionnel à λ², celui-ci a donc les propriétés d'un filtre passe-bas. Plusieurs petits tubes capillaires placés entre une source et un détecteur ont permis d'observer une réduction marquée de l'intensité de la radiation de haute énergie atteignant le détecteur en comparaison avec celle de basse énergie. L'emploi de verres contenant du plomb a réduit la pénétration directe des rayons-γ de hautes énergies dans le verre et a aussi augmenté l'ouverture pour les basses énergies en augmentant les angles critiques.

Abstract
Guides for γ-rays can be constructed by using total external reflection. Radiation incident at grazing angles less than a critical angle θ_c ≈ λ (N_ee²/πm_ec²)^1/2 may be nearly completely reflected depending upon the surface quality and the absorption coefficient. Sample guides have been constructed from long small-diameter glass laboratory tubing of good straightness. Determination of the transmission vs. position, as a source was moved across a diameter, provided a technique that greatly helped adjustment of successive sections to colinearity. Observation of an unbroadened ⁵⁷Fe γ-ray resonance between a source and absorber separated by such a γ-ray guide demonstrated that the reflection process is essentially elastic. Computer calculations have analyzed the properties of guides of square cross-section which would be assembled from plates of float glass supported in a vacuum pipe. A large guide constructed in this way could facilitate an improved measurement of the gravitational red-shift. The proportionality to λ² of the effective aperture of capture by a guide gives to it the properties of a low-pass filter. A bundle of small capillary tubing placed between a source and a detector resulted in a striking reduction in the intensity of high energy radiation reaching the detector relative to that of low energy. Use of lead glass reduced the direct penetration of the high energy γ-rays through the glass and also increased the aperture for low energy by increasing the critical angles.