书城科普读物百科知识-科普新课堂:妙趣射线
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第12章 霍夫斯塔的妙方

在发展新型闪烁方法的过程中,美国科学家罗伯特·霍夫斯塔特做出了重要的贡献。霍夫斯塔特于1935年大学毕业,毕业后又考取普林斯顿大学的研究生,获取博士学位后,霍夫斯塔特曾在通用电气公司短期工作。1950年他来到斯坦福大学,参加了大型直线加速器的研究工作,并且一直研究粒子物理学。

在通用电气公司期间,他的同事正在从事碘化钾的研究工作,霍夫斯塔特也对固体发光的研究发生了兴趣。第二次世界大战之后,他回到普林斯顿大学工作,开始研究氯化银和卤化铊。他试图将这些材料用作核物理学研究上的探测材料。然而遗憾的是,他的研究在开始时并没有什么进展,到1947年,研究工作才出现转机,因为这时一些德国科学家对闪烁物质的研究取得了很大的进展。

德国科学家借助樟脑丸作闪烁材料,并将它放在光电倍增管之前,利用这个简单的装置,他们探测到了γ射线的径迹。而在此之前,γ射线的探测技术一直没有什么进展,因此探测γ射线一直是一个较难解决的问题。当时一些美国实验室也开始利用这种新型探测装置,有些美国科学家还进行了改进,用蒽来代替萘(即樟脑),这种新材料的探测性能更好。

但是科学家们也发现,无论是萘还是蒽,虽然在探测γ射线上比起盖革计数器要好很多,可还是不够理想。

这时霍夫斯塔特决心找到更好的闪烁材料,并且想起了十年前接触到的含铊的碘化钾。这种材料具有发光的性能,而且他手边就有这种样品。拿来一试,碘化钾所具有的闪烁性能,比萘和蒽好不了多少,但它在对γ射线的阻止上要好得多。

霍夫斯塔特还将研究做了一些拓展,他开始用碘化钠做实验,并且与萘和蒽以及碘化钾、氯化钠、溴化钾和钨酸钙等样品进行了对比,发现碘化钠的性能最好。接着他将碘化钠与光电倍增管组合起来使用,实验的结果非常好。

然而,当他的研究成果公布几个月之后,才引起了一位闪烁计数器专家的注意,即使这位专家,也是抱着怀疑的态度来找霍夫斯塔特的。但是,霍夫斯塔特并不理会这些,他继续研制体积更大的闪烁材料,不过在应用时却出了问题。为什么用这种闪烁材料做成小型探测器的效果很好,制成的大型探测器就不行呢?后来他发现这是由于碘化钠易潮解所引起的。

到了1948年末,霍夫斯塔特开始与他的一位学生合作研究,并且收到了非常好的效果。他们首次制成了性能良好的γ射线能谱仪。这样,闪烁方法又被重新应用,甚至被应用得更加广泛了。像1957年,在美国工作的中国物理学家吴健雄对宇称不守恒现象的验证,就曾使用了蒽晶体探测β粒子,用碘化钠接收发射出的γ射线。

除了在核物理、高能物理、固体物理和天体物理上的大量应用之外,碘化钠的应用还扩展到了许多研究领域和生产部门,如化学、生物、医疗、核能、放射性示踪技术、地质、铀矿勘探、食品研究、石油探井、气象学、考古学和人类学等。

由于霍夫斯塔特和许多科学技术人员的努力,碘化钠的晶体制作得越来越好,各种性能也不断得到改善。除了碘化钠的研究,霍夫斯塔特在原子核的研究上也取得了很大的成绩,并且因此获得了1961年度的诺贝尔物理学奖。