Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
-Q
Є
и а
а JC
и о
5 §
є з
й а 5 S-^ I
E= ^ о E=
CL QJ О cCi
Рис. 13.13. Измерения методом времени пролета с использованием импульсного источника: а — схема опыта; б — распределение во времени вспышек источника; в — распределение во времени импульсов в детекторе
* Это условие невозможно удовлетворить, если спектр нейтронов начинается от нуля, ибо нейтроны с нулевой скоростью должны были бы пролетать любой отрезок конечной длины за бесконечно большое время. Однако в реальных случаях выбором достаточно больших интервалов между вспышками и применением различных фильтров удается создать такие условия, когда интенсивность рециклических нейтронов оказывается пренебрежимо малой и ее можно учесть вместе с фоном от других источников.
427- Одновременно с появлением нейтронной вспышки запускается временной анализатор, на который затем начинают поступать импульсы от детектора нейтронов. В зависимости от времени, которое затрачено нейтроном на пролет расстояния от источника до детектора, вызванный им импульс будет зарегистрирован тем или иным каналом анализатора. В результате многократного повторения циклов в каждом канале анализатора накопится некоторое число отсчетов, пропорциональное количеству нейтронов с соответствующей этому каналу энергией. Поэтому, определив B KOH-4O5LxC4V це опыта количество импульсов,
которое зарегистрировано каждым каналом, можно построить кривую распределения нейтро-? - Jk\\\\\\XX"" нов по вРемени пролета, кото-
™ рую затем нетрудно пересчитать
в распределение по энергиям, найдя тем самым энергетический спектр нейтронов источника. Связь между энергией Е, скоро-оц . h " ,„ X4\\\\N стью V и временем t пролета
нейтроном базы I выражается элементарными соотношениями:
E = InnV2/2; V = Hf,
E = mnmt2.
W1
10-
VV \X L=WOOM
VVV 500
Svv\ 200
NwN vXXXWs. 100
: \\
r\yvv\\\
20 vvKvv
_ io xx\x>
r 5 XxX
2 /X-
І I = 1M x
"і Uli Li. ,,І І .НІ , ,„I I ,„I Mil I Mll I M, (III
10? W1 1 10 IO2 ю1 JO4 10s 10s 107 Энергия нейтронов, эв
Если выражать энергию в эв, скорость — в м/сек, длину пролетной базы — в м и время пролета — в мксек, то эти и обратные им соотношения примут следующий вид, весьма удобный при проведении различных расчетов:
Рис. 13.14. Зависимость времени пролета t от энергии нейтронов E для различных длин пролетной базы I
E = 5,226-IO"9 D2 = 5226/2//2; V= IO6 Ht= 1,383-IO4Vf; t= IO6//и = 72,3//VE.
(13.45)
(13.46)
(13.47)
Для наглядности зависимость между величинами Eat для разных значений I представлена на рис. 13.14. Нелинейный характер этой зависимости приводит к тому, что функция ф (0. описывающая распределение регистрируемых импульсов во времени, сильно отличается от функции распределения импульсов в энергетической шкале F (E). Связь функций ф(/) и f (E) определяется соотношением
Ф (t)dt = F (E)dE. (13.48)
428- Используя (13.47), получаем эту связь в более удобном виде
F (E) = 0,955 • 10--4/3ф (t). (13.49)
При этом необходимо помнить, что большим значениям энергии нейтронов E соответствуют меньшие значения времени пролета t. Взаимосвязь временных и энергетических распределений импульсов, определяемая последним соотношением, проиллюстрирована несколькими примерами на рис. 13.15. После того как измеренное
Рис. 13.15. Сопоставление двух энергетических распределений импульсов от нейтронов (верхние графики) с соответствующими им временными распределениями импульсов в детекторе
на опыте распределение ф (t) пересчитано в энергетическую шкалу, для определения спектра нейтронов Ф (E) остается учесть зависимость эффективности детектора нейтронов от их энергии:
F (E) = є (E) Ф (E) (13.50)
Энергетическое разрешение. Погрешность измерения энергии дейтронов рассматриваемым методом определяется погрешностью измерения времени пролета t, поскольку I в большинстве случаев можно определить практически сколь угодно точно. В свою очередь неопределенность измерения t характеризуется:
1) конечной длительностью нейтронной вспышки т;
2) шириной канала временного анализатора та;
3) разбросом интервалов времени между попаданием нейтронов в детектор и появлением электрического импульса тд;
4) разрешающим временем регистрирующей электронной аппаратуры тэ;
5) погрешностью в выработке стартового импульса, запускающего временной анализатор тс.
Все эти погрешности, имеющие в разных установках различные абсолютные и относительные величины, складываются по то-
429- му или иному закону в общую неопределенность измерения времени пролета т, которая и определяет разрешение метода. Если все Ti являются независимыми, то
т= VT2н + т1+~ . (13.51)
Если считать, что значение остальных факторов пренебрежимо мало, и ширину канала выбрать равной длительности вспышки
ти = та, то
т я: У 2тк, (13.52) а при та « T11
Иногда для оценок пользуются еще более простым выражением:
тк(тн + та)/2 = тн (13.53)
Дифференцирование соотношения (13.45) позволяет установить связь относительной погрешности измерения энергии с неопределенностью измерения времени пролета:
