Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Другие источники погрешностей дают значительно меньший вклад в полную погрешность эксперимента. Влияние статистической погрешности во всех случаях, кроме измерений очень малых сечений, обычно невелико. Погрешности при введении поправок также невелики, поскольку малы сами поправки. Исключением является поправка на фон рассеянных нейтронов, которая в некоторых случаях может быть даже больше измеряемого эффекта, но ее достаточно точно можно оценить экспериментально. Некоторая погрешность может возникнуть также при разделении различных активностей. Суммарная погрешность метода (без учета погрешностей в опорных сечениях) оказывается весьма малой — обычно 2—5%, но погрешности в опорных сечениях, достигающие 10 —15%, а иногда и еще больших значений, не позволяют получить меньшую погрешность, о чем уже говорилось выше.
Применение активационного метода. Возможность использования рассматриваемого метода для измерений сечений определяется присущими ему достоинствами и недостатками. К достоинствам метода активации можно отнести:
1) предельную простоту методики;
2) возможность измерения сечений для отдельных нуклидов на образцах из естественных элементов;
3) возможность одновременного измерения сечений реакций;
4) малые размеры образцов;
5) малую поправку и низкую погрешность относительных измерений (без учета опорных сечений);
6) возможность облучения образцов внутри реактора или отдельных его частей в условиях высокой температуры, у-излучения и других факторов;
7) применимость при измерениях с нейтронами практически любых энергий.
Недостатками метода являются:
1) невозможность его использования для измерения сечений таких реакций, в результате которых возникает нерадиоактивный продукт, например 56Fe (п, у) 57Fe;
2) невозможность его использования в комбинации с методом времени пролета в обычной модификации, что сильно затрудняет применение метода активации при энергиях ниже 5 кэв, где практически отсутствуют источники монохроматических нейтронов.
Метод активации с успехом применяется для измерения сечений самых разнообразных (п, у)-, (п, р)-, (п, а)-реакций и др. При энергиях выше 2—5 Мэв метод активации во многих случаях оказывается единственно доступным методом измерений, по крайней мере для сечений радиационного захвата нейтронов.
495- § 14.4. МЕТОД РЕГИСТРАЦИИ СОПУТСТВУЮЩИХ ЧАСТИЦ
Физические основы метода. Регистрация частиц, возникающих в ходе ядерной реакции, позволяет непосредственно зафиксировать число актов взаимодействия нейтронов с ядрами в образце и тем самым определить эффективное сечение этого процесса. В самом деле, при облучении образца, содержащего п ядер, потоком нейтронов Ф число актов взаимодействия в 1 сек выражается обычным соотношением
А = паФ. (14.49)
Столько же, естественно, будет возникать ежесекундно и вторичных частиц (а-частиц, протонов или еще каких-нибудь частиц). Если рядом с образцом расположить детектор, способный регистрировать эти частицы, то число получаемых от этого детектора импульсов в 1 сек будет
а = епоФ, (14.50)
где е — полная эффективность регистрации. Если величины Ф и є известны, то отсюда легко найти неизвестную величину а.
Сравнение (14.40) и (14.50) показывает, что между методом активации и рассматриваемым методом измерений есть много общего. Как в том, так и в другом случае для абсолютного определения сечения необходимо знать абсолютные значения Ф и є, поэтому оба эти метода используются в основном для относительных измерений. Одним из наиболее существенных отличий метода регистрации сопутствующих частиц является то, что информация об акте ядерной реакции поступает непосредственно в момент самой реакции, а не спустя долгое время после нее. Это позволяет широко использовать при измерениях технику времени пролета во всех ее разновидностях. Кроме того, оказывается возможным измерять угловые и энергетические распределения вторичных частиц и соответствующие им дифференциальные сечения, что дает более богатую информацию об исследуемом явлении.
Проведение измерений с регистрацией заряженных частиц. Эффективные сечения реакций с вылетом заряженных частиц типа (.п, р), (п, а), деления и т. п. проще всего можно измерить с помощью ионизационных камер, газовых и сцинтилляционных счетчиков, различных трековых приборов. Особенно просто проводятся измерения в тех случаях, когда исследуемое вещество можно непосредственно ввести в рабочее тело детектора (в газ камеры, в фотоэмульсию или кристалл сцинтилляционного счетчика). При этом г очень близка к единице, и ее можно достаточно точно вычислить с помощью приемов, рассмотренных в гл. 10. Там же показано, что є можно оценить и для случая, когда исследуемое вещество нельзя ввести в рабочее тело детектора, но его можно изготовить в виде непосредственно примыкающего к детектору твердого слоя. Следует отметить, что в обоих указанных случаях при условии, что поток нейтронов известен, процесс измерения сечения сводится к про-
496- стому определению скорости счета импульсов и несложному расчету по формуле (14.50). Если поток нейтронов неизвестен и его трудно абсолютно измерить, то можно провести относительные измерения аналогично тому, как это делается при активационных опытах. При таких измерениях в качестве эталона удобнее всего применить 10B или 3He, так как они легко вводятся в состав рабочих смесей различных детекторов и имеют плавную энергетическую зависимость сечений в широком интервале энергий. Регистрация заряженных частиц при измерениях дифференциальных сечений реакций в настоящее время производится обычно с помощью полупроводнико-
