Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Очевидно, что по разрешению данный метод во много раз уступает методу времени пролета, однако по интенсивности он имеет значительные преимущества, что предопределяет возможность его использования для целого ряда измерений. При этом из табл. 14.1 следует, что наиболее успешно метод может применяться в интервале энергий от 1 эв до 20—30 кэв. Для повышения верхней границы данного интервала можно применить источники, дающие нейтроны с энергией ниже первого уровня свинца, чтобы уменьшить влияние
Таблица 14.1
Энергетическое разрешение при измерении сечений в свинцовом кубе
Энергия
нейтро- Разреше-
нов, ние, %
кэв
30 61
10 36
1 16
10-3 26
504- неупругого рассеяния. К сожалению, такие источники имеют гораздо меньшую интенсивность, чем источники более быстрых нейтронов, основанные на использовании (d, п)-реакции, поэтому их использование привело бы к потере основного преимущества метода.
Спектрометр по времени замедления в свинце Физического института им. П. Н. Лебедева. Первая установка, в которой был осуществлен изложенный метод спектрометрии нейтронов, была создана группой физиков под руководством Ф. Л. Шапиро. Эта установка представляет собой свинцовый параллелепипед со сторонами 2 X 2 X 2,3 м (общий вес свинца около 110 T) с двумя каналами. В одном из этих каналов находится мишень нейтронного генератора (рис. 14. Ї 2), работающего на реакции 3H (d, пу Не, другой канал предназначен для размещения счетчика, регистрирующего у-излучение, возникающее при захвате нейтронов в образце, который изготовлен в виде цилиндрического чехла, надеваемого на счетчик.
100
t
сГ
ъ 1,0
'о 1 10 W2 10і 10* Е,эд
Рис. 14.13. Зависимость сечения захвата нейтронов ядрами вольфрама от энергии, измеренная с помощью спектрометра по времени замедления в свинце: черными и светлыми кружками показаны результаты двух серий измерений с образцами различной толщины. Для сравнения крестиками показаны результаты других работ и пунктиром — изменение сечения по закону 1/и
Нейтронный генератор ускоряет дейтоны до 300 кэв при токе в импульсе около 3 ма. Эти параметры обеспечивают интенсивность рождения нейтронов примерно 3 • IO11 нейтрон/сек, что при длительности импульса около 2 мксек обеспечивает появление около 6 • IO5
Рис. 14.12. Схема спектрометрі по времени замедления нейтронов в свинце:
1 — ускоритель; 2 — счетчик; 3 — образец; 4 — свинец
505- нейтронов за одну вспышку. Частота следования вспышек может меняться в широких пределах, но не должна превышать 1650 гц, так как при этой частоте интервалы между вспышками равны времени замедления нейтронов до энергии 0,5 эв, поэтому при больших частотах появляются рециклические надкадмиевые нейтроны.
Результаты измерений с помощью данной установки сечения захвата нейтронов ядрами вольфрама приведены на рис. 14.13. Хотя спектрометры, работающие по методу времени пролета, обладают более высоким энергетическим разрешением, простота и высокая эффективность свинцового куба делают его весьма удобным прибором, что подтверждается выполненными с его помощью многочисленными успешными измерениями.
Список литературы
1. Юз Д. Нейтронные исследования на ядерных котлах. Пер. с. англ. M., Изд-во иностр. лит., 1954.
2. Власов Н. А. Нейтроны. Изд. 2, M., «Наука», 1971.
3. Физика быстрых нейтронов. Под ред. Дж. Мариона и Дж. Фаулера. Т. 2. Эксперименты и теория. Пер. с англ. M., Атомиздат, 1966.
4' Бекурц к., Виртц к. Нейтронная физика. Пер. с англ. M., Атомиздат, 1968.
5. Радиационный захват быстрых нейтронов. M., Атомиздат, 1970. Авт.: Стависский Ю. Я., Абрамов А. И., Ваньков А. А., Кононов В. H., Малышев А. В., Толстиков В. А., Шапарь А. В. ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ДЕТЕКТОРЫ ПРЯМОГО ЗАРЯДА (ДПЗ)
Существует область применения детекторов нейтронного потока, отличающаяся жесткими требованиями к ним; способностью к длительной работе пр.і высоких температурах (до 700° С), высокой избирательностью по отношению к у-квантам, линейный отклик в широком диапазоне изменения нейтронной¦
потока, небольшой размер, легкость интерпретации полученных данных. Таким требованиям должны, в частности, удовлетворять детекторы системы контроля за нейтронным потоком в энергетических и исследовательских реакторах.
В последнее время широкое применение во внутриреакторных измерениях, где нейтронные потоки достигают значений IO13 нейтрон/(см? ¦ сек) и выше, находят детекторы, в которых регистрируется заряд, переносимый возникшей в результате поглощения нейтрона первичной частицей. Это — детекторы прямого заряда (ДПЗ). Поясним принцип их работы. Поместим в нейтронный поток цилиндрическую камеру с диэлектриком между электродами. В результате поглощения нейтронов некоторые ядра становятся радиоактивными и излучают заряженные частицы, в основном — электроны, в процессе последующих радиоактивных превращений. Проследим за этими частицами (рис. П.1). Частица а проходит через слой изолятора в направлении от центрального электрода к оболочке и переносит электрический заряд между этими электродами. Аналогична судьба частицы в, возникшей в материале оболочки и идущей в направлении к центральному электроду. Частица б, возникшая в центральном электроде, и частица г, возникшая в оболочке, не проходят сквозь слой изолятора из-за малой энергии этих частиц. Если правильно выбрать тип материала и геометрические размеры деталей, то окажется, что суммарный заряд, переносимый, например, в направлении от центрального электрода к оболочке, будет во много раз превосходить суммарный заряд, переносимый в противоположном направлении. Если теперь один из электродов заземлить, а другой включить на нагрузку, то через детектор потечет ток, пропорциональный нейтронному потоку. Аналогичная картина получится и при замыкании электродов накоротко. Пусть сечение поглощения нейтронов в ядрах материала центрального электрода на несколько порядков превосхо-
