Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
л*
67 Спектр нейтронов такого источника практически совпадает со спектром нейтронов Po — а — Ве-источника. Число у-квантов с энергией 4,45 Мэв, испускаемых на один нейтрон, такое же, как и у полониевого источника; кроме того, на один нейтрон испускается около трех у-квантов меньшей энергии. Спектр нейтронов Pu — — а — Ве-источника приведен на рис. 3.1. Заметны максимумы, обусловленные тем, что остаточное ядро 12C может оставаться в основном и возбужденном состояниях.
Рис. 3.1. Энергетическое распределение нейтронов, которые испускаются из источников, изготовленных из смеси Be и 239Pu и смеси В и 239Pu
Хотя уровни ядра 12C отстоят друг от друга достаточно далеко (первый при энергии 4,43 Мэв, а второй при энергии 7,6 Мэв), спектр нейтронов сплошной, что объясняется двумя причинами: 1) остаточному ядру в реакции можно передать разную кинетическую энергию в зависимости от угла вылета нейтрона относительно движения а-частицы и 2) а-частицы, вступающие в реакцию, имеют разные энергии в зависимости от расстояния, которое они прошли от места возникновения до точки, где произошла реакция. Спектр нейтронов источника Ra — а — Be весьма похож на спектр источника с 239Pu,
68 хотя в первом случае некоторое количество нейтронов малых энергий испускается в (у, п)-реакции, а максимальная энергия нейтронов несколько больше, так как один из продуктов распада радия испускает а-частицы с энергией 7,7 мэв.
Кроме Be для получения нейтронов применяют и другие легкие элементы, например В. На обоих стабильных изотопах 10B и 11B идут (а, я)-реакции, причем реакция на 11B дает большую часть нейтронов в естественной смеси изотопов В. Спектр нейтронов имеет менее сложную форму, чем спектр нейтронов из реакции с Be (см. рис. 3.1), а выход несколько меньше.
Гамма-излучение, сопровождающее ?-распад ядер, можно использовать для получения нейтронов в (7, п)-реакции, облучая только два ядра: Be и D, энергии связи нейтрона в которых равны соответственно 1,67 и 2,23 Мэв. У остальных ядер энергия связи нейтронов больше 6 Мэв, а ?-источников, распад которых сопровождался у-квантами с такой энергией, не существует.
В (у, я)-реакции на Be и D энергия вылетевшего нейтрона однозначно задается энергией реакции, энергией у-кванта и углом между направлением вылетевшего нейтрона и у-кванта. Энергия нейтрона En связана с энергией у-кванта Ev очевидным образом:
En = Ev — Bn — Eя 0, (3.4)
где Bn — энергия связи нейтрона; Ея ь — энергия ядра отдачи. Из-за малого импульса у-кванта энергия нейтрона не сильно зависит от его угла вылета. Так, при Ey = 2,76 Мэв в реакции на D нейтроны испускаются в интервале (265+33) кэв, а на Be — (969+ +5) кэв.
При изготовлении фотонейтронных источников в сферу из Be или D2O помещают источник у-излучения. Чтобы получить заметное число нейтронов, толщину сферы нельзя делать очень малой, и, следовательно, энергия нейтронов из такого источника описывается некоторым распределением, форма которого определяется, во-пер-вых, тем, что угол вылета нейтрона не фиксирован относительно направления у-кванта, во-вторых, рассеянием у-квантов в самом источнике и изменением их энергии и, в-третьих, рассеянием нейтронов в источнике. Число нейтронов с энергией, меньше основной, зависит от размеров источника и составляет несколько процентов от полного числа. С фотонейтронными источниками можно получать почти моноэнергетические нейтроны с энергиями от десятка килоэлектронвольт до 1 Мэв. Существенный недостаток таких источников большой у-фон. Даже в лучшем случае число у-квантов, выходящих из источника, больше чем в IO3 раз превышает число нейтронов.
Появление в последнее время в заметных количествах спонтанно делящихся трансурановых элементов позволяет изготовлять стандартные источники нейтронов с известной абсолютной активностью.
Особенно удобен изотоп 252Cf, период а-распада которого 2,55 года. Нейтронная активность равна 2,5-IO6 нейтрон