Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Абрамов А.И. -> "Основы экспериментальных методов ядерной физики" -> 32

Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.

Абрамов А.И. , Казанский Ю.А., Матусевич Е.С. Основы экспериментальных методов ядерной физики — М.: Атомиздат , 1977. — 528 c.
Скачать (прямая ссылка): osnoviexperementalnihmetodovyader1977.djvu
Предыдущая << 1 .. 26 27 28 29 30 31 < 32 > 33 34 35 36 37 38 .. 232 >> Следующая


15 Е„,Мэд

Рис. 3.3. Энергетическое распределение нейтронов из литиевой мишени, облучаемой дейтонами с энергией 21,5 Мэв, вылетевших под различными углами к направлению пучка дейтонов. Толщина мишени больше пробега дейтонов в ней

74 500 Мэв оно около трех для ядер с Л =50 и порядка восьми—десяти для ядер с/1 и 100. Энергетическое распределение испарительных нейтронов удовлетворительно описывается формулой (3.8) с температурами Ttt 1 -f-З Мэв. На рис. 3.2 показан спектр нейтронов, вылетевших из свинцовой мишени в направлении пучка первичных протонов с энергией 150 Мэв.

Угловое распределение каскадных нейтронов резко анизотропно, большая часть их вылетает под малыми углами к пучку протонов. Приближенно можно считать, что испарительные нейтроны испускаются изотропно. Напомним, что синхроциклотроны работают в импульсном режиме, что и позволяет использовать их в качестве пульсирующих источников нейтронов для систем, работающих по принципу времени пролета.

Получение моноэнергетических нейтронов в реакциях с заряженными частицами. Для этих целей используются (р, п)- и (d, п)-реакции на легких ядрах. Необходимое условие генерации нейтронов в узком энергетическом интервале заключается в малом разбросе по энергии пучка заряженных частиц, инициирующих реакцию. Поэтому широкое применение в качестве источников заряженных частиц для получения нейтронов нашли электростатические ускорители типа ускорителей Ван-де-Граафа.

Чтобы получить основные характеристики нейтронного источника, т. е. зависимости числа и энергии вылетевших нейтронов от угла вылета и от энергии ускоренных частиц, необходимо учитывать не только свойства самой реакции, но и кинематические соотношения между налетающей частицей, ядром-мишенью, вылетевшим нейтроном и остаточным ядром, вытекающие из законов сохранения энергии и импульса.

Общие свойства реакций с образованием одного нейтрона. Законы сохранения импульса и энергии позволяют сделать во многих случаях важные выводы об энергетических и угловых соотношениях между продуктами реакции, не анализируя детально механизм конкретной реакции. Наиболее просто такие соотношения получаются, если неупругие столкновения рассматривать в системе отсчета, в которой суммы импульсов частиц до и после распада равны нулю, т. е. в системе центра инерции, а затем перейти к соотношениям в лабораторной системе отсчета, в которой импульс ядра-мишени равен нулю.

Рассмотрим реакцию, в которой налетающая частица с массой Tti1 и энергией E1 сталкивается с частицей массой т2, находящейся в покое. В результате образуются ядро с массой т3 и энергией E3 и нейтрон с массой тп и энергией En.

Будем обозначать характеристики частиц в лабораторной системе буквами без штрихов, например v71 —• скорость нейтрона, а в системе центра инерции — со штрихом, например 0' — угол вылета нейтрона по отношению к направлению движения общего центра инерции. Получим минимальное значение кинетической энергии, при которой возможно протекание реакции данного типа. Обозначим

75 Q внутреннюю энергию, выделяемую при реакции. Очевидно, что Q — (mi + mJ — {тз + тп), где массы выражены в энергетических единицах. Если Q>0 (реакция экзотермическая), то реакция энергетически возможна при любой, даже нулевой кинетической энергии налетающей частицы. Если Q < 0 (реакция эндотермическая), то для протекания реакции необходимо, чтобы налетающая частица имела определенную кинетическую энергию. Минимальное значение кинетической энергии налетающей частицы в лабораторной системе координат, при которой возможно протекание данной реакции, называется энергетическим порогом реакции Ellov. Найдем -Enop, для этого рассмотрим систему центра инерции. Законы сохранения импульса и энергии в этой системе:

Pi + р2 = 0; I

Рз + Pn = 0; (3.9)

El + EO +Q= Ез + Ei)

Легко получить, что

Е'п = [Е{ Im1 + т2)!т2 4- Q]msf(mn + m2). (3.10)

Для протекания реакции необходимо, чтобы Е'п не была отрицательной. Минимальное ее значение равно нулю, т.е. условие протекания реакции:

El > — HiiQI (/Ti1 + т2). (3.11)

Перейдя к лабораторной системе координат, в которой

El = т, (V1 - vcy/2,

где Vc — скорость движения центра инерции частиц т1 и т2, равная V1Hi1Km1 + т2), получаем

El = ImJim1 + т2)]2Е1. (3.12)

Подставляя El в формулу (3.11), находим условие протекания реакции

E1 > —К + m2)Q!m2 (3.13)

и энергетический порог реакции

E JJQp == ~~(тг + т JQfmi. (3.13а)

Скорость нейтрона в лабораторной системе связана с его скоростью в системе центра инерции очевидным соотношением Vn = — Vc + Vn, а ее абсолютное значение можно найти из уравнения

Vfl = V2c + v'n + 2ис v'n cos 0', (3.14)

где 0' — угол вылета нейтрона по отношению к направлению движения налетающей частицы тх. Это уравнение можно представить графически с помощью диаграммы, изображенной на рис. 3.4

76 Скорость vn определяется вектором, который проведен в какую-либо точку окружности с радиусом v'n из точки Л, отстоящей от центра окружности на расстоянии vc. В первом случае при vc <Z < Vn (см. рис. 3.4, а) нейтрон может вылететь под любым углом 0, BO втором — При V. > v'n только в переднюю полусферу под углом 0, не больше чем 8маис, определяемым равенством
Предыдущая << 1 .. 26 27 28 29 30 31 < 32 > 33 34 35 36 37 38 .. 232 >> Следующая
Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed