Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Более высокую степень поляризации (без потери Jj Интенсивности) можно получить, используя железо, обогащённое изотопом 64Fe. Недостаток метода — ограниченность энергетнч. диапазона, т. к, в области резонансных нейтронов метод неэффективен. В случае ультрахолодних нейтронов (УХН) в качестве поляризаторе можно применять тонкую намагниченную ферро-магй. плёнку. Один из компонентов пучка будет испытывать полное отражение, а второй пройдёт через плёнку (CM. Нейтронная оптика).
Для поляризации нейтронов используют также пропускание поляризов. пучка нейтронов через поляризов. ядерную мишень (см. Ориентированные ядра). Нкнб. эфф. поляризатором является поляризов. водородная мишень (Ф. Jl. Шапиро, 1964). При этом можно достигнуть широкого диапазона энергии — от хо-лддных нейтронов до Jn ~ 100 кэВ.
Моиохроматич. П. н. получают методом дифракции Нейтронов на намагниченных ферромагв. монокрис-
таллах. Создавая условия, при к-рых амплитуды ядерного и магн. рассеяний нейтронов равны по абс. величине, суммарную амплитуду рассеяния для одного нз компонентов падающего на кристалл пучка нейтронов делают равной 0. В дифракции участвует др. компонент, поэтому дифракц. пучок оказывается практически полностью поляризованным: P ~ 0,98 (см. Магнитная нейтронография).
Метод полного отражения. Взаимная компенсация амплитуд ядерного и магн. рассеяний нейтронов лежит также в основе метода получения П. н. путём полного отражения от намагниченных ферромагн. зеркал. Еслн Ья и bw — ядерная и магн. длины рассеяния нейтронов (длины рассеяния отличаются от амплитуд знаком), то можно показать, что длина маги, рассеяния равна
н
S п
(10)
где Bs — индукция насыщения, H — намагничивающее поле, Jn — энергия нейтронов, Я — длина волны нейтронов в вакууме, N — число ядер в единице объёма рассеивателя. Показатель преломления на границе вакуум — вещество зависит от суммарной длины рассеяния Ь = Ьн •+¦ Ьы:
в±=1— ХаЛ^(&я“Ь^м)/2л==1— 2я I^nl
Верхний знак соответствует случаю параллельности направлений H и спина нейтрона, нижний — антгша-раллельностн. Критич. угол полного отражения нейтронов, падающих на зеркало, равен
®кр—V^2(l п) =Y-
j і .B1 -=-Ья± Ifin,
H
& п
(12)
Если Ья, то, согласно (11) и (12), полное отражение возможно лишь для одного спинового компонента — отражённый пучок будет поляризован параллельно направлению намагничивания зеркала. Как и в случае дифракции, метод полного отражения позволяет получить высокую степень поляризации пучка нейтронов.
Для транспортировки пучков от нейтронного поля-рйзатора к мишени используют т. и. ведущие магн. поля (м а г в и т о п р о в о д ы), в к-.рых обеспечивают выполнение условия адиабэтичности » о> (см. вы-
ше). При помощи таких полей можно изменять пространств-. ориентацию P без потери степени полярнзацнн Р: На пр., вертикальное направление P можно перевести в горизонтальное или наоборот.
ПолярнзующиЙ вейтроновод. Метод полного отражения нейтронов используется для создания поляризующих нейтро Br'О в O-д о в (достаточно сделать поляризующим лишь один участок иейтроновода). Испытывая полное отражение от внутр. стенок нейтроновода, ¦ пучок нейтронов транспортируют на большие расстояния от источника нейтронов (ядерного реактора). Прн полном отражении нейтронная волна проникает внутрь материала стеики на очень небольшое расстояние, ввиду чего поглощение нейтронов сказывается слабо. Потерн тепловых нейтронов при транспортировке ПО зеркальным Phci I4 Поперечное сече-нентроноводам составляют ок. ниє одноканального по-1% на 1 погонный метр, что ляризующего нейтроно-позволяет изготовлять нейтро- ТОрОМу распространяют-НОВОДЫ длииои до 100 м. ся нейтроны (ширина
Однощелевой (одноканаль- 8 mmK 3 — зеркальный ный) поляризующий нейтроно- в а к у"у мный^н ожух; о ~ вод (рис. 1) отличается от ООЫЧ- Котировочное ОКНО.
71
ПОЛЯРИЗОВАННЫЕ
ПОЛЯРИЗОВАННЫЕ
72
ного нейтроновода тем, что на отражающую нейтроны стеклянную поверхность 3 методом распыления нанесён слой Co—Fe (сплав). Он легко намагничивается до насыщения и обеспечивает равенство величин магнитной и ядериой амплитуд рассеяния bw = Ья. При этом полное внутр. отражение возможно только для одного спинового компонента. Чтобы уменьшить влияние отражения нейтронов др. спинового состояния от стеклянной основы, иа нес нанесён поглощающий подслой. Степень поляризации P достигает 97%.
Секция многощелевого (многоканального) поляризующего нейтроиовода (рис. 2) содержит пакет тонких стеклянных пластин 3, покрытых с обеих сторон слоями
Рис. 2. Сечение многоканального поляризующего нейтроиовода: 3 — пакет тонких зеркал, прижатый прокладками к базовой пластине; Ii — винт, изгибающий пластину.
при включённом флнппере (/ = 1), то имеет место соотношение
H
Поляри- "Ч Ii о Анали-
затор f-Q I или I /-O затор
j /*0 J
I Детектар|
PlP, =-
R-I
1 — Д(1-2/)
Д-1
д+г
(13)
Здесь Я = ///' наз. поляризационным отношением.
Вместо флиппера можно использовать устройство, к-рое полностью деполяризует пучок нейтронов, в этом случае / = 1I2. В качестве деполяризатора обычно применяют ненамагниченную железную фольгу (шим). Неупорядоченность направлений намагниченности доменов в шиме н соответственно направлений спиновой прецессии приводит к полной деполяризации пучка нейтронов при толщине шима 0,1—0,3 мм.
