Файл: Гуртовой М.Е. Вопросы физики быстрых нейтронов. Спектрометрия быстрых нейтронов по времени пролета.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 26.07.2024

Просмотров: 109

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

TJ

59.1

cbMg

П9дУ

МВССО УССР

КИЕВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Т. Г. ШЕВЧЕНКО

М.Е. ГУРТОВОЙ, Б. Е. ЛЕЩЕНКО, В. И. СТРИЖАК

ВО П Р О С Ы Ф И З И К И

БЫ С Т Р Ы Х

НЕЙТРОНОВ

1

ИЗДАТЕЛЬСТВО КИЕВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

Киев -1973

МВССО УССР

Киевский ордена Ленина государственный университет им.Т.Г.Шевченко

М.Е.ГУРТОВОЙ, Б.Е.ЛЕЩЕНКО, В.И.СТРИІАК

ВОПРОСЫ 8 » ФИЗИКИ БЫСТРЫХ

НЕЙТРОНОВ

СПЕКТРОМЕТРИЯ БЫСТРЫХ ҢЕЙТГОНОВ ПО ВРЕМЕНИ ПРОЛЕТА

ИЗДАТЕЛЬСТВО КИЕВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

Киев - 1973

Г о с . публичней

К&ѴЧНЭ - ТѲХНМЧв 'КЙ Я

библиотека СССР

Э К З Е М П Л Я Р

ЧИ ТА Л ЬН О ГО З А Л А

Ответственный редактор - проф.В.И.СТРИЖАК

Корректор Максименко

М.

 

Звк.№ 3354.Подписано к початл

19 /6 -7 3 г . БФ 07401.

Тираж

200 эко .С б'ем

Зп.л.

Учебная типография КГУ, Б.Шевченко, і 4.

г,Киеа-і973г,

М.Е.Гуртовой, Б.Е'.Лещенко.В.И.Стрижак

СПЕКТРОМЕТРИЯ БЫСТРЫХ НЕЙГРОЮВ ПО ВРЕМЕНИ ПРОЛЕТА

СОЛЕРІАНИЕ:

 

 

 

 

 

 

 

,

 

Введение......................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

3

ГЛАВА Г.

Источники нейтронов для спектрометрии по времени

 

 

пролета.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§1.

Метод сопутствующих частиц. Простое прерывание

пуч­

 

 

ка ................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

7

§2.

Клистронный метод

группировки ионов . . . . .

 

13

§3. Группировка при помощи фокусирующего магнита .

.

46

§4. Другие методы

группировки . . . . . . . .

 

51

§5.

Источники

с естественной модуляцией пучка . . .

 

55

ГЛАВА П. Измерение коротких временных интервалов.

 

 

§1.

Измерение

временных интервалов

.

,

 

 

60

§2,

Выделение

измеряемого интервала

 

.............................

 

65

 

§3.

Вспомогательная

электроника

 

. . . . . . .

 

72

§4. Преобразователь

"время-амплитуда"

с автоматической

 

 

защитой измерительных цепей от больших загрузок

.

74

ГЛАВА Ш. Использование спектрометров

по

времени

пролета для

 

 

изучения

рассеяния

нейтронов

с

энергией

14 Мэв .

 

§1. Применение метода

времени пролета

для

временной се­

 

лекции- ...............................................................................

 

 

 

 

 

 

 

.

81

§2. Изучение ядеряых температур

....................................

 

 

 

.

83

§3. Изучение рассеяния нейтронов на отдельных уровнях

93

ЛИТЕРАТУРА...............................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

Г32

V

V -

 

,-4

s

В В Е Д Е Н И Е

Исследование взаимодействия частиц с ядрами монет дать ценную информацию о механизме ядерных реакций, а также о применимости тех или шщх модельных представлений о структуре ядер и свойствах их возбужденных состояний. Для этих целей наряду с протонам,дейтрона­ ми, а-частицами и др. весьма подходящей зондирующей частицей явля­

ется нейтрон, так как отсутствие электрического заряда у него позво­ ляет изучать ядерное взаимодействие в чистом виде. Однано , до не -

давнего

времени

получение достаточно

полной

и точной

информацию

 

было осуществимо лишь в области

энергий

нейтронов,

не превышаю­

 

щих несколько

килоэлектронвольт

. Аналогичные исследования в об­

 

ласти более высоких энергий связаны с рядом технических

и принципи­

альных

трудностей,

специфичных для измерений

с нейтронами

, поэтому

большинство экспериментов проводилось с использованием заряженных

 

частиц.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

последние годы большое число работ было посвящено

разработ­

ке спектрометров быстрых нейтронов. Однако ,в связи с трудностями

 

создания таких

спектрометров, значительная

часть

работ

содержит

 

Дольше

методических предложений.чем конечных

результатов. Существен­

ный успех был достигнут при использовании в спектрометрии-

быстрых

 

нейтронов метода времени пролета , ранее применявшегося только для

 

нейтронов с

энергией, не

превышающей

несколько

килоэлектронвольт.

Этот успех стал возможен в результате успешного развития

 

импульс

-

ной наносекунпной техники

и создания

импульсных

ускорителей, ис

-

пользуемых в качестве источников нейтронов.

 

 

 

 

 

 

Идея метода • состоит в измерениивремени пролета нейтроном

 

расстояния

L

от источника до детектора. Принципиальная

схема

 

спектрометра быстрых нейтронов по времени пролета показана

на

 

рис. I .

Расстояние

L

обычно

называют

"пролетным расстоянием

 

или "базой"

спектрометра.

Временное распределение

иѵпулвов накаплива-

-ц -

етоя в саотеыѳ регистрации.Нуль временной шкалы, как правило,опреа»-

ляется по положению пика от

j - лучей, или по нейтронному пику,

соответствующему упругому рассеянию нейтронов на образце .Канал от­

бора обычно используется для установки энергетических порогов ре­

гистрации .улучшения характеристики спектрометра, запрета регистра­ ция частиц другого сорта или g - квантов. Конкретные схемы спектро­

метров, кроме вышеуказанных, могут иметь такие дополнительные узлы.

Выбор схемы,

в каждом отдельном случае, вашсит

от поставленной

за­

дачи и способа ее решения.

 

 

 

 

Метод времени пролета допускает прямую интерпретацию результа­

тов и позволяет быстро получать весьма точные

результаты, Зто

наи­

более прямой метод определения энергии нейтронов. Время пролета

 

связано о энергией нейтрона и величиной пролетного расстояния

 

следующим воотношеннеы

 

 

 

 

 

t (нсек) «= 72,3

■L (ы)

^

 

 

' п

т

е т

 

 

Из (I) следует, что времена пролета

быстрых нейтронов очень малы.

Например, для

снятия спектра нейтронов с энергией 15 Мав с разре­

шающей способностью АЕ/Е = 2 Дt / t

= 3%

необходимо иметь

&

спектрометр с разрешающим временем 3 нсек при базе 10 метров.Разре­

шающая способность спектрометра по времени

A t

определяется или

по ширине прямого пучка нейтронов

или

по

ширине пика от g -лу­

чей, испускаемых образцом,

 

 

 

 

 

Разрешающая способность по энергии выражается Формулой

ДЕ/Е СО =

2.В

Ш І ііУ - М

(нсек)

,

 

 

U

M)

 

 

 

Временной разброс

At

зависит

от

длительности нейтронных

импульсов, временных свойств детектора

нейтронов,

разрешающего

времени электроники, точности и стабильности привязки к стартовом импульсам. Он опреиеляется квадратным корнем из оуммы квадратов

5

Рис.I. Принципиальная схема спектрометра быстрых нейтронов по времени пролета.

- б -

перечисленных составляющих.

Основные усилия при разработке техники экспериыента были сконцентрированы на решении двух задач: а) уменьшении временного разброса ДІ , б) увеличении интенсивности нейтронного потока в

импульсе. Необходимость увеличения интенсивности связана с тем,

что , как видно из формулы (2 ), при использовании метода времени

пролета можно получить сколь угодно высокую разрешающую способ­

ность проотым увеличением пролетного расстояния. Это явяяѳтоя су

щественным преимуществом метода времени пролета перед другими ые

і

тодами нейтронной спектрометрии. Однако при увеличении базы квад ратично падает эффективность спектрометра, чем и вызвана необхо­ димость увеличения интенсивности нейтронного потока в импульсе.

Практические достижения и теоретические обоснования метода времени пролета в области быстрых нейтронов до I960 года подроб­ но изложены в обзорах Б.В.Рыбакова н В.А.Сидорова (Ры5Ѳ)* и Да.Нейлера и В.Гуда (ФибЗ). Поэтому имеет смысл остановиться

только на новых методических разработках или усовершенствованиях появившихся после вышеупомянутых работ как по источникам нейтро­ нов, так и по другим узлам спектрометров.

* Ссылки на цитируемую литературу даются по первым двум буквам фамилии первого автора и года опубликования отатьн, В случае

более чем одной работы о одинаковым индексом добавляется буква в алфавитном порядке.

ГЛАВА I .

ИСТОЧНИКИ НЕЙТРОНОВ ДЛЯ СПЕКТРОМЕТРИИ

 

ГО

ВРЕМЕНИ

ПРОЛЕТА.

 

§ I .

Метод

сопутствующих частиц .

Простое

 

прерывание

пучка.

 

В измерениях

по времени пролета источники

нейтронов в принци­

пе могут работать как в непрерывном режиме, так и в импульсном. Предпочтительнее получение импульсных нейтронных пучков, потому

что в этом олучае, как будет показано ниже,

можно получать

д о ста ­

точно короткие импульоы нейтронов о большой

интенсивностью

в им­

п ульсе.

 

 

Несмотря на это, в последнее время появилось много работ о использованием нейтронных генер атор ов, работающих в непрерывном

режиме. В таких спектрометрах для установления момента вылета ней­ трона попользуется регистрация сопутствующих чаотнц . Если для по­

лучения

нейтронов

используется реакция

T (d ,n )H e *

или

D (d ,ri)H e5

в которых кроме нейтрона образуется только одна заряженная

частица,

то можно

однозначно выделить в

пространстве

узкий

конус

"рабочих” нейтронов, куда и помещается иооледуемый образец.Н аправ­ ление конуоа и телесный угол определяются кинематическими соотно­

шениями иопользуемой реакции и размерами детектора сопутствующей I

чаотицы. Использование "электронной" коллимации нейтронного пучка

позволяет резво понизить требования

к защите детектора от фоново­

го излучения (см .н а п р .Б о б 5 ^ С и 6 7 ).

Напомним, что хорошая защита

детектора от нейтронов выоохих энергий п редставляет собой доволь­ но сложное по конструкции и громоздкое сооружение (Ф ибЗ).Времен­

ное

разрешение,

достижимое на

таких спектром етрах, д о сти гает I

нсек

и,

в

основном,

ограничивается

овойотвами детекто р а . В настоящее

 

время

известно несколько спектрометров тако го типа, на которых

ве ­

дутся

физические исследования

(Клб4,М абб,Боб5,Дж 67).И х основным

 

недостатком является низкая эффективность. И з-за быстрого роста

 

Смотрите также файлы