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

Рассмотрим

кратко

методы

группировки, которые по тем или иным

причинам еще не

нашли

практического применения.

Коэинец, Шапиро и

Штраних

(К о62) предложили группирователь,

Ііф« Группирование ионов осущ ествляется на

гребне

бегущ его

с посто­

янной

скоростью

Ііф

импульса напряжения,

высота

которого

со о твет ­

ству ет

приращению энергии ионов. В принципе.группировка

ионов осу­

щ ествляется при

Ііф

большем или меньшем начальной скорости

ионов U D.

фазовой скоростью

Ііф .

После

группирователя моноэнергетичный

пу­

чок

о стается

моноэнергетичный.

Пределы

группировки

ограничиваются

протяженностью фронта

волны (5 - 1 0 см ).

Авторы

считают,

что

можно достичь

степени сжатия не более

2 5 .

При больших

токах

должно

сказы ваться

кулоновское расталкивание.

И звестен другой

метод увеличения

интенсивности

импульса нейтро

нов,

предложенный

Шапиро

(Ша57)

в 1957

году и Девонсом (Д е 5 8 ).

Ф

тр он ов),

изогнутой

по винтовой

линии. Можно добиться

условий,когда

нейтроны, образовавшиеся

позднее, проходят более короткий путь до де

тек то р а . Таким

способом

можно

полунить увеличение

интенсивности

на два порядка.

Существенным

недостатком этого метода является

плохая геометрия источника нейтронов,что недопустимо

при постанов­

ке многих

экспериментов.

Гродзинс и др .

(Гр б 5а) предложили несколько

другой вариант

"пространственной"

группировки

нейтронов.

Пучок нейтронов разворачивается по прямой вдоль

наклонной

хеівен ско й Национальной лаборатории для

получения коротких имп;д

со в гемма-лучей (К э б І). На

р и с .24 показана мгновенная "фотографіи

, пучка в пространстве после

раскачивания

синусоидальным напряжеві

Р и с .2 4 .

Схема получения

коротких

импульсов

на

накловвой мишени

(К э б І).

ВВерху

показан

несфокусированный

пучок,

внизу - сфокусирована!

как на

р и с .2 4 6 .

Если мишень расположить

параллельно

Фронту пуч!

получены

импульсы длительностью порядка 0 ,1

нсек и использованы ді

изучения

возбужденных состояний с

временами жизни в наносекунда

области .

Аналогичный

метод описан

в работе

(К о 6 9 ).

Гродзинс

и др .

(Г р б 5 а ) предложили

расположить

мишень

не ш

лельно фронту,

как в

предидущем сл учае,

а

под углом

6

к нап|

Т и н к і і я

м и ш е н ь

"■•

Яиниэнкилімпіічегяие

с;-.рі/мпиривпнные нейтроны

I

t

‘

'

Монизнереетический пучок

положительных ионов

Вепти* ильная

МітроОление

т і і н к п я і ч і н и е н ь

движения

В - 90“

Данис

движения

пучка

(р и с .2 5 ) .

Если

линия

фронта

пучка со ставл яет угол

Ф

с этим

же направле­

нием

(о с ь

X ) ,

то нейтроны будут группироваться

по линии мишени при

условии:

Un

_

S L n Ф

(1 7 )

U p

~

S i n ( Ф - В)

гд е :

U n

и

U p

- скорости нейтронов и заряженных частиц.

Д ействительно,

при этой

скор ость "р азвер тки "

пучка заряженных частиц

по мишени

равна

скорости нейтронов в атом направлении,

и, таким об­

бытием сюда

нейтрона,

рожденного в нижней части мишени.

В более

общем

сл учае,

когда нейтроны вылетают под углом О

к пучку, группировка

осущ ествляется

при

условии

Un

SinФ-CDS(0 - Q)

Up ~

S i n ( 0 - 0 )

'

( I 8 )

В любом

случае угол вылета нейтронов постоянный и, таким обра­

зом, они

моноэнергетичны. В случае

Д-Д

реакции с

энергией дейтронов

0 ,5 - 1 0 Мэв

и

Q =10°

угол

Ф

изменяется в пределах

1 0 - 3 0 ° . Для

реакции

І _ і( р ,г і )

и

Б

=90°при

изменении

энергии протонов

в пределах

2 - 3 ,2

Мэв,

угол

Ф

изменяется от 170° до

1 5 0 °,

то есть

фронт почти

параллельный падающему пучку. Коэффициент сжатия

авто ­

ры предлагают определять по

отношению длительности протонного им­

пульса до

группировки

к

длительности

нейтронного

импульса в

д етек ­

торе ,

П редлагается

конкретная схема

эксперимента. Для реакции

L I (р,гі)

можно получить коэффициент

сжатия

равным

3 0 . Для

предварительного

увеличения

числа частиц

в импульсе предлагается использование клметро

ной группировки.

Для

этого рассмотрены способы компенсации энер­

гети ческо го

разброса в

пучке, вводимого клистронной группировкой.

Комбинация

методов

дает

увеличение коэффициента сжатия до 3 3 0 . В

- 55

-

принципе,

дополнительное

использование магнитна

йодли

монет повы­

сить это

значение.

Однако

эти идеи

предложены применительно к

идеализированному

м уча» и не

учитывает

ряда о бсто я тел ьств, существенных

при практи­

гии

нейтронов необходимо менять энергив заряженных

частиц,напряже­

т е

и частоту раскачки, угол наклона миаени и т . д .

Тем не менее реализация вышеизложенных идей, в

принципе, может

§ 5 . Источники с

естественной ыодуляцией пучка.

Для спектрометрии быстрых нейтронов по времени пролета кроме

вышерассмотренных источников нейтронов используется и другие.

Широкое приыенение нашел циклотрон, имевший естественную л о д у -

ляцнв пучка. Длительность импульса на выходе может быть І-Э нсек

в зависимости от настройки (режима работы) ускорителя, а период

повторения не более

5 0 -1 0 ^ н сек . Указанные параыетры так связаны с

работой самой установки, что их трудно

контролировать.

Это являете»

недостатком, так как при необходимости

получить больший

период

по»

горения соответствувщ ая часть

импульсов

удаляется дополнительными

отклонявшими пластинами.

При

этом коэффициент

использования пучка

резко п адает.

Оригинальная система

"группировки

отклонением" применена

в

Карлсруэ для изохронного циклотрон? на

50

Мэв

(Ч е 6 8 ). Симеиа

со сто ­

ит из двух пар отклонявших пластин. Одна

пара

распололіена вйзязи