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

-

56 -

центра ускорителя и формирует ионные сгустки длительностью

в несколь

ко микросекунд (каждый из которых состоит примерно из

50 сгу ст к о в

микроструктуры), с частотой повторения 20 кгц .

Вторая пара отклоняющих пластин располагается на некотором

среднем радиусе и служит

для одновременного отклонения

всей

серии

с гу с т к о в микроструктуры

на нейтронную мишень, расположенную

выше

медианной плоскости циклотрона. При этом каждый из 50

сгу ст к о в

увеличение

интенсивности

примерно в

50

раз

(число

сгу ст к о в микро­

структуры

в серии) до сти гается за

счет

отказа от

м оноэнерге-

тичнооти ионов, бомбардирующих мишень. Но, поскольку циклотрон

используется

как "белый"

источник нейтронов,

этот

дополнительный

энергетический

разброс

несущ ественен

. Полная

длительность импуль­

са нейтронов составляла

I- н се к . Нейтроны

получались

на

толстой

ура­

новой мишени. Интегральный поток равен

5 .1 0 % е й т р о н о в /см ^ .се к

при

пороге регистрации 250 кэв на б азе 57

метров.

Ускоритель используется в спектрометре

при

энергиях нейтронов

от нескольких

сотен килоэлектронвольт

до

30

Мэв.

Планируется у в е ­

личить длину пролета до ІѲО м, а часто ту повторения

до

200 к гц .

Развитие

наносекундной техники,

многоканальных

анализаторов и

быстрых нейтронов

фазотроны

и линейные ускорители.

Рейнуотер и др .

(Р э 6 4 )

сообщают о нейтронном спектрометре с

базой

200 м. Максимальная энергия протонов на выходе фазотрона

350 Мэв,

эффективная

длительность

импульсов 20 н се к . При среднем

токе

0 ,4

мка сгу сто к

содержит 4 . ІО1® протонов.

В р езул ьтате

реакции .со

свинцовой мишенью на один протон выле­

тают

несколько

нейтронов,

энергия

которых со о тветству ет наковел -

водит

спектр в область

0 -1 0

Мэв. В одном импульсе длительностью

20 нсек содержится около

ІО1*

нейтронов,

что

со о тветству ет мгно­

венной

интенсивности

5 .1 0 *® н е й тр /сек . Чтобы

уменьшить ослабление

пучка

нейтронов при

б азе

200

м на пути

нейтронов располагались* бал­

высоких

энергий

из реакции

( р ,п )

. Режим работы

ускорителя по­

добран

та к ,

что

длительность импульса уменьшена до 2

н се к . Исполь­

зуемую

базу

30

м

планируется увеличить до 100 м. после увеличения

интенсивности.

В

настоящее

время интенсивность около

108 п ротон ов/сек.

Толчком

для

использования метода времени пролета на линейных

ускорителях

послужило желание перекрыть резонансную

о бласть.П осто ­

электронов

(П еб9)

имеет

следующие

параметры: максимальная энергия

электронов

140 Мэв

;

ток

в

импульсе превышает 30 а ; длительность

импульса 2 ,5

нсек

при

часто те следования I

к гц .

На базе

40 м ожидается

энергетическое

разрешение І 0 ”^ - 2 .Ю " ^

для энергий

нейтронов

5 -5 0 0

к э в .

Имеется два проекта ускорителей предназначенных для использо­

вания в к а ч естве источников

нейтронов.

Согласно одному

из

них

(Б аб б)

, нейтроны будут генерироваться

при

взаимодействии протонов о энергией І І Ь в со

свинцово-

висмуто­

вой

мишенью. При этой энергии один протон рождает

около

20

нейтро­

н о в.

Спектр нейтронов непрерывный с максимумом в

области

І - ІО Мэв.

техьное

энергетическое

раэреаение

для энергий вплоть до

100 Мэв,

так

как

при использовании этих ускоритахей интенсивность

пучков

частиц с релятивистскими энергиями ув&хичивается примерно

в 100

раз

по

сравнению

с фазотронами в

том і е диапазоне энергий

(о т

10 до нескольких

сотен

М эв).

.

ИНТЕРВАЛОВ

В спектрометре быстрых нейтронов

временной

анализатор

измеряет времена

в

наносекундной

области . Для

этого он дол­

жен выполнять д ве

основные функции : I )

выделение

интервала

времени; 2 ) его

измерение.

Измерение

выделенного интервала

времени

в

настоящее

время

не представляет трудности

. "Схемное" временное разре­

шение

анализатора

легко может

быть доведено

до

нескольких

ницы

наносекунд,

т . е . на

2 -3 порядка хуже. Это связано с труд­

ностью

выделения

измеряемого

интервала времени.

§ 1 . Измерение

временных интервалов.

Простейшими

устройствами

для измерения временных интер­

валов являются схема задержанных совпадений

и многоканальный

ее вариант - хронотрон (

Г р 5 7 ).

Дальнейшее

усоверш енствование

шло

по

двум

путям -

прямые

методы измерения

(

Р е67,Ф и 65)

и

косвенные

(

К у67,

Д р 6 5 ).

В наносекундной'области

наибольшее

распространение

получили

косвенные методы

измерения. Эти

ме­

тоды

основываются

на

том

, что

временной

интервал

преобразу

-

е тся

либо

в

импульс,

амплитуда

которого

пропорциональна

из

-

меряемому

интервалу

( п реобразователк^'врем я-

ам плитуда"),

либо

в

более

длинный

временной

интервал, измерение которого

пряными

методами

можно провести

с

большой точностью

(

раз

-

личного

типа верньерные

методы

или

"нониусные",

экспандеры

емкостного

типа ) .

В физическом

эксперименте

наибольшее распространение

получили преобразователи

"время

-

амплитуда"

благодаря

сво ­

ей простоте

,

надежности,

высокому

собственному

разрешению

( ~ К Г ^ с е к

) ,

гибкости в

выборе

измеряемого

интервала,

хоро­

шей дифференциальной

линейности

( Д рб5).

Важным фактором

я в

-

л яется

и то

,

что

при их

применении

анализ ведется

обычными

стандартными

амплитуднымианализаторами .

Преобразование времени в амплитуду может

осущ ествляться

двумя путями:

а )

методом

"перекрытия

импульсов";

б )

методом

"ст а р т -ст о п ".

В

основе

обоих

методов лежит

идея

линейного

заряда

( разряда)

емкости в

течение

измеряемого

интервала

времени.

t . Реке для накопления

энергии

используют

индуктивность .

На выходе

конвертора

амплитуда

импульса

-

j f ' é '

•

гд е

ствевн ая

ему временная неоднозначность ,

т . к . амплитуда вы­

ходного

сигнала

не

зависит

от

последовательности поступле­

ния

импульсов.

Для

устранения

ее вводятся

дополнительные

цепи

временной

селекции. Кроме

то го , тр ебуется

хорошее фар-,

мировавие входных импульсов

по амплитуде

и по

временя.