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

- 82

-

Др69,

С т 6 4 ). .

в

жизни ядер в

изомерных состояниях

2 . Определение времени

(Чи68, АэбѲ, Бо65^Ли70).

3 . Измерение полных нейтронных сечений

(Ф о б 5,Ф о 7І).

4 .

Изучение реакций ( п

, 2 г ) ,

( п ,

а )

и

д р .(С а 7 І,Л а 7 І,

А й 70,С а69).

Метод времени

продета

получил самое

широкое распростра­

н е н іе

при изучении взаимодействия нейтронов с ядрами в облас­

ти

энергии

нейтронов

от I

до ІО

Мэв.

Это

объясняется тем

,

что

в

8той области энергий экспериментальное изучение неуп -

руг ого

рассеяния нейтронов с возбуждением отдельных уровней

ядра не

представляет

в

настоящее

время

особой

трудности . Уп­

р угое

рассеяние в большинстве случаев также надежно отделяет­

ся

от

неупругих процессов.

Сложнее

обстоит

дело

в

области энергий

14

Мэв.

Многие

спектрометры

имеет

хорошее

временное

разрешение

(1 ,5 - Э н с е к ),

однако

недостаточная

интенсивность

нейтронного потока в

импуль­

с е

не позволяет увеличить базу пролета

и тем

самым получить

хорошее

разрешение

по

энергии.

В таких случаях результаты по неупругому

рассеянию

пред­

ставляю тся в виде сечений , отнесенных

к определенной э вер ге -

тической области . Так.например, в работе ( ПрбО) изучалось

рассеяние

нейтронов

с

энергией

1 5 , 2

Мэв на

ядрах

F e ,

У

,

Z r , PÖ . Измерения проводихиоь в

цилиндрической

геометрии .

Временной спектр рассеянных нейтронов показан

на

р и с.3 0 .

И з-за

недостаточного энергетического разрешения ( шкала энергий

р ас­

положена

в

верхней

части рисунка)

сечение

определено для

группы

нейтронов , неупруго

рассеянных

в

интервал

энергий

от

6 ,5

до

4

Мэв.

Р и с .3 0 . Временной

спектр

нейтронов

с

начальной, энергией

1 5 , 2

Мэв,

рассеянных на

свинце

(

ПрбО).

В угловом распределении этой группы

нейтронов

не обнару­

жено

заметного

отклонения

от изотропности

. Таким образом

,

можно предположить

,

что

рассеяние

происходило через

составное

ядро. Е стествен но ,

что

и

выделение

пика

упругого рассеяния

также

затруднено.

§2 . Изучение ядерннх температур.

Повышение

разрешающей способности

спектрометров поэво -

лило

авторам последующих работ решать более сложные

задачи .

Т ак, Боназолла

и др . (Б о б 4) исследовали

угловые

распре­

деления

нейтронов с

энергией

1 4 ,7

Мэв,

неупруго рассеянных

железом

( см .также

(З е 7 0 )) .

Геометрия

эксперимента показана

на р и с.3 1 .

Стартовый импульс

и

электронное

коллимировашге

осущ ест­

влялись

а-счетчи коы

из тонкого пластмассового сцинтиллятора

( ОД

мм), покрытого

алюминиевой фольгой

(

Ім г/см 2 )

для

за ­

щиты

от

с в е т а . Детектор

нейтронов

представлял с^бой

жидкий

оцинтвллятор

длиной

7 ,6

си

и диаметром

5 ,1

сы,

защищенный

слоями свинца , кадмия н парайина .

Оба сцинтиллятора

"просматривались“ временными

фотоум­

ножителями

56

АѴР. Для

защити

детектора

от

прямого

пучка

попользовался

стальной

цилиндр

длиной

50

см

,

а

снижение

числа случайных совпадений

до допустимого

уровня

доотига -

л ось

тем,

что

полный

нейтронный ноток

генератора

не превы-

шал

5*1 0

нейтронов/сек.

Полное

временное

разрешение

системы

зависело

от

ворога

регистрации

(

й з-за

отсутствия

амплитудной

компенсации) и со с ­

тавляло 3 ,5

нсек при

рабочем

пороге

М Уэв,

Поскольку

база

спектрометра

была

равна

Ш

см,

это соответствовало

энерге -

тическому

разрешению

примерно 4 ,5

Уэв.

Спектры

были сняты

в

диапазоне

углов

SO -I350 через 1 5 ° .

Характерный

спектр

после

перевода

из

временной

в

энергетик,

ческую шкалу

и введения

необходимых

поправок

показан

на рнс.32.

Угловое

распределение упруго рассеянных нейтронов удов­

летворительно

совпадает

с данными

других

авторов .

Дифференциальные

сечения

неупруго

рассеянных

нейтронов

вычислены

в

диапазоне

энергий

5 - І І

Мэв

с

шагом

I

Мэв (р и с .3 3 }

Как

видно

из

рисунка

с

ростом

энергии

рассеянных

нейтронов

увеличивается

анизотропия

в

узловом

распределении'.

Анизотропия может быть

объяснена

вкладом

прямых

процес­

со в

для рассеяния

нейтронов

с

энергиями

выше 5 Мэв. В рабо -

те оценивались

также

такие характеристики ядра как ядерная

температура и плотность уровней .

Более

подробное

изучение

эт -их

характеристик

для 20

ядер проведено в работе ( Ма69)

на

импульсном

э д е к г-р о ста т к -

ческом генераторе . Б работах Сальникова и сотрудников (Анб5,

Сабб, С а70)

для этой

цели

также

использовался

спектрометр

по фемени

пролета

,

работающий

в

импульсном

режиме (А вб ба).

нов до ускорения . .Длительность

нейтронных импульоов со ст а в ­

ляла 7

нсек

, часто та повторения

2

Мгц. Схема эксперимента

показана

на

р н о .3 4 .

На

этом

спектрометре проведены

исследования неупруго

рассеянных

нейтронов

в

энергетическом интервале

0 ,1 7 - 1 4

!іэв

при

пороге

регвстрации

0,1'

Мэв. Низкий

порог

регистрации .

позволил

более

уверенно

судить

обо

всем

спектре

в

целом,

наденнее

определять

ядерные

температуры

и

изучать

спектр

нейтронов

из реакции

( п ,-2-п). Более ранние

измерения

про­

ведены

в

кольцевой

геометрии

для

37 элементов с

массовыми

числами

от

9 до 209,

На рис,

35

показан

характерный

времен­

ный

спектр

нейтронов

,

рассеянных

ядрами

цинка . После вы -

чета

фона

н введения

необходимых

поправок

временной спектр

д ся

в энергетический .

По полученным спектрам

как

функция

Е

(> и с.3 6 ).

Нак-

лон

прямой линии

свя зан

с ядерной

теш ературой

,

характе­

ризующей

спектр

неупруго

рассеянных

нейтронов

в

предположе­

на»

,

что

они описываются

распределением

М аксвелла:

( 22)

гд э :Е

- энергия

вылетающего

нейтрона , Т -

ядерная

темпера­

ту р а .

Для

некоторых

элементов

на

графихефис.36)

наблюдает

-

ся

2

линейных

участка

.

Излом в

районе

Е=

Ео

-

В

(

E Q —

начальная

энергия

налетающего

нейтрона

,

В -

энергия

связи

нейтрона

в ядре-мишени) дает

границу спектра

,

за

которой

ве г

вторых

нейтронов

из

реакции

( п , 2 п ) . Температура

оп-