Файл: Гуртовой М.Е. Вопросы физики быстрых нейтронов. Спектрометрия быстрых нейтронов по времени пролета.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.07.2024
Просмотров: 119
Скачиваний: 0
- из -
1 ,4 |
Мэв |
в |
ядре |
|
|
|
в (К/іб4)йолучено |
|
значение |
равное |
||||||||||||||
0 ,6 2 . Такая |
же величина получена |
в (С тб 5) |
при другом |
виде |
||||||||||||||||||||
оптичеокогр потенциала и при другом наборе параметров. Поо - |
||||||||||||||||||||||||
кольку |
значение |
р |
г |
довольно большое |
, |
экспериментальные |
||||||||||||||||||
данные |
анализировались |
также |
по |
методу |
|
связанных |
каналов, |
|||||||||||||||||
предложенному |
Баком |
( |
Б аб З ). |
В |
данном |
|
случае |
|
параметры оп |
|||||||||||||||
тического |
|
потенциала |
V |
|
и |
|
не |
оставались |
фиксирован |
|||||||||||||||
ным! |
, |
а сл егка |
варьировались |
, |
одновременно |
с |
подгонкой т е - , |
|||||||||||||||||
оретической |
кривой |
|
к |
|
экспериментальным данным |
по величине £ , |
||||||||||||||||||
чтобы |
получить |
лучшее |
согласи е |
как |
упругого |
рассеяния, так |
||||||||||||||||||
и неупругого |
. Полученное |
таким |
способом |
|
|
= 0 ,5 3 * 0 ,0 5 |
и |
|||||||||||||||||
находится |
в |
пределах |
|
других |
значений |
|
этой |
величины для |
МП |
|||||||||||||||
( см .табли ц у). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Таким |
|
образом |
|
, |
детальное, сравнение |
значений |
|
, |
по |
||||||||||||||
лученных в |
реакциях |
|
по прямому |
взаимодействию |
различными |
|||||||||||||||||||
экспериментальными |
|
группами |
, |
затруднено |
не |
только |
потому, |
|||||||||||||||||
что имеется |
|
некоторый разброс в получаемых дифференциальных |
||||||||||||||||||||||
сечениях, |
но |
и потому |
|
, что при анализе результатов использу |
||||||||||||||||||||
ются различные варианты теории прямого вэаимодейотвия. |
|
|
||||||||||||||||||||||
|
Исследование |
|
влияния’ |
метода |
анализа |
на |
получаемую |
в е |
||||||||||||||||
личину |
р г |
|
проводилось |
также в |
работе |
|
(Х о 6 9 ) |
при анализе |
||||||||||||||||
неупругого |
|
рассеяния |
|
нейтронов |
с |
энергией |
1 4 ,7 |
Ыэв |
на |
яд - |
||||||||||||||
этой |
SL |
|
. |
Изучалось |
рассеяние |
на |
уровне |
1 ,7 7 |
Ыэв. Для |
|||||||||||||||
pax |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
цели |
|
использовался |
спектрометр |
по времени пролета, |
по |
||||||||||||||||||
строенный |
на |
базе |
'импульсного низковольтного |
|
генератора |
ней |
||||||||||||||||||
тронов |
(З еб В ). |
В принципе, |
|
имеется |
потенциальная |
воэмок |
- |
|||||||||||||||||
ность |
для |
|
получения |
хорошего |
энергетического |
разрешения |
, |
|||||||||||||||||
поскольку |
в |
генераторе |
применена ^клистронная |
|
группировка, а |
|||||||||||||||||||
нейтронный |
поток |
дости гает |
|
10^ |
ней тр он/сек. Однако, |
в насто |
||||||||||||||||||
ящее |
время |
используется |
пролетная |
база |
|
, равная 4 |
м, |
что соот |
||||||||||||||||
ветству ет |
|
энергетическому |
разрешению |
около |
9СО |
кэв |
. При |
анализе упругого |
рассеяния |
|
на |
о і |
использовался |
потенци |
|
|||||||||||||||||||
ал Пери |
и Бака |
. П оказано, |
что |
спин-орбитальный |
|
член |
ииеет |
|
||||||||||||||||||
с ; га |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
сущ ественное |
значение |
|
только для |
углов |
больше |
Ій 5 °, |
гд е , |
|
||||||||||||||||||
как |
и звестн о, |
и з-за |
|
экспериментальных |
|
трудностей |
измере |
|
||||||||||||||||||
ния |
отсутствую т. В |
связи |
с |
этим |
|
следует |
отметить |
оригиналь |
||||||||||||||||||
ную методику |
, |
предложенную недавно Боназолла и др. |
(Б о 7 0 ) |
|
||||||||||||||||||||||
для |
получения дифференциальных |
сечений |
|
в |
этой |
области |
|
углов |
||||||||||||||||||
( вплоть |
до |
178 |
° ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Неупругое |
рассеяние |
|
с |
возбуждением |
уровня |
|
1 ,7 7 |
Ыэв |
|
||||||||||||||||
анализировалось |
при |
помощи МНВ |
с |
использованием |
коллективной |
|||||||||||||||||||||
модели |
для потенциала |
|
взаимодействия |
, |
а |
также |
с |
использо |
||||||||||||||||||
ванием |
|
микроскопического |
описания |
рассеяния |
при |
эффектив |
||||||||||||||||||||
ном |
взаимодействии |
в |
|
виде |
|
га у ссо вск о го |
|
потенциала. В |
|
пос |
||||||||||||||||
леднем |
случае |
взаимодействие |
выражалось |
|
суммарным |
эффектом |
||||||||||||||||||||
парных |
взаимодействий |
|
налетающего |
нейтрона |
и |
каждого |
|
|
нук |
|||||||||||||||||
лона в ядре . Полученные |
|
значения |
для |
j J 2 |
находятся |
|
в |
со |
||||||||||||||||||
гласии |
со значениями |
, |
полученными в других |
экспериментах |
с |
|||||||||||||||||||||
использованием |
|
других |
методов |
|
анализа. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
В работе |
(Л е72) |
измерены |
дифференциальные |
сечения |
|
уп |
- |
||||||||||||||||||
ругого |
и неупругого |
рассеяния |
нейтронов |
с |
энергией |
Ій |
|
Мэв |
|
|||||||||||||||||
на |
низколежащих |
уровнях |
T i |
, F e , |
Y |
, |
Z r . |
Неупруго |
|
р а ссе |
||||||||||||||||
янные |
нейтроны |
отделялись |
от |
|
упруго рассеянных |
методом |
вре |
- |
||||||||||||||||||
мени пролета. |
Энергетическое |
разрешение |
для |
нейтронов |
с |
нача |
||||||||||||||||||||
льной |
энергией |
|
Ій |
Мэв |
составило |
й50 к э в. Спектрометр |
постро |
|||||||||||||||||||
ен |
на |
базе |
импульсного |
генератора |
нейтронов |
(Г у 7 0 ,Г у 7 І) . |
|
|||||||||||||||||||
Нейтроны |
рождались |
при |
бомбардировке |
дейтронами |
тритиевой |
|
||||||||||||||||||||
мишени . |
Импульсы дейтронов |
с |
энергией |
ІЗО |
кэв |
получались |
|
|||||||||||||||||||
путем |
нарезания |
и клистронного |
группирования |
до |
ускорения, |
|||||||||||||||||||||
что |
позволило |
существенно |
уменьшить |
габариты |
on. ктпометра |
, |
||||||||||||||||||||
по |
сравнение |
со |
спектрометром |
(С т 6 5 ), |
где |
|
группировка |
|
осу |
|||||||||||||||||
щ ествлялась |
после |
ускорения . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- 115 -
Р и с,4 7 .Елок-схема спектрометра.
- ІІб -
|
Длительность нейтронных импульсов |
составляла |
около |
|||||||||||||||||
I нсек |
при частоте |
повторения |
7 |
Мгц, |
а интенсивность |
ней |
||||||||||||||
тронного |
потока |
в |
импульсе |
была |
ІО ^ н /с е к , |
что позволило |
||||||||||||||
использовать |
пролетную |
базу |
1 0 ,3 |
м |
и обеспечило |
достаточно |
||||||||||||||
хорошее |
энергетическое |
разрешени» , |
Геометрия |
эксперимента |
||||||||||||||||
показана |
на рис. |
4 7 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Детектором |
служил |
пластический, |
сцинтиллятор |
0 80x80мм, |
|||||||||||||||
соединешый световодом |
с |
фотоумножителем Ф 3 7 -3 6 . От |
прямого |
|||||||||||||||||
пучка |
нейтронов детектор |
защищен стальным цилиндром. Для ос |
||||||||||||||||||
лабления |
фона |
от нейтронов, |
рассеянных |
полом |
и стенами |
экс |
||||||||||||||
периментального зала, детектор был защищен |
слоями парафина, |
|||||||||||||||||||
смешанного с |
L lF |
|
, |
и свинца. |
Кроме |
то го , |
между |
источ - |
||||||||||||
ником нейтронов и детектором были установлены |
бетонные |
кол |
||||||||||||||||||
лиматоры. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Спектр прямого |
пучка |
нейтронов |
показывает, |
что аппара |
|||||||||||||||
турная |
полуширина |
пика |
превышает |
длительность |
дейтронного |
|||||||||||||||
импульса |
на мишени |
( & I |
н сек ) |
и равна |
3 н сек . |
Зто различие |
||||||||||||||
обусловлено |
использованием |
толстой |
мишени |
, |
вносящей |
р а з |
||||||||||||||
мытие |
нейтронов |
по |
энергиям , временными неопределенностя |
|||||||||||||||||
м и ., |
связанными |
с |
размерами |
детектора |
, а |
также |
вносимыми |
|||||||||||||
электроникой. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Спектры |
рассеянных |
нейтронов |
снимались |
с |
использова |
||||||||||||||
нием |
кольцевой |
геометрии |
в |
диапазоне |
углов |
рассеяния |
|
|||||||||||||
3 0 ° - І 3 0 ° . |
На р и с.48а |
приведен |
временной спектр |
нейтронов, |
||||||||||||||||
рассеянных на |
угол |
9 8 ° |
на ядрах железа. Пик упругого рас - |
|||||||||||||||||
сеяния |
расположен |
в |
|
ІТ 7 -м |
канале. |
Слева |
|
от |
него |
распо |
||||||||||
ложен |
пик |
от |
нейтронов |
, |
неупруго |
рассеянных |
на |
уровне |
|
|||||||||||
0 ,8 5 |
Мэв. |
Справа |
от |
пика |
упругого |
рассеяния |
|
расположен фо |
||||||||||||
новый |
пик |
от |
прямого |
пучка |
, Он обусловлен |
|
рассеянием |
|
||||||||||||
прямого |
потока нейтронов на |
малые углы |
на |
воздухе вблизи |
||||||||||||||||
стального |
цилиндра |
, |
защищающего детектор . |
Величина |
пролет- |
- 117
Рис. № Браненные спектры нейтронов , рассеянных на железе (а), титане ~(б), цирконии (в) и иттрии (г).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- 118 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ной'баэы |
и |
частота |
следования |
импульсов |
выбраны |
та к ,ч т о |
||||||||||||||||||
бы |
|
j/-n ü K |
был |
|
расположен |
справа |
от |
исследуемого |
участ |
|||||||||||||||
ка |
сп ектр а. |
Поскольку нейтроны с энергией |
14 |
Мэв проле - |
||||||||||||||||||||
тают |
расстояние |
до детектора |
за |
190 |
н сек, а |
|
^ |
-кванты |
||||||||||||||||
за |
S3 |
нсек, |
то нейтронные пики |
регистрируются |
|
во |
втором |
|||||||||||||||||
периоде |
|
. Чтобы |
не |
было |
перекрытия |
|
нейтронных спектров |
|||||||||||||||||
от |
разных |
периодов |
, |
|
порог |
регистрации |
был |
не |
ниже |
6,5М эв. |
||||||||||||||
|
|
С другой стороны |
, |
использование |
|
столь |
высокого |
поро |
||||||||||||||||
га |
регистрации |
вполне |
допустимо |
при решении данной |
кон - |
|||||||||||||||||||
кретной |
|
задачи |
- |
изучения |
рассеяния |
нейтронов |
с |
возбуждени |
||||||||||||||||
ем |
первых |
уровней |
ядер |
. При таких |
условиях |
для |
получения |
|||||||||||||||||
хорошего |
|
временного |
|
разрешения |
достаточно |
использовать |
||||||||||||||||||
только амплитудный отбор и не применять сложные схемы ам - |
||||||||||||||||||||||||
плитудной |
компенсации. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
Рассеиватели |
использовались |
в |
виде |
|
естественной |
омеси |
||||||||||||||||
изотопов |
, |
поэтому |
приведенные данные |
|
отнесены |
к тому |
или |
|||||||||||||||||
иному |
изотопу |
в |
результате |
|
анализа |
изотопного |
состава |
|||||||||||||||||
образцов |
, |
относительного |
расположения |
|
уровней, |
вероятно |
||||||||||||||||||
сти |
|
их |
|
возбуждения |
|
, |
а |
также |
энергетического разрешения |
|||||||||||||||
спектрометра |
. Так, |
|
например, |
при |
неупругом |
рассеянии |
ней |
|||||||||||||||||
тронов |
на |
ядрах |
|
циркония |
( |
рис.ЙѲв) |
четко |
выделяются |
три |
|||||||||||||||
пика, |
|
|
|
» |
|
которых |
со о тветствует |
рассеянию на уровнях, |
||||||||||||||||
положение |
||||||||||||||||||||||||
расположенных в |
областях |
0 ,9 ± 0 ,І |
М э в , |
2 ,2 |
+ 0 ,1 |
Мэв и 2 ,7 ± 0 ,ІМ зв |
||||||||||||||||||
Наиболее |
существенный |
вклад |
|
в рассеяние |
могут |
внести |
изо |
|||||||||||||||||
топы |
2 r30( 5 I £ ) , |
|
|
|
( Ш |
) . Zr32( 1 7 ,4 # ) |
и Нг 84(1 7 ;6 Й ). |
Изуче |
||||||||||||||||
ние рассеяния |
заряженных частиц |
на |
этих |
изотопах |
показало |
|||||||||||||||||||
H r 81 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
(Брб5,Д ж б2,Гр6б,Бибб,М аб7а), |
что |
первое |
состояние |
2+ |
и |
со с |
||||||||||||||||||
тояние |
|
3 " |
|
возбуждаются |
в |
несколько |
раз |
сильнее, |
чем дру - |
|||||||||||||||
га е |
состояния , |
расположенные в области обнаруженных пиков. |
||||||||||||||||||||||
В подтверждение |
вышесказанного |
на |
р и с.49 представлена |
диа |
||||||||||||||||||||
грамма |
|
распределения |
интенсивности |
|
выхода |
протонов , |
р а с- |
- 119 -
энергии оогоуягоения. п эо
Рис, 4 9 . Диаграмма |
распределения |
интенсивности |
выхода |
протонов, |
рассеянных |
неупруго на изотопах циркония (М а67а). |
|||
Рис. 50 . Дифференциальные сечения |
упругого и неупругого |
рассеяния |
||
нейтронов |
с энергией 14 |
Мэв на титане |
(Л е 7 2 ): |
|
А - упругое рассеяние; ® - неупругое |
рассеяние с |
|||
возбуждением уровня 0 ,9 9 |
Мэв, Сплошная линия |
для |
||
первого набора параметров,штриховая - |
для втор ого . |
120 -
Рис. 51. Дифференциальные сечения упругого и неупругого рассеяния
нейтронов |
с |
энергией |
14 |
Мэв |
|
на железе (Л е72) |
: |
|
|||
Л - |
упругое |
рассеяние; о |
- |
неупрутое |
рассеяние |
с |
|||||
возбуждением уровня |
0 ,8 5 |
Мэв. Сплошная линия |
для |
||||||||
первого набора |
параметров, |
штриховая |
- для втор ого . |
||||||||
Р а с . 52 . Дифференциальные сечения |
неупругого |
рассеяния |
|
нейт ронов |
|||||||
на цирконии |
с |
возбуждением |
уровней 0 ,9 Мэв для |
Z r 9 2 .9 4 |
|||||||
и 2 ,7 5 Мэв |
для |
2 г |
. Вверху |
результаты, рассчитанные |
|||||||
т а к , |
как |
если |
бы пики 2 ,7 5 |
и |
2 ,2 Мэн |
не разделялись, в |
|||||
сравнении |
с |
данными |
работы |
(К л б 7), |
|
|
|