Способ определения энергетических спектров нейтронов Советский патент 1988 года по МПК G01T1/36 G01T3/00 

Изобретение относится к экспериментальным методам ядерной физики и может быть использовано для определения энергетического спектра быст- рых нейтронов, образующихся в слое вещества в результате (Р,п)-реакции и вылетающих под определенным углом к направлению протонного пучка.

Целью изобретения является повы- шение точности определения спектра нейтронов.

Способ осуществляется следующим образом,

Рассматривают случай определ(ния энергетического спектра нейтронов, образующихся в результате реакции протонов с тритием, имплантированным в скандиевый слой, нанесенный на под ложку из молибдена. Пучок монохроматических протонов, получаемых на электростатическом ускорителе протонов, пропускают через мишень сравнения, толщину которого измеряют либо во время данного эксперимента, либо раньше. При этом измеряют число нейтронов, образованныхв реакцииТ(Р ,п)Н (и выпетевших под нулевым углом относительно направления протонного пучка. Измерения можно вести с помощью длинного счетчика. Измерения ведут с энергетическим шагом, равным энергетической толщине слоя сравнения в диапазоне энергий от порога реакции Т(Р, п) Не плюс энергия, равная предполагаемой энергетической толщине активного слоя, Измеряемые величины записывают как у,, где i 1,2,,,.,п (у, соответствует выходу нейтронов из слоя сравнения для протонов с энергией, равной Епор пороговой энергии реакции Т( Р, п) Не плюс энергия uE, равная толщине мишени сравнения, а п определяется из соотношения

(1)

Эта же процедура измерений повторяется для мишени, результатом изме- .рений является массив чисел У , соответствующий вькодам нейтронов из мишени. Связь между измеренными величинами у; и У и определяемой относительной плотностью ядер трития по глубине мищени можно записать в виде системы уравнений

р.у,

РгУг- Р.Уг

Р,У7-«-р1У.,у,

(2)

Уп рпУп- -р„-,У2 + -- .,Уп

Решают полученную систему, получают массив относительных плотностей ядер трития п, по глубине мишени, где о, соответствует относительной плотности ядер трития в первом поверхностном слое глубиной &Е,р2 следующим за этим слоем и т,д. Нормировку плотности можно осуществить либо зная плотность трития в мшпени сравнения, либо считая максимальное значение величины р; соответствующим предельному значению плотности трити для данного сорбента. Далее, зная величины П;, энергию протонов, падающих на поверхность мишени, тормозную способность материала активного слоя и используя известные соотношения кинематики Т(Р, п) Не реакции по формуле

I 05 00

N{En,t,e)j j I p(x)g(E,,E,)co(E;,

E -o3fr-e:J

dG

E,x) (E,S)8.(En-KE)dEdE,d,

da

(3)

0 5 О

5

0

где p(x) - плотность трития в мищени толщиной t на глубине х, g(E3,E;)- энергетическое распределение протонов, падающих на поверхность мишени (со средней энергией Ед)со (Е, ,Е,х)- энергетическое распределение прото-.

нов на глубине X, ;з( - дифференциальное сечение реакции Т(Р, п) Не, S(En-KE) - дельта-функция (происходит отбор нейтронов, удовлетворяющих соотношению (Ер)Е,,, где Ер - энергия протона), рассчитывают энергетический спектр нейтронов, образованных в мипшни в результате реакции Т(Р, п) Не и вылетевших в интересующем направлении б .

На фиг, 1 и 2 приведены измерения выхода нейтронов из мишени сравнения и мишени; на фиг. 3 - распределение относительной плотности ядер трития по глубине мишени, на фиг. 4 - энергетический спектр нейтронов,

Данньй способ был осуществлен при определении энергетического спектра нейтронов, образующихся в реакции Т(Р, п) Не, проходящей на ядрах

трития, имплантированных в скандиевый слой, нанесенный на молибденовую подложку. Мишенью сравнения является скандиевый слой с глубиной имплантации трития (выраженной в энергетических единицах для протонов с энергией 1020 кэВ) 7 кэВ. Измерения выхода нейтронов осуществлялись с помощью длинного счетчика, рас- положению го на расстоянии 1,5 м от источника нейтронов, соосно с пучком протонов. Измеренные выходы.нейтронов из мишени сравнения и мищени сс- ответственн(Э представлены на фиг. 1 и 2. На фиг. 3 представлено полученное по данным, представленным на фиг. 1 и 2, распределение относительной плотности ядер трития по глубине мищени. На всех трех графиках по оси абсцисс отложены значения резонансной частоты датчика измерителя магнитного поля поворотного магнита ускорителя. На фиг. 4 представлен энергетический спектр нейтронов, вы- летающих из мищени под нулевым углом по отнощению к пучку первичных протонов, полученный для распределения трития, показанного на фиг. 3, и для первичных протонов с энергией 1600 кэВ.

Изобретение позволяет повысить точность определения энергетических спектров нейтронов, образованных в твердых слоях вещества в результате реакции (Р, п).

Указанной цели удалось достичь благодаря тому, что измерялась зависимость выхода именно тех нейтронов от энергии первичных протонов, спект которых необходимо определить.

0

Q г 5

5

Формула изобретения Способ определения энергетических спектров нейтронов, образующихся в результате ядерных реакций с вылетом нейтронов из мищеней, заключающийся в измерении продуктов ядерной реакции, по которым определяют спектр нейтронов, отличающийся тем, что, с целью повьвпения точности определения, предварительно облучают мищень сравнения пучком сколлими- рованных монохрома.тических протонов с известной глубиной имплантации ядер, измеряют выходы нейтронов под нулевым углом при различных энергиях протонов в диапазоне энергии от порога реакции и выше с щагом по энергии, равным энергетическим потерям протонов при прохождении их через ьошень сравнения, затем пучок монохроматических протонов пропускают через мишень и измеряют выходы нейтронов под нулевым углом при различных энергиях протонов в энергетическом диапазоне и с щагом по энергии, аналогичными тем, которые использовались в измерениях с мищенью сравнения, причем измерения с мищенью сравнения и ьошенью проводят в одинаковых геометриях и одним детектором нейтронов и из полученных данных об энергетической зависимости выхода нейтронов из мишени сравнения и мищени определяют распределение относительной плотности ядер по глубине мищени, затем по полученным результатам с учетом данных о кинематике реакции (Р, п), тормозных способностях материала мищени для протонов и данных о распределении ядер мишени определяют энергетический спектр нейтронов.

Уп .

400

12500fJOOO

фиг. 1

y.i

A

/ x«-

/

a

I , I111 L

1250013000 кгц

фи2 2

Изобретение относится к спектрометрии нейтронного излучения и может быть использовано для определения энергетического спектра нейтронов из источников на основе (Р,п) реакции. Цель изобретения - повышение точности определения спектра нейтронов. В способе сколлимированным путем монохроматических протонов предварительно облучают мишень сравнения с известной глубокой имплантацией ядер, измеряют выход нейтронов под нулевым углом при различных энер- гиях протонов в диапазоне энергий от порога реакции и выше с шагом по энергии, равньи энергетическим потерям протонов при прохождении.их через мишень сравнения. Та же процедура измерений повторяется для произвольной мишени, а результатом измерений является массив чисел, соответствующий выходам нейтронов из мишени. По полученному массиву определяют распределение относительной плотности ядер по глубине мишени и спектр нейтронов, используя данные о кинематике (Р, п) реакции и тормоз- ньк способностях материала мишени. 4 ил. (Л ю со со со

л

г

и

II It t I II I IIL

12590moojnf

фиг J

7JO 750 770 790 лэЯ

фиг

Составитель С.Кондратенко Редактор Т.Иванова Техред М.ДидыкКорректор С.Черни

Заказ 775Тираж 522Подписное

&НИШ1И Государственного комитета СССР

по делам изобретений и откры гий 113035, Йосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4