Способ определения энергии нейтронов Советский патент 1976 года по МПК G01T3/00 

Изобретение относится к способам определения энергии нейтронов и может использоваться при работе с источниками моноэнергетическнх нейтронов (наиример, на ускорителях в узких пучках).

Известен многосферный способ определения спектров нейтронов, который, в частности, может быть использован для определения энергии нейтронов. Полиэтиленовые сферы с диаметрами 50,8; 76,2 н 203,2 мм устанавливаются поочередно на световод таким образом, чтобы кристалл Zil находился в нентре сферы. Регистрация нейтронов с энергией, большей чем тепловая, достигается замедлением их в нолиэтилене. В поле моноэнергетических нейтронов для каждой сферы наблюдается различная скорость света. Полученные отношения скоростей счета позво; иют с помощью графика определить энергию нейтронов после нредварительной калибровки сфер.

В ряде экспериментов иеобходимо оиределить энергию нейтронов в узком пучке. Для этой цели многосферный способ не пригоден, так как с заменой сфер разных диаметров изменяется телесный угол (геометрия измерений), что приводит к изменению энергетического интервала (например, нейтроны образуются в твердой тритиевой мишеии ускорителя по ядерной реакции Т(р, п)Не.

С целью уменьшения влияния изменения геометрии измерений и повышения за счет этого точности определения энергии промежуточных и быстрых нейтронов в качестве детектора используют детектор медленных и быстрых нейтронов, с помошью которого производятся измерения: одно - без замедлителя, второе - с замедлителем.

Способ осуш,ествляется следующим образом.

В узком пучке моноэнергетических нейтронов измеряют скорость счета сцинтилляционного детектора, который состоит из сцинтиллятора, фотоэлектронного умножителя (ФЭУ-13. ФЭУ-52) и электроиного устройства, осуш,ествляющего усиление, дискриминацию импульсов и их счет. Затем измеряют скорость счета датчика с полиэтиленовым замедлителем, в состав которого входит тот же сцинтилляциоиный детектор, причем диаметры замедлителя и сцинтиллятора одинаковы, что практически оставляет без изменений геометрию измерений. В обоих случаях скорости счета измеряются относительио скорости счета монитора. Затем определяется отношепие скоростей счета - . С помощью графика опреде, ляется величина энергии нейтронов.

Предложенный снособ онределения энергии иейтроиов можно осуществить и другим образом. Непрерывное наблюдение за величиной

энергии осуществляют с помощью сцинтилляционного детектора и датчика с замедлителем вместо монитора. Оба устройства располагают симметрично относительно направления ускоренных частиц на одинаковом расстоянии от мишени.

На фиг. 1 представлены кривые чувствительности (относительных скоростей счета) в зависимости от энергии нейтронов для различных вариантов сцинтилляторов и замедлителей; на фиг. 2 - отношения скоростей счета

- в зависимости от энергии нейтронов Еп1

Кривая 1 получена, когда диаметр сцинтиллятора равен 40 мм, толщина 2,5 мм, без замедлителя; кривая 2 - диаметр сцинтиллятора равен 70 мм, толщина 2,5 мм, без замедлителя. В обоих случаях размер зерен светосостава Т-1 не превосходит 300 мк, плотность распределения зерен в органическом стекле такова, что величина имеет порядок 0,1 (где л - число ядер бора в 1 б - сечение взаимодействия бора для тепловых нейтронов; / - толщина сцинтиллятора). Кривая 3 получена, когда диаметр сцинтиллятора равен 70 мм, толщина 3 мм, без замедлителя. В этом случае размер зерен 1000 мк, nS порядка 1. Кривые 4, 5 и 6 получены с первым вариантом сцинтиллятора (кривая 1), но с различными замедлителями: кривая 4 - диаметр полиэтиленового цилиндра 40 мм, высота 20 мм; кривая 5 - диаметр 40 мм, высота 35 мм; кривая 6 - диаметр 70 мм, высота 35 мм. Кривая 7 получена со вторым вариантом сцинтиллятора (кривая 2) : диаметр замедлителя 70 мм, толщина 35 мм. Кривая 8 получена с третьим вариантом сцинтиллятора (кривая 3) : диаметр замедлителя 70 мм, толщина 20 мм. На фиг. 2 представлены отношения скоростей счета -

в зависимости от энергии нейтронов Еп. Кривая I определяется по данным, представленным на фиг. 1 кривыми 1 и 4; кривая II - кривыми 1 и 5; кривая 1П - кривыми 1 и 6; кривая IV - кривыми 2 и 7; кривая V - кривыми 3 и 8.

Кривая I (фиг. 2) позволяет определять энергии нейтронов в диапазоне от 250 кэв и выше. Величины отношений для двух значений энергии моноэнергетических нейтронов сильнее отличаются друг от друга по величине, чем в остальных случаях. Если допустить, что точность измерения величины отношения

f jQo/g jj одинакова в измеряемом диаI

иазоне энергий, то неопределенность в величине ЕП, полученной из кривой I (фиг. 2), лежит в пределах ±5-8%, ухудшаясь с увеличением энергии нейтронов. Кривые II, П1, IV и V могут использоваться, когда необходимо увеличить чувствительность. Например, кривая V позволяет определить величины энергий только свыше 500 кэв, по с гораздо

большей чувствительностью, и неопределенность в величине « при 1 мэв уменьшается до ±5-6%, если точность измерения величины отношения 11 ±10%. I

Уменьшение содержания бора в сцинтилляторе медленных и быстрых нейтронов приводит к расширению диапазона энергии, в кото;. ром возможно определение энергии нейтронов, но при этом уменьшается чувствительность

датчика с замедлителем.

Формула изобретения

Способ определения энергии нейтронов, состоящий в пропускании пучка пейтронов поочередно через замедлители с разными толщинами и регистрации замедленных нейтронов детектором, отличающийся тем, что, с целью уменьшения влияния изменения геометрии измерений и повышения за счет этого

точности определения энергии нейтронов, в качестве детектора используют детектор медленных и быстрых нейтронов, с помощью которого производят два измерения: одно - без замедлителя, второе - с замедлителем.

Т,ОЕп,э&

Т,ОЕг,.пзК

10Еп,пэВ

0,5-1,ОЕп,эе