Способ определения искажений величины потока и формы энергетического спектра нейтронов Советский патент 1982 года по МПК G01T3/00 

Кроме того, импульсное прерывание пучка технически реализовано не на всех ускорителях. Известен метод сопутствующих гелионов, возникающих в реакции D(d,n)3 . Он может быть использован лишь при энергиях дейтронов, не превышающих сотен кэВ. Применение его при энергиях порядка нескольких МэВ требует использования дейтеросодержащих мишеней из материала с малым Z, что резко ограничивает ток пучка на мишени. Известны метод регистрации нейтронов, при помощи ядерных расацеплейий 5 и метод пороговых радиоактивных индикаторов 6. Однако эти методы имеют совершенно недостаточное энергетическое разрешение. Наиболее близким к предлагаемому является способ определения искажений величины потока и формы энерге-тическогр спектра нейтронов и реакции D(d,p): Не в процессе облучения твердых дейтеросодержащих мишеней с толщиной дейтеросодержащего слоя менее пробега дейтронов путем регаст рации протонов, образующихся в реак ции D(d,p) Н. Способ заключается в том, что мишень переворачивают подложкой к пучку и проводят повторное облучение. При этом образующиеся в повторном облучении нейтроны обязаны (d,n)-реакции лишь на дейтерии, накопившемся в материале подложки 7. Недостатком этого метода являетс удвоение времени измерений. Кроме того, абсолютное повторение таких условий облучения, как острота фоку сировки пучка, степень охлаждения мишени, количество нагара на поверх ности мишени и пр., является практи чески невозможным. Поэтому точность этого метода не может считаться удо летворительной . Цель изобретения - повышение точ ности измерения характеристик.поток нейтронов за счет определения количества и спектрального состава нейтронов, образующихся в результате накопления дейтронов пучка в подлож ках мишеней, а также удешевление способа. Поставленная цель достигается те что в способе определения искажений величины потока и формы энергетичес кого спектра нейтронов из реакции D(d,n) Не в процессе облучения твердых дейтеросодержащих мишеней с толщиной дейтеросодержащего слоя менее пробега дейтронов путем регис рации протонов, образующихся в реак ции D{d,p)° Н, детектор протонов располагают под углом 114-120° к направлению пучка дейтронов, падающих на мишени, измеряют энергетичес кий спектр протонов, образующихся по всей глубине пробега дейтронов. Величину потока и форму спектра нейтронов получают из спектра протонов путем расчета -с использованием известных данных по величинам сечений (d,p) Н (d,n)-реакций и энергетических потерь для дейтронов и протонов. Угол расположения детектора выбран из требования наилучшего разделения двух пиков, соответствующих протонам из реакции D(d,p)H, на содержащемся в слое титана и на накапливающемся в глубине подложки дейтерии, а также максимального отделения их OJ частиц из реакций (d,p) С O(d, О. На фиг. 1 представлена схема регистрации протонов из твердых мишеней при энергии Ed 1,2 МэВ; на фиг. 2 - спектры протонов, образующихся при облучении дейтеротитановой мишени на молибденовой подложке с толщиной титанового сорбента . и подложки 0,001 мм и 0,3 мм соответственно дейтронами с энергией 1,2 МэВ; на фиг. 3 и фиг. 4 - рассчитанные из спектров нейтронов потока и распределение по энергии нейтронов, образующихся в процессе накопления дейтерия в подложке мишени в зависимости от времени облучения. Протоны, образующиеся в мишени 1 по всей глубине пробега дейтронов, пройдя коллимирук)щие диафрагмы 2, тормозной фильтр 3, регистрируются полупроводниковым детектором 4 (фиг. 1). Сигналы с детектора 4 поступают на регистрирующую аппаратуру 5. Толщина фильтра выбрана так, чтобы затормозить дейтроны, рассеянные на поверхности мишени. Изображенный СПЛОШНОЙ линией спектр на фиг. 2 измерен через 19.5 час работы, а штриховой линией изображена меняющаяся, часть его в начале облучения. В спектрах протонов отчетливо выделяются пики следующих реакций: 6 и 7 (d,p) О на кислороде, находящемся в материале мишени; 8 - D(d,p)H на дейтерии, накопившемся в подложке мишени; 9 - D(d,p) Н на дейтерии, сорбированном в слое титана; 10 - (d,p) на углероде нагара. Индексы а и б на фиг. 3 и 4 соответствуют различным температурным режимам работы мишени. За 100% принята величина потока нейтронов от стандартной мишени с толщиной титанового сорбента 0,001 №л. Использование предлагаемого способа определения величины потока и формы спектра нейтронов, образующихся из реакции D(d,n) Не в результате накоплений дейтерия в подложке твердой дейтеротитансвой мишени, обеспечивает по сравнению с известными следующие преимущества. Получение указанных данных непос редственно в процессе облучения мишени позволяет повысить точность ре зультатов за счет автоматического учета таких меняющихся факторов, ка например ток и фокусировка пучка. Кроме того, устраняется необходимость проведения самостоятельного эксперимента по определению фона, т.е. полное время эксперимента сокращается в 2 раза. Возможность определять в процесс облучения толщину нагара углерода на мишени и величину потока фоновых нейтронов от реакции (d,n)N(0 -0,28 МэВ), оказывающих заметное влияние в условиях реального эксперимента. Возможность осуществлять в ходе работы одновременный контроль величины и спектра потока нейтронов из реакции D(d,n)- Не в титановом слое Метод может быть прнменен в тех областях науки и техники, где необходимо значение точных величин потока и спектра нейтронов, например в тех нике измерений сечений ядерных реакций относительным способом при ра личной энергетической зависимости сечений сравниваемых ядер. Формула изобретения Способ определения искажений величины потока и формы энергетическо го спектра нейтронов из реакций D{d,n) Не в процессе облучения твердых дейтеросодержащих мишеней с толщиной дейтеросодержащего слоя менее пробега дейтронов путем регистрещии протонов, oбpaз oщиxcя в реакции D(d,p) Н, отличающийся тем, что, с целью повьаиения точности измерения характеристик потока нейтронов за счет определения количества и спектрального состава нейтронов, образующихся в результате накопления дейтронов пучка в подложках Мишеней, а также с целью удааевления способа, располагают детектор протонов под углом 114-120 к направлению пучка дейтронов, падающих на мишень, и измеряют энергетический спектр протонов, образующихся по всей глубине пробега дейтронов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе. 1.Sehulte R.L. et al. Nucl Physics 1972, A. 192,609. 2.Патент США №3581091 кл.250831, опублик. 1971. 3.Патент США 2767324 кл.250831, опублик. 1956. - ПрибоЕЖЛ 4. Андреев В.А. и др. 1972, и техника эксперимента 1, с. 72. 5.Патент США 3129329 кл.25083.1, опублик. 1964. 6.Патент СЗИА 3029343 кл. 25083.1, опублик. 1962. Яде{жая 7. Бабенко Ю.А. и КР физика, 1970, 11, вып. 5, с. 1006 (прототип).

«. /

fd

fcSn

g

т 4ff ffff sff /ffff /г0

Jfff/fff/Kf 0tff.

в f s s ГО гг f4 /ff / eff

fffleffjf fff y fe/ftff ffAf .J

.

.s fff 3.5 4.a и

Зfteflгyл Wff/n Mfff,/f Ф&е.4