Спектрометр ультрахолодных нейтронов Советский патент 1983 года по МПК G01T3/00 

I9 И.зобрет ; иие oT}{( к осхчаст я:физикн нейтро}ЮБ низких элергнй может быть использова{ о при исслепованин ха« рактера спектра утугр{:1холошгь1Х };ейтронов в установках; шботаюш.их в з1хэ ,штервале энергий. Свойство нейтронов со ciuiiiOKij j.a-.правлешагм вдоль СИЛОГЕЗЫХ лггнкй матлг кого ПОЛЯ; отражаться от с сн/ш ным магнитным полем позволило осущест вить хранение ультрахолод11ььх ЖНТ ХЧПОЕ, с помощью раз/пгчньис магнитных накоп ;1 елей LI . Предлагается кспо сьэовать магнитные поля для создания спектромет|ЮБ ультрахолодных нейтронов, позЕОЛяюших пс ме-рять число нейтронов в узком Щ1терБале энергий. Прототипом являе1х;я гравитаинои ньгй спектрометр уяьтрахолошгых нейтронов, содержащий горизонтальный нейтроНовод н детек1Х)ры уяьтрахолошсых нейт рОНОБ 2j . Гравитацион сый спектрометр содержит П образную часть нейтрюновода, одной стороной подключается к нейтроноводу, подающему поток нейтронов в спектрометр, а другой - к детектору уль рахолодных нейтро1 ов, П-ч}б|эазн; о ласть v7OjKHO вращать вокруг х)ризонта.1:5ной оси, меняя тем самым высоту Bepxjiei о горкзо}4тальног-о участ1ш откоситель1ю сх;к .подающего нейтроновода. -STrevi дости гается изменение высоты энергетггческог барьера, отражающего ,пейтрош 1. Следует отметить большие размеры этого jipviбора, вызванные необходимостью ПОШ1И мать нейтроны нл h где .Ti - масса нейтрона; 0 - ускорение свобод}юго падения; с - энергия (кинеттгчес сая) нейтрс- нов. Кроме sTorOs ири переходе к др/гому ,ку спектра приходится поБоре,чи14ать П-образную шсть спектромет): вок-ггутоси горизонтального нейтроновода для кз менеиия высоты подъема кей1ронов, что затруднительно необходимости под держания вакуума в rpjSe снек-гумэметрв, Следует отметить, чт-о при кспользовапки этого прибора в качестве ди(Ь4)ерею1Иога лого спектроматра в ropHaoHTajibHON, ушс ке П-образной части сггектрометра устакав,гп1вается щель, обт йзован,;-юя водородсоде ржашимн материалами, для анализа части спектра, соответствугоией э.пе;ггН 1м дл55 подъема на высоты от h до п f д h Тагсое устройство неудобно при перестрой Ке LUHDiTHbl ЛУПСИИ Ь ч . 3 ЦольЮ изобретй};ия являе-тс5; повышение itjiiiocTU и 3KcnfX5ccH(x:TH изме; ения и обеспечения более простой pei- лнровки положе1П я и DJVjpvtHbi ин;хэрвала энергий, Это дс ;;тигается ч-ем, что в спектроЬ№тр)е ультрах1 лойных нейтронов. соде; жашек; гюриэотальиый нейтроновод и деTeKTOpiJ у-га5Трахолод}1Ь Х нейтропов, ь ейтроновод Быпо.щен из cotx;)Jbix подающей и приемной частей, приемной части больше диамет а подающей, обе CTXJроны приемной части сс единены с детекторами ульт{ ах.олоднь Х нейтронов, nnii этом на подающей и приел1ной частях ;1ейт-роновода 1.асположены эяек-1-1 о ;.глиты. ЗамеНгЗ гравитационного багьорза магрнитным и K36j ajiHo6 сод танге подающей и приек-люй шстей i;eйтplo:iOEЮ; a с рхлспс ложением эле стромаснитоЕ позволяет одновременно испо.Д -;О55ать один до1 ектор (или систему детек/тОров) ;з :ерекия ди(Ь4 еренпиал1зНого спектШ: а .той детектор (или систему) - измерения интегрального спектр. -.(TO позволяет повысигъ т-ощ-юст). ;13 ерепий Ре1ЛЛ роа сд ширюгы линии и положения Г: нерге тичес к огчо ютте rj;t;.u;le осу шее твл яе .гс я изменение% токов электромагпитовд что повы.щает экспрессность иьл ерения. Не чертеже aajia кринпипилтЕ ная схема спег т юмет}, вер1м.ка.:1ЬНЪ1Й разреЗ: Спектрок:етр состоит из подающей 1 и приемной 2 iac-г-ей нейтроновоод электромагнитов 3 и 4j детскто юв 5 и 6 у-штрахолод1Ш1Х нейтронов, CneKTpoNieTO работает следу:кашо ot шзом в В э.тектр-эмаг-ниты 3 и 4 годаются токи .J 3 , - -1 одинлкового НсигшвлениЯ; создающие магнитное иоле в сечении }шйтшповода Н Т ri(j при STXiM нык по ПОЛЮ; к энергией L (д 11jU -Ij9i р ;д - магнитный момент чейтрона, ГЦ ,, .-здер}1Ь й ьшгнетон, прсхо,аит через обатлсть электромаг гита 3, а нейтрпмьи; -.oj ii ;:Г5 ;.1-;ются. При цfl,гтьнeйшe ; ); аспростГ53.нении пучок нейтронов понаодет в прием; ую часп }1ейтронов:жа 2, и )к;йтрош т с энергией Е -7 (li; IU, иЕйходят дал1.11ге, а нейтроны Е, где fU Н т, -. L - рИд: о- ражаются назад, и всоогветсрие с соотнощепиет-. площадей j где Hj - подающего п-йтроповошз,; Rn -- радикс приемjioro нейтроновода, часта этих нейтр-онов поп-аагтет на детекТ(5р 5, причем на вертика-:1ьном г -шстке

нейтроны приобретают энергто, достаточную для преодоления А В - окна детектора. Таким обарзом, детектор 5 регистрирует нейтроны со спином по полю из интервала (U Н ц Е (U Н, т. е. дифференшальный спектр.

На детектор 6 попадают нейтроны со спином полю с Е: 14 И 4 и нейтроны со спином против поля с исходным спектром

Таким образом, детектор 6 дает ин- формацию об интегральном спектре.

Покажем, что одаовременное измерение дифференциального и интегрального спектров повьпиает точность измерений.

Пусть H - интегральный счет в интер вале энергий О - Е , - интегральный счет в интервале энергий О - Е и при Е Eq имеет, что .

Обозначим ширину энергетического интервала д Е Б - -2 и количество нейтронов в этом интервале Д N - N 2 1

Существует два способа измерения a.N ;

1. Измерение N и N5 и вьиисление U N N «2 - N 1 , тогда дисперсия 6(uN) N,4-Ni.

2. Прямое измерение д N , тогда ш сперсия d(uNbN -N -6UuH.

Поскольку мы используем оба способа одновременно и определяем Л N U (средневзвешенное), то

«2 2

d t NcolN7 -N ,,

л t- 7Т 2N

6

Отсюда отношение бСлНоо) f

ГТ

.Ji±

о(, il

i

г 2Н,

) , i. - ifl

Т. е. используе.мый комбинированный способ является более точным.

Использование магнитного спектрометра позволит сократить время работы по исследованию спектра примерно в два раза за счет повьпиения точности и экспресоности и, следовательно сократить расходы на эксплуатацию установки, использующей ультрахолодные нейтроны в условиях шучно-исследовательской лаборатории, применящей ядерный реактор как источник нейтронов.

СПЕКТРОМЕТР УЛЬТРАХОЛОДНЫХ НЕЙТРОНОВ,содержащий горизонтальный нейтрон овод и детекторы упьтрахолодных нейтронов, отличающийся тем,что, с целью повышения точности и экспрессности измерения спектров, нейтроновод выполнен из соосных подающей и приемной частей, диаметр приемной части больше диаметра подаюшей, обе стороны приемной части соединены с детекторами ультрахо- лодных нейтронов, при этом на .подающей и приемной частях расположены электромагниты. :о i(; О D1 СА9