Способ определения энергетических спектров нейтронов

 

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 энергиях 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 тормозньк способностях материала мишени. 4 ил. (Л ю со со со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„ЯО„„ 1299310 А 1 (gg G 0l Т 1/36, 3/00 жт%а- -, gf > . тръ э уг е,в ,!3 l

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3889604/40-25 (22) 26.04,85 (46) 29.02.88. Бюл. В 8 (72) А.Н.Давлетшин, А.О.Типунков, С.В.Тихонов, В.В.Тужилов и В.С.Иорин (53) 539.1.074,88(088,8) (56) Нейлер Дж., Гуд В. Техника спектрометрии быстрых нейтронов по време" ни пролета./Â кн. Физика быстрых нейтронов под редакцией Дж. Мариона и

Дж. Фаулера, т. 1, с. 115, Атомиздат, 1963.

Хлебников С.В., Яковлев В.А. Расчет профиля имплантации и спектра образующихся нейтронов при использовании тонких твердых дейтериевых мишеней РИ-149. — Ленинград, РИ им. В.Г.Хлопина, 1981. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СПЕКТРОВ НЕЙТРОНОВ (57) Изобретение относится к спект1 рометрии нейтронного излучения и может быть использовано для определения энергетического спектра нейтронов из источников на основе (Р,n) 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 энергиях протонов в диапазоне энергий от порога реакции и выше с шагом по энергии, равным энергетическим потерям протонов при прохождении их через мишень сравнения. Та же процедура измерений повторяется для произвольной мишени, а результатом измерений является массив чисел, соот- Е ветствующий выходам нейтронов из мишени. По полученному массиву определяют распределение относительной С: плотности ядер по глубине мишени и спектр нейтронов, используя данные Д о кинематике (P, n) реакции и тормоз- . ных способностях материала мишени. 4®®

4 ил. К) 1299310

Изобретение относится к эксперимент аль ным мет одам ядерной физ ики» и может быть использовано для определения энергетического спектра быстрых нейтронов, образующихся в слое вещества в результате (Р,n)-реакции и вылетающих под определенным углом к направлению протонного пучка.

Целью изобретения является повышение точности определения спектра нейтронов.

1О

E,ìîêñ-Е»о»

n — - — — - 6Е

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

Способ осуществляется следующим образом. 15

Рассматривают случай определения энергетического спектра нейтронов, образующихся в результате реакции протонов с тритием, имплантированным в скандиевый слой, нанесенный на под- 2р ложку иэ молибдена. Пучок монохроматических протонов, получаемых на электростатическом ускорителе прото- нов, пропускают через мишень сравнения, толщину которого измеряют либо 25 во время данного эксперимента, либо раньше. При этом измеряют число нейтронов,образованныхв реакцииТ(Р,n) Не, з

)и вылетевших под нулевым углом относительно направления протонного 3р пучка. Измерения можно вести с помощью "длинного счетчика". Измерения ведут с энергетическим шагом, равным энергетической толщине слоя сравнения в диапазоне энергий от порога реакции T(P, n) 1Не плюс энергия, равная предполагаемой энергетической толщине активного слоя. Измеряемые величины записывают как у,, где

=1,2,...,n (у, соответствует выходу нейтронов из слоя сравнения для протонов с энергией, равной Е„, пороговой энергии реакции Т(Р, n) Не плюс энергия Е, равная толщине мишени сравнения, а п определяется из соотношения

У =ру

2 )2у2

У =P у +p2y2+рyç. (2) У„= )„у„+ ) у +...,+ у

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

Ф о

E(En,1,e)= $ j j P(x)S(E,,»-,) (E;, » . 0 Е.-сФ Е = со

E»x) — (Е,9)3 (En-KE) йЕс1Е; d „» (3) где (х) — плотность трития в мишени толщиной t на глубине х, p;(E, Е;) энергетическое распределение протонов, падающих на поверхность мишени (со средней энергией Е,) и (E,,E,x)энергетическое распределение прото-.

Ж

НоВ на глубине х --(Е с)) — дифферен ая

Э циальное сечение реакции Т(Р, п) Не, a)(En-KZ) — дельта-функция (происходит отбор нейтронов, удовлетворяющих соотношению Е„=К(Е )Е, где Š— энергия протона), рассчйтывают энергетический спектр нейтронов, образованных в мишени в результате реакции

T(P, п) Не и вылетевших в интересую3 щем направлении )9 .

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.

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

1299310 трития, имплантированных в скандиевый слой, нанесенный на молибденовую подложку. Мишенью сравнения явля" ется скандиевый слой с глубиной им5 плантации трития (выраженной в энер-. гетических единицах для протонов с энергией 1020 кэВ) 7 кэВ. Измерения выхода нейтронов осуществлялись с помощью "длинного счетчика", pRc положенного на расстоянии 1,5 м от источника нейтронов, соосно с пучком протонов. Измеренные выходы.нейтронов иэ мишени сравнения и мишени соответственно 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 мишени. 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, вылетающих из мишени под нулевым углом по отношению 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, n). 35

Укаэанной цели удалось достичь благодаря тому, что измерялась зависимость выхода именно тех нейтронов от энергии первичных протонов, спектр 1 которых необходимо определить.

Формула изобретения

Способ определения энергетических спектров нейтронов, образующихся в результате ядерных реакций с вылетом нейтронов из мишеней, заключающийся в измерении продуктов ядерной реакции, по которым определяют спектр нейтронов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, предварительно облучают мишень сравнения пучком сколлимированных монохроматических 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 шагом по энергии, равным энергетическим потерям протонов при прохождении их через мишень сравнения, затем пучок монохроматических протонов пропускают через мишень и измеряют выходы нейтронов под нулевым углом при различных энергиях протонов в энергетическом диапазоне и с шагом по энергии, аналогичными тем, которые использовались в измерениях с мишенью сравнения, причем измерения с мишенью сравнения и мишенью проводят в одинаковых геометриях и одним детектором нейтронов и иэ полученных данных об энергетической зависимости выхода нейтронов иэ ми-шени сравнения и мишени определяют распределение относительной плотности ядер по глубине мишени, затем по полученным результатам с учетом данных о кинематике реакции (P, n), тормозных способностях материала мишени для протонов и данных о распределении ядер мишени определяют энергетический спектр нейтронов.

1299310

2000

N00

100

72500

f êãö

f íãö

3кгц

Составитель С.Кондратенко

Редактор Т.Иванова Техред И.Дидык Корректор С.Черни

Тираж 522 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открыгий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Закаэ 775

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4

J000 фиг. t

Q000 фиг д

12500 Q 000 фиг. 2

750 770 790 уды фиг. Ф