Способ определения энергии нейтронов

1;1Л

) 1111 4676б6

Союз Советских

Социалистических

Республик

OllM НИЕ

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.10.71 (21) 1708571/26-25 с присоединением заявки М (51) М. 1(.ч.2 G 01Т 3/00

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытии

Опубликовано 05.03.76. Бюллетень М 9

Дата опубликования описания 07.05.76 (53) УДК 621.387.464 (088.8) (72) Лвтор

С. П. Макаров изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ НЕЙТРОНОВ

1осударствеииых комитет (23) П1-1 итет

Изобретение относится к способам определения энергии нейтронов и может использоваться при работе с источниками моноэнергетических нейтронов (например, 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 и 203,2 мм устанавливаются поочередно на световод таким образом, чтобы кристалл ZiI находился в центре сферы.

Регистрация нейтронов с энергией, большей чем тепловая, достигается замедлением их в полиэтилене. В поле моноэнергетических нейтронов для каждой сферы наблюдается различная скорость света. Полученные отношения скоростей счета позволяют с помощью графика определить энергию нейтронов после предварительной калибровки сфер.

В ряде экспериментов необходимо определить 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 мишени ускорителя по ядерной реакции Т(р, n) He.

С целью уменьшения влияния изменения геометрии измерений и повышения за счет этого точности определения энергии промежуточных и быстрых нейтронов в качестве де5 тектора используют детектор медленных и быстрых нейтронов, с помощью которого производятся измерения: одно — без замедлителя, второе — с замедлителем.

Способ осуществляется следующим образом.

10 В узком пучке моноэнергетических нейтронов измеряют скорость счета сцинтилляционного детектора, который состоит из сцинтпллятора, фотоэлектронного умножителя (ФЭУ-!3, ФЭУ-52) и электронного устройства, осущест15 вляющего усиление, дискриминацию импульсов и их счет. Затем измеряют скорость счета датчика с полиэтиленовым замедлителем, в состав которого входит тот же сцинтилляцпонный детектор, причем диаметры замедлите20 ля и сцинтиллятора одинаковы, что практически оставляет без изменений геометрию измерений. В обоих случаях скорости счета измеряются относительно скорости счета монитора. Затем определяется отношение скорос 0 тей счета . С помощью графика опредеII ляется величина энергии нейтронов.

Предложенньш способ определения энергии нейтронов можно осуществить н другим об30 разом. Непрерывное наблюдение за величиной

467666 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 о в зависимости от энергии нейтронов Е, fj

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 ай имеет порядок 0,1 (где n— число ядер бора в 1 см, 6 — 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, пЫ 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 нейЧ тронов Е. Кривая I определяется по данным, представленным на фиг. 1 кривыми 1 и 4; кривая II — кривыми 1 и 5; кривая Ш вЂ” кривыми 1 и 6; кривая IV — кривыми 2 и 7; кривая V — кривыми 3 и 8.

Кривая 1 (фиг. 2) позволяет определять энергии нейтронов в диапазоне от 250 кэв и

5 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

10 "o — + 10О/о и одинакова в измеряемом диа7( пазоне энергий, то неопределенность в величине Е, полученной из кривой 1 (фиг. 2), лежит в пределах +5 — 8, ухудшаясь с уве15 личением энергии нейтронов. Кривые II, III, IV u V могут использоваться, когда необходимо увеличить чувствительность. Например, кривая V позволяет определить величины энергий только свыше 500 кэв, но с гораздо

20 большей чувствительностью, и неопределенность в величине Е„при 1 мэв уменьшается до +5 — 6 /о, если точность измерения величины отношения +10 /о.

fj

Уменьшение содержания бора в сцинтилляторе медленных и быстрых нейтронов приводит к расширению диапазона энергии, в котором возможно определение энергии нейтронов, но при этом уменьшается чувствительность датчика с замедлителем.

Формула изобретения

Способ определения энергии нейтронов, состоящий в пропускании пучка нейтронов поЗ5 очередно 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

40 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.

467666

3D а,s

Auz 2

7,0 Еп,пав

Составитель А. Борцова

Текред А. Камышникова

Корректор О. Тюрина

Редактор Н. Цветкова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 933/4 Изд. № 286 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5