Основные характеристики (α,n)-источников нейтронов.

источник	Т1/2	Выход нейтронов, нейтр./с г	Е, МэВ		Выход фотонов фот./нейтр.
			Максим.	Средняя
226Ra-α-Be	1600 лет	1,5·107	13	3,2	~104
210Po-α-Be	138,5 сут	1010	10,9	4,2	~1
239Pu-α-Be	24360 лет	1,8·105	10,7	4,5	~3
238Pu-α-Be	87 лет	2·107	11,1	3,9	несколько
210Po-α-B	138,5 сут	-	6,0	2,7	-

Мощность источников такого типа не превышает ~10⁹ с^-1 ; энергетический спектр нейтронов зависит от комбинации α-излучателя и мишени и представляет сплошное распределение в диапазоне энергий нейтронов 1-12 МэВ из-за наличия дискретных линий в спектре α-излучателя и ионизационного торможения первоначально моноэнергетических α-частиц.

Для примера на рис. 5.9 приведены энергетические спектры некоторых (α,n)-источников.

Рис. 5.9. Измеренные (сплошные кривые) и рассчитанные (пунктирные кривые) спектры нейтронов (а) и фотонов (б), испускаемых ²¹⁰Po –α –Be (слева) и

239Pu - α –Be (справа) источниками нейтронов.

Изменение мощности источника со временем определяется периодом полураспада α-излучателя.

Как правило, такие источники нейтронов одновременно испускают заметное фотонное излучение, обусловленное γ-квантами распада радионуклида α-излучателя и фотонами, возникающими в процессе реакции (α,n). Например, в Po-α-Be источнике на 1 испущенный нейтрон испускается 1 фотон с энергией 4,44 МэВ и фотоны с энергиями 2,9 и 7,3 МэВ с низким выходом возбужденным продуктом реакции ¹²С, 1,2·10^-5 фотонов с энергией 0,803 МэВ в результате распада ²¹⁰Ро. Сопутствующее фотонное излучение радиевого источника определяется фотонами распада радия с дочерними продуктами его распада.

(γ,n) или фотонейтронные источники можно создать, если облучать мишень γ-излучением радионуклида, энергия которого превосходит энергию связи нейтрона в ядре мишени. Существуют всего два ядра – это ²Н и ⁹Ве с энергиями связи нейтронов Е_св=2,23 и 1,67 МэВ, соответственно, которые можно использовать для этих целей. В качестве гамма-излучателей применяют ²⁴Na, ¹²⁴Sb, ²²⁶Ra, ²²⁸Th и т.д., энергия γ-квантов которых превышает указанные энергии связи нейтрона.

В итоге (γ,n) реакции для моноэнергетического γ-кванта с энергией Е_γ можно получить нейтроны с энергией Е, определяемой формулой:

Е= ·

· ≈

≈ (Е_γ - E_св) (5.25),

где А- атомная масса ядра мишени, θ- угол вылета нейтрона относительно направления движения фотона; энергии в формуле подставляются в МэВ. Для многих практических задач источники нейтронов по реакции (γ,n) можно считать близкими к моноэнергетическим.

Мощность таких источников невелика и не превышает 10⁸ с^-1. Для этих нейтронных источников также характерно сопутствующее фотонное излучение, обусловленное, как правило, фотонами гамма-излучателя. В качестве примера в табл.5.3 приведены наиболее часто используемые (γ,n)-источники нейтронов. Здесь же приведены их характеристики: периоды полураспада гамма-излучателя, энергии испускаемых фотонов с их выходами на один акт распада, выходы нейтронов и их энергии.

Контрольные вопросы к § 5.2

1. Назовите виды радиоактивного распада.

2. Каковы энергетические возможности α-распада?

3. С какими энергиями испускаются α-частицы при распаде?

4. Почему при β-распаде испускаются электроны с непрерывным распределением по энергии?

5. Чем отличается позитронный распад от К-захвата?

6. В чем состоит природа внутренней конверсии?

7. Назовите природу испускания сопутствующего фотонного излучения при β-распаде?

8. Как зависит интенсивность сопутствующего тормозного излучения при β-распаде от максимальной энергии β-частиц и атомного номера материала?

9. Каков вид спектра тормозного излучения, создаваемого электронами и β-частицами?

10. Назовите основные радионуклидные источники нейтронов.

11. Назовите наиболее часто используемый источник нейтронов спонтанного деления.

12. Какие радионуклиды способны при распаде испускать нейтронное излучение?

13. Опишите конструкцию (α,n) –радионуклидного источника.

14. К какому диапазону энергий относятся нейтроны, испускаемые (α,n) – источником?

15. Чем обусловлено сопутствующее фотонное излучение в (α,n) – источниках нейтронов?

16. При каких условиях можно реализовать фотонейтронный источник?

17. Чему примерно равна энергия нейтронов, испускаемых фотонейтронным источником?

Таблица 5.3.