книги из ГПНТБ / Гуртовой М.Е. Вопросы физики быстрых нейтронов. Спектрометрия быстрых нейтронов по времени пролета

Р и с .3 0 . Временной

спектр

нейтронов

с

начальной, энергией

1 5 , 2

Мэв,

рассеянных на

свинце

(

ПрбО).

В угловом распределении этой группы

нейтронов

не обнару­

жено

заметного

отклонения

от изотропности

. Таким образом

,

можно предположить

,

что

рассеяние

происходило через

составное

ядро. Е стествен но ,

что

и

выделение

пика

упругого рассеяния

также

затруднено.

§2 . Изучение ядерннх температур.

Повышение

разрешающей способности

спектрометров поэво -

лило

авторам последующих работ решать более сложные

задачи .

Т ак, Боназолла

и др . (Б о б 4) исследовали

угловые

распре­

деления

нейтронов с

энергией

1 4 ,7

Мэв,

неупруго рассеянных

железом

( см .также

(З е 7 0 )) .

Геометрия

эксперимента показана

на р и с.3 1 .

Стартовый импульс

и

электронное

коллимировашге

осущ ест­

влялись

а-счетчи коы

из тонкого пластмассового сцинтиллятора

( ОД

мм), покрытого

алюминиевой фольгой

(

Ім г/см 2 )

для

за ­

щиты

от

с в е т а . Детектор

нейтронов

представлял с^бой

жидкий

оцинтвллятор

длиной

7 ,6

си

и диаметром

5 ,1

сы,

защищенный

слоями свинца , кадмия н парайина .

Оба сцинтиллятора

"просматривались“ временными

фотоум­

ножителями

56

АѴР. Для

защити

детектора

от

прямого

пучка

попользовался

стальной

цилиндр

длиной

50

см

,

а

снижение

числа случайных совпадений

до допустимого

уровня

доотига -

л ось

тем,

что

полный

нейтронный ноток

генератора

не превы-

шал

5*1 0

нейтронов/сек.

Полное

временное

разрешение

системы

зависело

от

ворога

регистрации

(

й з-за

отсутствия

амплитудной

компенсации) и со с ­

тавляло 3 ,5

нсек при

рабочем

пороге

М Уэв,

Поскольку

база

спектрометра

была

равна

Ш

см,

это соответствовало

энерге -

тическому

разрешению

примерно 4 ,5

Уэв.

Спектры

были сняты

в

диапазоне

углов

SO -I350 через 1 5 ° .

Характерный

спектр

после

перевода

из

временной

в

энергетик,

ческую шкалу

и введения

необходимых

поправок

показан

на рнс.32.

Угловое

распределение упруго рассеянных нейтронов удов­

летворительно

совпадает

с данными

других

авторов .

Дифференциальные

сечения

неупруго

рассеянных

нейтронов

вычислены

в

диапазоне

энергий

5 - І І

Мэв

с

шагом

I

Мэв (р и с .3 3 }

Как

видно

из

рисунка

с

ростом

энергии

рассеянных

нейтронов

увеличивается

анизотропия

в

узловом

распределении'.

Анизотропия может быть

объяснена

вкладом

прямых

процес­

со в

для рассеяния

нейтронов

с

энергиями

выше 5 Мэв. В рабо -

те оценивались

также

такие характеристики ядра как ядерная

температура и плотность уровней .

Более

подробное

изучение

эт -их

характеристик

для 20

ядер проведено в работе ( Ма69)

на

импульсном

э д е к г-р о ста т к -

ческом генераторе . Б работах Сальникова и сотрудников (Анб5,

Сабб, С а70)

для этой

цели

также

использовался

спектрометр

по фемени

пролета

,

работающий

в

импульсном

режиме (А вб ба).

нов до ускорения . .Длительность

нейтронных импульоов со ст а в ­

ляла 7

нсек

, часто та повторения

2

Мгц. Схема эксперимента

показана

на

р н о .3 4 .

На

этом

спектрометре проведены

исследования неупруго

рассеянных

нейтронов

в

энергетическом интервале

0 ,1 7 - 1 4

!іэв

при

пороге

регвстрации

0,1'

Мэв. Низкий

порог

регистрации .

позволил

более

уверенно

судить

обо

всем

спектре

в

целом,

наденнее

определять

ядерные

температуры

и

изучать

спектр

нейтронов

из реакции

( п ,-2-п). Более ранние

измерения

про­

ведены

в

кольцевой

геометрии

для

37 элементов с

массовыми

числами

от

9 до 209,

На рис,

35

показан

характерный

времен­

ный

спектр

нейтронов

,

рассеянных

ядрами

цинка . После вы -

чета

фона

н введения

необходимых

поправок

временной спектр

д ся

в энергетический .

По полученным спектрам

как

функция

Е

(> и с.3 6 ).

Нак-

лон

прямой линии

свя зан

с ядерной

теш ературой

,

характе­

ризующей

спектр

неупруго

рассеянных

нейтронов

в

предположе­

на»

,

что

они описываются

распределением

М аксвелла:

( 22)

гд э :Е

- энергия

вылетающего

нейтрона , Т -

ядерная

темпера­

ту р а .

Для

некоторых

элементов

на

графихефис.36)

наблюдает

-

ся

2

линейных

участка

.

Излом в

районе

Е=

Ео

-

В

(

E Q —

начальная

энергия

налетающего

нейтрона

,

В -

энергия

связи

нейтрона

в ядре-мишени) дает

границу спектра

,

за

которой

ве г

вторых

нейтронов

из

реакции

( п , 2 п ) . Температура

оп-

H(t)riE - c o n s t

E ^ ’-exp [“ 'lj'( 'f - )

d t

( 2 9 )

Знание

ядерной

температуры

позволяет

определять

плотность

ядерных

уровней

,

исходя из

модели

ферми-газа.

Имея систематические

данные для

большого

числа ядер,ав­

торы

установили,

что

модель

ферми-газа с

учетом остаточного

взаимодействия

в

виде

энергии

спаривания

правильно описыва­

ет

зависимость

как

температуры ,

так

и

параметра плотности

ядерных уровней

от

массового

числа

А.

Пользуясь данными

,

которые другие авторы получили при

более

низких

энергиях

возбуждения .авторы установили зависи­

мость

этих

характеристик

от энергии

возбуждения .

Улучшение параметров

спектрометра

позволило позднее пе­

рейти

к измерениям

с

использованием

цилиндрической

геометрии,

Были

получены дифференциальные

сечения

рассеяния

реакций

( п , n') и ( п,2п) на ядрах Fe,

Cu, Nb,

более точно

вычислены

параметры

плотности

ядерных уровней . Для изучения углового .

распределения

рассея"ных

нейтронов

в зависимости от

энергий ,

спектры были разбиты

на

интервалы

от

0 до 3 Мэв.,

от 3 до

4,2

Мэв, от

4,2 до

5,4

Мэв, от 5,4 до 6,4 Мэв н от 6,4 до І4,4Мэ

Для

каждого интервала

были вычислены

соответствующие диффе­

ренциальные

сечения .

Рис.37. Зависимость

относительного

вклада

прямых

процессов от

энергии

вылетавшего

нейтро­

на

( Верхняя

кривая

для

меди , нижняя -

для

железа )

(

Са70).

Наблюдается

ассиметрия

относительно

90°

в угловом

распределении

нейтронов

,

относящихся

только

к реакции

(п ,гѴ ),

что

указывает

на

вклад прямых процессов

в неупру­

гое

рассеяние нейтронов

. Количественная оценка ( анализ

спектров Максвелла)

показала,

что вклад

прямых процессов в

реакцию

( п , n ')

для

железа и меди составляет

около 40$.

Кроме того, абсолютное значение вклада

прямых процессов

почти

не

зависит

от

энергии

вылетающего

нейтрона

( вылет

нейтронов любой энергии

равновероятен

),

а

отгоо"?ельный

вклад растет

с энергией

вылетающих нейтронов (

рис.37).