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

dope

параметров

особенно

существенна

для

р

г

,

получаемых

при

анализе неупругого

рассеяния

а -частиц

,

для

которых

как потенциалы

,

так

и

Эффективный

радиус

менее

известны .

Таблица

3 .

Сравнение

величин

для

N1

(К л 67).

Реакция : Энергия

(М эв):

:

Р г

:

ссылка

п .п '

14

0 ,2 2 ІО ,0 3

Клб7

п .п 1

14

0 ,1 9 4 0 ,0 2

Ст65

Р ’ Р'

П ,7

0 ,2 2 5

Бе64

а ,а '

2 8 ,5

0 ,1 9

Ку64

а , а '

43

0 ,1 8

Баб 2

а , а '

43

0 ,2 9

Брб5

е ,е '

183

0 ,1 0 3

0 .2 2

КрбІ

Кулон.

во збувд .

0,077±Ю Я

0 ,1 9 * 0 ,0 1

Ст62

0 ,0 7 9 і2 0 £

0 ,І 9 ±

0 ,0 4

ТобО

0 ,0 8 8 ± 2 0 £

0 ,2 0 t

0 ,0 4

АнбО

Дифференциальные

сечения

упругого

рассеяния

как

для

NL,

так

и для

Z r

хорошо

описываются

оптической

моделью

.

Ана­

лиз

показал,

что для

этих

ядер

с

магическим

числом

нукло

-

нов

С 28

протонов

у

никеля

и

50 нейтронов

у

циркония

)

на­

бор

параметров

такой

же

,

как

и лля

соседних

с

ними

ядер

,

т . е . аффект замкнутых

оболочек

не

проявляется

,

по

крайней

мере

в явном

виде,

при

рассеянии

нейтронов

с

энергией

-

105

-

Изучение

параметров

деформации на

ядрах

среднего

в е с '

при

рассеянии

нейтронов

Ій

Мэв

невозможно

проводить

без

улучшения

энергетического

разрешения

спектрометров.

Спектрометры,

работающие'

в

непреоывном

режиме, для этой

цели

практически

непригодны

.

Это связано с

тем , что

при

увеличении

пролетного

расстояния

квадратично

падает

вели­

чина

измеряемого

эффекта. Для приемлемого

соотношения

эффект-фон

,

необходимо

резко

понижать

уровень фона ,

что в

источника

и ведет

к непомерному

увеличению времени

измере­

ния.

Например,

в

работе

(Б о б5)

С энергетическое

разреше­

ние

7^0

к э в)

для

измерения

рассеяния

под

одним

углом потре­

бовалось

80

часо в .

Разработка

спектрометров

импульсного

типа с

длктель -

ностью

импульса

несколько

наносекунд

и высокой

интенсив­

ностью

в

импульсе

сопряжена

с большими экспериментальными

трудностями

(

с м .г л . І ) .

Поэтому

не удивительно ,

что

, о на­

стоящего

времени

известно

только

два

спектрометра

с

энер -

гетическим

разрешением

около

й50

кэв

(С тб 5 ,Л е7 2 ).

Спектрометр

(

С т65) 'построен

на

базе

импульсного

нейт­

ронного

генератора

. Путем

прерывания

пучка

и клистронной

группировки

после

ускорения

получена

длительность

импуль­

сов

около

2

нсек

(

ч асто та

повтеорения

й ,5

Ш’ц ). Нейтроны о

энергией

Ій Мэв получались при бомбардировке

тритиевой ми -

шени дейтронами

с энергией

ТйО кэв

. Высокая

интенсивность

в импульсе

позволила

использовать пролетную базу

около

8 ,6 метра

и тем

саш м

довести

энергетическое

разрешение

спектрометра

до

й50 кэв

при

энергии нейтронов Ій

Мэв.

При таком

разрешении

становится возможным изучение

возбуж­

дения

отдельных

уровней у

большего

количества

ядер.

В

работе

Стелеопа

и др.

(С т6 5 )

изучалось

возбуждение

коллективных

состояний

в ядрах 13

элементов:

BL,

Р5, S6, Sn,

Ed, Zn, Ni, Cf, S.P, 51, Al. Mg.

Геометрия

опыта показана на

рис.

4 4 . Для улучшения со ­

отношения эффект-фон использовалась

кольцевая

геометрия .

Рассеиватели

имели внутренний диаметр

1 7 ,8

см и поперечное

сечение

2 ,5

х

7 ,6

см ,

и представляли

собой

часть

коничес

-

кой

поверхности с

углом

раствора

равным

9 0 ° . Такая форма

рассеивателя

обусловлена стремлением

уменьшить

разность

пу­

тей

нейтронов

до детектора , рассеянных в

разных

частях

образца

. Пренебрежение

этим фактом может

заметно

ухудшить

полное

временное

разрешение

, так

как

нейтроны

с

энергией

Г4

Мэв

за I

нсек

пролетают

около

5 см.

Детектор

имел

защиту

из свинца,

железа

и парафина,сме­

нута

на

3 ,7

метра

,

так

как было

обнаружено ,

что это

суще

ственно

снижает

фон

. С

целью

ослабления

фона

от

нейтронов ,

рассеянных

от

пола

между

детектором

и мишенью

поставлена

бетонная

стен а .

В

качестве

рассеивателей

использовались

естественны е

смеси

изотопов

исследуемых

элементов

. Поэтому в

большинстве

случаев

извлекаемые

параметры

квадрупольной

деформации я в­

ляются

усредненными

по

квадрупольцым

возбуждениям

близких

по

энергиям уровней

всех

изотопов

с

учетом процентного

со -

держания

изотопов.

Пля

примера рассмотрим

результаты ,

полученные

при

рассеянии

нейтронов

на

ядрах

цинка. Временной

спектр

р а ссе ­

яния

на

угол

46°показан

на

рис.

4 5 ,

а дифференциальные

р а с ­

пределения

упругого

и неупругого

рассеяния

представлены

на

р и с.4 6 .

Наблюдается

два

пика

неупруго

рассеянных

нейтро­

нов

в

районе

0 ,9 * 0 ,1 5

Мэв

и 3 ,3 * 0 ,4

Мэв .

Из

других

работ

известны

следующие

коллективные

2 Ѵ состояния

в

основных

8^„.

_Рис. 4 6 .Дифференциальные

сечения упругого

и неупругого

рассеяния

нейтронов с

возбуждением

уровней

1 ,0 Мэв и

3 ,1 Мэв

на

цинке (С тб З ).

-

109

-

четных

изотопа

цинка:

0 ,9 9 4 Мэв

(Е п 64,

4 9 ^ ),

1 ,0 3 9

Мэв

( Е пбб,

2 8 # )

и 1 ,0 7 9

Мэв ( 2 Б6

,19% "). '^акин образом, можно

за ­

ключить , что наблюдаемый пик

0 ,9

Мэв обусловлен

квадруполь-

ным возбуждением

все х

четных

изотопов

цинка. Как видно

из ри­

сун ка,

наблюдается

хорошее

согласие

экспериментальны*

р езультатов

с

теоретической

кривой

при

£ г * 0 ,2 3 І 0 ,0 2 .

Из

і

р езультатов

по кулоновскому

возбуждению

среднее

значение

для тр ех

основных изотопов

цинка

равно 0 ,2 4 . При

р ассея ­

нии

протонов

также

получено

р г =

0 > 2 4 .

И,

наконец,

р а ссе ­

яние

а -ч а с т и ц с

энергией

40 Мэв

д ает

^ г = 0 ,І ^ ,

Второй

неупругий

пик

3 ,3

Мэв

обусловлен

возбуждени­

ем

октупольных

состояний

в

трех

основных

изотопах

цинка:

2 ,9 7

Мэв, 2 ,8 7

Мэв

и

2 ,7 6

Мэв

для

Я п 54,

Z n 66

и

Е п 66

.с о ­

ответствен н о . Наблюдаемое дифференциальное

сечение

и теоре­

тическая

кривая

при р ъ =

0 ,2 3 + 0 ,0 2

показаны

на

рисунке.

Значение

ß d

из

измерений по

электромагнитным

взаимодей­

ствиям

отсутствую т

в

литературе .

Из рассеяния

протонов

на

-7

Б4

^ ,ь= 0 ,2 1 ,

а

из

другой

работы

- ß 3 * 0 ,2 8 ;

сП

известно

0 ,2 5

и 0 ,2 1

( Z n 64

2 п бб, 2 п6 6 ) .

Неупругое

рассеяние

а - ч а с -

тиц

на

gA

дает

для j3 5 величину

0 ,1 0 .

Zn

Значения

квадрупольных

и октупольных

параметров

д е ­

формации

для

остальных изучаемых

элементов

приведены

в

т а ­

блицах 4

и 5 .

Для

сравнения

там

же

приводятся

значения

этих

параметров,

полученные

из

электромагнитных

эксперимен­

экспериментов

по рассеянию

заряженных

частиц .

Указанные

для

параметров

ошибки

связаны только с

ошибками

измере -

ния

дифференциальных

сечений

и не отражают неопределен­

ностей . связанных с

методом

анализа .

Таблица 5 .

Параметры октупольиой деформации р л

.найден­

ные из анализа неупругого рассеяния

14 Мэв

нейтронов (С т 6 5 ).

Ядро,

С £з)пп'

(р’ь) э.м.

j

Другие

: Реакция

энергия

Сг

4 . 2

0 ,1 8 + 0 ,0 3

Ni

4 .2

0 ,1 3 + 0 ,0 3

0 ,2 1 + 0 ,0 2

0 ,1 9

Р .Р '

0 ,1 4

а ,

а '

Zn

0 ,1 8

а ,

а '

0 ,2 6

3 ,3

0 ,2 3 + 0 ,0 2

Р .Р '

Cd

0 ,1 4

1 ,9

0 ,1 6 + 0 ,0 2

0 ,1 4 + 0 ,0 2

Р .Р

S n

0„ 17

0 ,1 3

а , а '

2 ,3

0 ,1 7 + 0 ,0 2

S B

2 ,2

0 ,1 6 + 0 ,0 2

PB

0 ,1 2 + 0 ,0 1

0 ,1 1 + 0 ,0 2

0 ,1 4

2 ,5

р .р '

d i

0 ,1 4 + 0 ,0 2

0 ,1 4 + 0 ,0 2

•0.Г2

п ,п

2 ,6

-

112

-

При

анализе упругого

рассеяния

использован

не

потен­

циал

Бюрклунда

и Фернбаха

(Бю 58),

учитывающий

, наряду

с

по­

верхностным

, объемное

поглощение

( как

это

сделано

в

рабо­

те Кларка

и Кросса ( К л64))> а потенциал,

дающий

очень

хоро­

шее

описание упругого

рассеяния

как протонов, так и нейтро­

нов и учитывающий только

поверхностное

поглощение

:

(2 9 )

x = ( r - R o ) / a ;

x ' = ( x - R ' o ) / a ' ;

R o = r o A </i-

R 0 = r ö A ,/5.

Здесь

параметр

днффузноотіі

для

мнимой части

берется

в

виде

производной

от

действительной части

потенциала. Стандарт­

ный

набор

параметров

С

для

всех

А )

был

следующим

:

V

=44

Мэв,

= 9 ,б

M3B,VL S = 6 ,0

Мэв,Г=Г0'= І ,2 5

фм,

Q =0,65фм

и а'= 0 ,4 7

фм.

При анализе

неупругого

рассеяния

(ЫЙВ)

в

качестве

по­

тенциала

взаимодействия

использовалась

только

реальная

часть

оптического потенциала. Учет мнимой части

потенциала

при

подгонке

теоретической

кривой

к

экспериментальному

расп

-

ределению

в области угл о в

2 0 °

-

120°

может изменить

зна­

чение

на 5 -1 0 ^ .

Из таблиц 4 и 5 видно ,

что

значения ^

,

полученные

аз экспериментов

по

рассеянию

а -части ц ,

несколько

зани

-

жены— Это

объясняется

тем ,

что

радиус

взаимодействия

R

в

реакции ( а

, а ' ) несколько

больше

(сечени е

пропорционально

Рассмотрим

еще

один

пример

влияния

метода

анаі:.'

’ч

разброс получаемой

величины

p L

. При

возбуждении

уровни