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

1 ,4

Мэв

в

ядре

в (К/іб4)йолучено

значение

равное

0 ,6 2 . Такая

же величина получена

в (С тб 5)

при другом

виде

оптичеокогр потенциала и при другом наборе параметров. Поо -

кольку

значение

р

г

довольно большое

,

экспериментальные

данные

анализировались

также

по

методу

связанных

каналов,

предложенному

Баком

(

Б аб З ).

В

данном

случае

параметры оп­

тического

потенциала

V

и

не

оставались

фиксирован­

ным!

,

а сл егка

варьировались

,

одновременно

с

подгонкой т е - ,

оретической

кривой

к

экспериментальным данным

по величине £ ,

чтобы

получить

лучшее

согласи е

как

упругого

рассеяния, так

и неупругого

. Полученное

таким

способом

= 0 ,5 3 * 0 ,0 5

и

находится

в

пределах

других

значений

этой

величины для

МП

( см .табли ц у).

Таким

образом

,

детальное, сравнение

значений

,

по­

лученных в

реакциях

по прямому

взаимодействию

различными

экспериментальными

группами

,

затруднено

не

только

потому,

что имеется

некоторый разброс в получаемых дифференциальных

сечениях,

но

и потому

, что при анализе результатов использу­

ются различные варианты теории прямого вэаимодейотвия.

Исследование

влияния’

метода

анализа

на

получаемую

в е ­

личину

р г

проводилось

также в

работе

(Х о 6 9 )

при анализе

неупругого

рассеяния

нейтронов

с

энергией

1 4 ,7

Ыэв

на

яд -

этой

SL

.

Изучалось

рассеяние

на

уровне

1 ,7 7

Ыэв. Для

pax

цели

использовался

спектрометр

по времени пролета,

по­

строенный

на

базе

'импульсного низковольтного

генератора

ней­

тронов

(З еб В ).

В принципе,

имеется

потенциальная

воэмок

-

ность

для

получения

хорошего

энергетического

разрешения

,

поскольку

в

генераторе

применена ^клистронная

группировка, а

нейтронный

поток

дости гает

10^

ней тр он/сек. Однако,

в насто ­

ящее

время

используется

пролетная

база

, равная 4

м,

что соот­

ветству ет

энергетическому

разрешению

около

9СО

кэв

. При

анализе упругого

рассеяния

на

о і

использовался

потенци­

ал Пери

и Бака

. П оказано,

что

спин-орбитальный

член

ииеет

с ; га

сущ ественное

значение

только для

углов

больше

Ій 5 °,

гд е ,

как

и звестн о,

и з-за

экспериментальных

трудностей

измере­

ния

отсутствую т. В

связи

с

этим

следует

отметить

оригиналь­

ную методику

,

предложенную недавно Боназолла и др.

(Б о 7 0 )

для

получения дифференциальных

сечений

в

этой

области

углов

( вплоть

до

178

° ) .

Неупругое

рассеяние

с

возбуждением

уровня

1 ,7 7

Ыэв

анализировалось

при

помощи МНВ

с

использованием

коллективной

модели

для потенциала

взаимодействия

,

а

также

с

использо­

ванием

микроскопического

описания

рассеяния

при

эффектив­

ном

взаимодействии

в

виде

га у ссо вск о го

потенциала. В

пос­

леднем

случае

взаимодействие

выражалось

суммарным

эффектом

парных

взаимодействий

налетающего

нейтрона

и

каждого

нук­

лона в ядре . Полученные

значения

для

j J 2

находятся

в

со­

гласии

со значениями

,

полученными в других

экспериментах

с

использованием

других

методов

анализа.

В работе

(Л е72)

измерены

дифференциальные

сечения

уп

-

ругого

и неупругого

рассеяния

нейтронов

с

энергией

Ій

Мэв

на

низколежащих

уровнях

T i

, F e ,

Y

,

Z r .

Неупруго

р а ссе ­

янные

нейтроны

отделялись

от

упруго рассеянных

методом

вре

-

мени пролета.

Энергетическое

разрешение

для

нейтронов

с

нача­

льной

энергией

Ій

Мэв

составило

й50 к э в. Спектрометр

постро­

ен

на

базе

импульсного

генератора

нейтронов

(Г у 7 0 ,Г у 7 І) .

Нейтроны

рождались

при

бомбардировке

дейтронами

тритиевой

мишени .

Импульсы дейтронов

с

энергией

ІЗО

кэв

получались

путем

нарезания

и клистронного

группирования

до

ускорения,

что

позволило

существенно

уменьшить

габариты

on. ктпометра

,

по

сравнение

со

спектрометром

(С т 6 5 ),

где

группировка

осу­

щ ествлялась

после

ускорения .

Длительность нейтронных импульсов

составляла

около

I нсек

при частоте

повторения

7

Мгц,

а интенсивность

ней­

тронного

потока

в

импульсе

была

ІО ^ н /с е к ,

что позволило

использовать

пролетную

базу

1 0 ,3

м

и обеспечило

достаточно

хорошее

энергетическое

разрешени» ,

Геометрия

эксперимента

показана

на рис.

4 7 .

Детектором

служил

пластический,

сцинтиллятор

0 80x80мм,

соединешый световодом

с

фотоумножителем Ф 3 7 -3 6 . От

прямого

пучка

нейтронов детектор

защищен стальным цилиндром. Для ос­

лабления

фона

от нейтронов,

рассеянных

полом

и стенами

экс­

периментального зала, детектор был защищен

слоями парафина,

смешанного с

L lF

,

и свинца.

Кроме

то го ,

между

источ -

ником нейтронов и детектором были установлены

бетонные

кол­

лиматоры.

Спектр прямого

пучка

нейтронов

показывает,

что аппара­

турная

полуширина

пика

превышает

длительность

дейтронного

импульса

на мишени

( & I

н сек )

и равна

3 н сек .

Зто различие

обусловлено

использованием

толстой

мишени

,

вносящей

р а з ­

мытие

нейтронов

по

энергиям , временными неопределенностя­

м и .,

связанными

с

размерами

детектора

, а

также

вносимыми

электроникой.

Спектры

рассеянных

нейтронов

снимались

с

использова­

нием

кольцевой

геометрии

в

диапазоне

углов

рассеяния

3 0 ° - І 3 0 ° .

На р и с.48а

приведен

временной спектр

нейтронов,

рассеянных на

угол

9 8 °

на ядрах железа. Пик упругого рас -

сеяния

расположен

в

ІТ 7 -м

канале.

Слева

от

него

распо­

ложен

пик

от

нейтронов

,

неупруго

рассеянных

на

уровне

0 ,8 5

Мэв.

Справа

от

пика

упругого

рассеяния

расположен фо­

новый

пик

от

прямого

пучка

, Он обусловлен

рассеянием

прямого

потока нейтронов на

малые углы

на

воздухе вблизи

стального

цилиндра

,

защищающего детектор .

Величина

пролет-

- 118

-

ной'баэы

и

частота

следования

импульсов

выбраны

та к ,ч т о ­

бы

j/-n ü K

был

расположен

справа

от

исследуемого

участ­

ка

сп ектр а.

Поскольку нейтроны с энергией

14

Мэв проле -

тают

расстояние

до детектора

за

190

н сек, а

^

-кванты

за

S3

нсек,

то нейтронные пики

регистрируются

во

втором

периоде

. Чтобы

не

было

перекрытия

нейтронных спектров

от

разных

периодов

,

порог

регистрации

был

не

ниже

6,5М эв.

С другой стороны

,

использование

столь

высокого

поро­

га

регистрации

вполне

допустимо

при решении данной

кон -

кретной

задачи

-

изучения

рассеяния

нейтронов

с

возбуждени­

ем

первых

уровней

ядер

. При таких

условиях

для

получения

хорошего

временного

разрешения

достаточно

использовать

только амплитудный отбор и не применять сложные схемы ам -

плитудной

компенсации.

Рассеиватели

использовались

в

виде

естественной

омеси

изотопов

,

поэтому

приведенные данные

отнесены

к тому

или

иному

изотопу

в

результате

анализа

изотопного

состава

образцов

,

относительного

расположения

уровней,

вероятно­

сти

их

возбуждения

,

а

также

энергетического разрешения

спектрометра

. Так,

например,

при

неупругом

рассеянии

ней­

тронов

на

ядрах

циркония

(

рис.ЙѲв)

четко

выделяются

три

пика,

»

которых

со о тветствует

рассеянию на уровнях,

положение

расположенных в

областях

0 ,9 ± 0 ,І

М э в ,

2 ,2

+ 0 ,1

Мэв и 2 ,7 ± 0 ,ІМ зв

Наиболее

существенный

вклад

в рассеяние

могут

внести

изо­

топы

2 r30( 5 I £ ) ,

( Ш

) . Zr32( 1 7 ,4 # )

и Нг 84(1 7 ;6 Й ).

Изуче­

ние рассеяния

заряженных частиц

на

этих

изотопах

показало

H r 81

(Брб5,Д ж б2,Гр6б,Бибб,М аб7а),

что

первое

состояние

2+

и

со с ­

тояние

3 "

возбуждаются

в

несколько

раз

сильнее,

чем дру -

га е

состояния ,

расположенные в области обнаруженных пиков.

В подтверждение

вышесказанного

на

р и с.49 представлена

диа­

грамма

распределения

интенсивности

выхода

протонов ,

р а с-

Рис, 4 9 . Диаграмма

распределения

интенсивности

выхода

протонов,

рассеянных

неупруго на изотопах циркония (М а67а).

Рис. 50 . Дифференциальные сечения

упругого и неупругого

рассеяния

нейтронов

с энергией 14

Мэв на титане

(Л е 7 2 ):

А - упругое рассеяние; ® - неупругое

рассеяние с

возбуждением уровня 0 ,9 9

Мэв, Сплошная линия

для

первого набора параметров,штриховая -

для втор ого .

- 122

-

сеянных

неупруго

на

изотопах

2 г Э°

и

Z r 9 2

(М а67а).

Ис­

ходя из

обоснованного

в данной

области

знергий

предположения

о прямом механизме

взаимодействия,

следует ожидать

такого

ж.е'

соотношения

и при

рассеянии нейтронов.

На

основании^ышеска*

занного

и пользуясь подробным анализом результатов

рас

-

сеяния

заряженцыхічастиц

на

этих изотопах, проведенным

в

работе Кларка

и Кросса ( К л67),

можно

сделать

следующий

вы­

вод

. Пйк

2 , 2 * 0 , !

Мэв

со о тветствует

возбуждению

состояний

2+ ,

3 “

и 5“ во всех изотопах . Остальные два пика

со о т ве т -

с т в у гт

возбуждению

уровня

2 ,7 5

Мэв

в Z r

и уровней

0 ,9 3

Мэв

в Z r

и 0 ,9 2

Мэв

в

Z r .

Соответствующие

дифференциальные

сечения

рассеяния

на

этих

уровнях

показаны

на

р и с .52

вм есте

с теоретическими кривыми. На этом же рисунке вверху

показаны результаты

измерений Кларка

и Кросса

(

К л67),

кото­

рым «изкое

разрешение

спектрометра

не

позволило

отделить

уровень

0 ,9 Мэв от

упругого

рассеяния

,

а

уровень 2 ,7 5

Мэв

от

группы

2 ,2

Мэв

. Для сравнения

там

же

показаны

наши

результаты

,

рассчитанные

та к ,

как

если

бы пики

2 ,7 5 Мэв и

2 ,2

Мзв

не разделялись . Свои данные

Кларк и Кросс

получили

при обработке временных спектров ,

один из

которых

показан

на

р и с,4 2 .

Рузультаты

по упругому

рассеянию

вм есте

с

данными

Кларка

я Кроооа

показаны

на

рис. 5 3 .

На рисунках 5 0 ,5 1 ,5 4

приведены

дифференциальные

се ч е ­

ния

упругого

и неупругого

рассеяния

нейтронов

на

ядрах

ти­

тан а, железа

и иттрия.

Сплошные и пунктирные

кривые

представляют

теоретичес -

кую

интерпретацию

р езул ьтатов,

проведенную

в работе

(Л е 7 2 ).

Для

анализа

полученных результатов

был использог:.г

't-.

метод

связанных

каналов

,

который

является

более

строгим

и последова­