Экспериментальная установка.

Экспериментальная установка (рис. I) состоит из большого бака с водой, в центре которого подвешен источник нейт­ронов.

О плотности нейтронов в разных точках можно судить по ак­тивации детектора - серебряной пластинки, помещаемой для этой цели на некоторое время в соответствующее место бака, т.е. в ко­нечном счете - по числу импульсов счетчика, облученного этим де­тектором, после извлечения его из бака. Активность детектора ис­следуется на стандартной установке с -счетчиком (см. описание прибора).

Нейтронный источник

В источнике нейтроны получаются в результате реакции - частицы излучаются естественно радиоактив­ным элементом. Спектр нейтронов сплошной, доходит до зна­чений энергии около 11 МэВ, причем наибольшая интенсивность при­ходится на интервал энергии от 3 до 5 МэВ (рис. 2).

Детектор нейтронов

Детектором нейтронов является серебряная пластина.

Таблица I

Стабильный изотоп	Содержание изотопа, %	Продукт (n,γ) реакции	Т	Сечение активизации на атом стабильного изотопа, барн
10747Ag	51,9	10847Ag	2,3 мин.	44±9
10947Ag	48,1	11047Ag	24,5 с 270 дней	110±20 2,8 ±0,5

Изучая распределение плотности тепловых нейтронов при помощи серебряного детектора, следует помнить, что серебро активируется не только нейтронами тепловых энергий, но и в заметной степени так называемыми резонансными нейтронами – в данном случае нейтронами некоторого участка энергетического спектра в окрестности точки эВ, для которых сильно возрастает сечение захвата¹⁰⁹Ag в атомах изотопа 47.

Явление резонанса, свойственное не только ядру серебра, но также и многим другим ядрам, связано с тем, что при поглощении нейтрона ядром под действием ядерных сил происходит возбуждение образующего ядра-продукта. Энергия возбуждения приблизительно равна сумме энергии связи нейтрона в ядре-продукте ε и кинети­ческой энергии нейтрона до взаимодействия:

,

то достаточно точно для таких тяжелых ядер, как серебро (для более тяжелых ядер пришлось бы учесть, что небольшая часть от уходит на сообщение кинетической энергии ядру-продукту и, следовательно, не дает вклада в энергию возбуждения). Резонанс­ными энергиями называют такие энергии в спектре нейтронов, которым отвечает, совпадающее с одним из естественных дискретных уровней возбуждения ядра-продукта. Сечение поглощения при подходе к такой точке сильно возрастает.

Число импульсов , которое дает за некоторое время бета-счетчик от облучения детектором, пропорционально полной активнос­ти детектора, обусловленной как тепловыми, так и резонансными нейтронами.

Вклад резонансных нейтронов в общее число импульсов счетчи­ка определяется экспериментально. Для этого детектор помещают в ту же точку бака и активируют снова в течение того же времени, но закрыв его с обеих сторон кадмиевыми экранами толщиной 0,5-1 мм. Такие экраны практически не пропускают тепловых нейтро­нов. Кадмий имеет очень большое сечение поглощения тепловых нейтронов (около 2400 барн), однако является почти прозрачным для нейтронов с энергией 5 эВ, так как сечение кадмия для захва­та нейтронов становится малым, начиная с 0,5 эВ.

Таким образом, в опыте с кадмием детектор будет активиро­ван одними резонансными нейтронами, и соответствующее число импульсов покажет вклад в общее число импульсов счетчика, обуслов­ленный резонансными нейтронами. Разность между числом импульсов в опыте без кадмия и в опыте с кадмием явля­ется мерой активности, наведенной в детекторе одними тепловыми нейтронами, т.е. в конечном итоге мерой плотности тепловых нейт­ронов.