3.3.4. Особенности обработки экспериментальных результатов для торцевого детектора

Помещенный в среду торцевой детектор в присутствии источника будет регистрировать число импульсов, которое пропорционально значению плотности потока тепловых нейтронов, пересекающих поверхность сферы радиусом r (рис. 3.14):

Рис. 3.14. Схема эксперимента

с торцевым детектором:

1 – источник нейтронов; 2 – поверхность сферы, плотность потока тепловых нейтронов пропорциональна скорости счета детектора; 3 – торцевой детектор

В данном случае среднее значение плотности потока нейтронов и число импульсов, регистрируемых счетчиком, связаны соотношением

,

где – регистрирующая поверхность детектора;– радиус детектора;t – время измерения, с; ω – вероятность регистрации частицы.

3.3.5. Порядок проведения работы

1. Изучить инструкцию по технике безопасности при работе в лаборатории и, выполняя указанные в ней требования, приступить к измерениям с разрешения преподавателя. Время измерения во всех экспериментах должно составлять не менее 60 с.

2. Привести счетную установку в рабочее состояние. Убедиться в работоспособности счетного устройства в проверочном режиме. Измерить 3 раза фон счетной установки.

3. Поместить нейтронный источник в канал (шахту) замедлителя, предварительно убедившись в отсутствии в нем дисков и вынимающихся блоков.

4. В первом измерении детектор располагается в непосредственной близости к источнику. Измерение количества импульсов в каждой точке производится дважды. Торцевой детектор регистрирует непосредственно тепловые нейтроны, поэтому в данном случае кадмиевый фильтр не используется, а .

5. Последующие измерения скорости счета производятся последовательно при перемещении детектора через 2 см. Полу-ченные результаты заносятся в табл. 3.1.

6. Определить среднее значение скорости счета в каждой точке (), обусловленное потоком тепловых нейтронов, и абсолютную погрешность его измерения ().

7. Определить среднее значение плотности потока тепловых нейтронов () и его погрешность () (см. разд. 3.2.3).

8. Построить график зависимости плотности потока тепловых нейтронов от расстояния до источника нейтронов: .

9. Определить среднее значение функции () на радиусе r и его погрешность ().

10. Построить график функции .

11. По графику определить расстояние (r₀), с которого начинается экспоненциальный спад (область выполнения диффузионного приближения).

12. Для расстояний r₀ и более определить значения функции и его погрешность (). Все результаты расчета заносятся в табл. № 3.2.

13. Построить график функции .

Результаты расчета оформить в виде табл. 3.2.

14. Методом наименьших квадратов аппроксимировать зависимость прямой линией (полиномом первой степени). По тангенсу угла наклона определяют значение материального параметра среды и, следовательно, длину диффузии тепловых нейтронов.

15. Для расстояний определить значения функции и построить график, по которому оценить значение возраста замедляющихся нейтронов.

16. Оценить значение длины миграции нейтронов.

17. Записать закон распределения плотностей тока и потока тепловых нейтронов в диффузионном приближении и построить их графики.

18. Составить отчет о выполненной работе, который должен включать следующее:

• самостоятельно сформулированную цель работы;

• необходимые теоретические сведения;

• результаты измерений и расчеты необходимых величин;

• расчеты погрешностей прямых и косвенных измерений;

• вывод по работе.