Устройство для регистрации резонансных нейтронов

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1) Дополнительное к авт, свид-ву2) Заявлено 15.06.73 (21) 1930276/26-25присоединением заявки-5 01 Т 3/06 б 01 Й 23/22 Государственный комитет Совета Министров СССР по делам иэооретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ РЕЗОНАНСНЫХНЕЙТРОНОВ 2 ный под углом, о потерей энергии в го устройство им деляемым требуемойассеивателе, кроме тодополнительный сменвещества, облания нейтронов измеряют, а татр из вещества,ныи ильтр и дающеготой энергкже доппоглощаючной отпотока н оглош торых тй филь ством и поток ко ии,л- шенительньго нейтрнанснойтронов,Такоеизмерить энерг езо- ейи, отли яем ого энергии изм устройс ансных н ргии ней вып олнени к резо шей .эн яе тва позв ейтроно о гией бол эн ви ктиших детект иейстртр Изобретение относится к устройству длйрегистрации резонансных нейтронов и может быть использовано при определении содержания в горных породах элементов, обладающих свойством резонансного поглощения нейтронов.Известны активалионные детекторы нейтронов, содержащие чувствительный слой(эмиттер) из вещества, активируюшегосяпод действием резонансных нейтронов (родий, серебро, диспрозий). Резонансные нейтроны активируют чувствительный слой, Врезультате активации образуется радиоактивный изотоп, испускающий бета-излучение. Регистрация бета-частиц позволяет измерить электрический потенциал между эмиттером и коллектором, пропорциональныйпотоку резонансных нейтронов,Однако этот детектор не может регистрировать нейтроны, энергия которых отлична от энергии резонансных нейтронов,которые могут активировать детектор.Предлагаемое устройство содержит рас-Гсеиватель из легкого элемента и активационный детектор нейтронов, расположенчертеже дано устроиство для р и потока резонансных цезиевых онов, общин вид,Устройство для регистрации резонансных нейтронов состоит из активационногоили сцинтилляционного детекторов 3. бетачастиц, эмиттера 2 из вещества, образующего под действием резонансных нейтронов короткоживуший радиоактивный изотоп,испускающий бета-излучение ( напримерсеребро), коллиматора 3 из элемента с вьсоким сечением поглощения медленных нейтронов ( например, из бора), экрана 4из того же вещества, что и эмиттер 2,рассеивателя 5 из элемента с малым атомным номером ( например, бериллия), экрана 6, поглощающего тепловые нейтроны.Устройство содержит дополнительныйсъемный экран 7 из вещества, содержащего определяемый резонансный поглотитель,(например, цезий), дополнительный экран, 10содержащий элементы, поглошающие справаи слева по энергетической шкале от резонанса определяемого элемента.Устройство работает следующим образом,Коллиматор 3 пропускает в устройство 15медленные нейтроны, выходящие под углами, близкими к прямому из горной породы.Нейтроны с энергией 5,2 эв (резонанснаяэнергия серебра) поглощаются в экране 4из серебра и не активируют эмиттер 2.Нейтроны тепловой энергии также не активируют эмиттер, так как поглощаются экраном 6 из кадмия, При отсутствии рассеивателя 5 детектор 1 регистрирует нерезонансные надтепловые нейтроны, поглотившиеся в эмиттере 2. Сечение поглощениянадтепловых нейтронов серебром невелико,поэтому активность эмиттера 2 мала.При наличии рассеивателя 5 радиоактивность эмиттера 2 возрастает, так как нейтроны с энергией выше резонансной энергии серебра 5, 2 эв в результате рассеяниив рассеивателе 5 уменьшают свою энергиюдо резонансной энергии серебра и активи- .Руют эмиттер 2,Связь энергии падающего нейтрона Ерассеявшегося нейтрона Е и угла рассеяния И определяется следующей формулой:ЕП М 40ЕЕ(ВОЕ 9- юл 9)(М+ гл 1 т 3где т - масса нейтрона, М - масса ядрарассеивателя.оПри 8 =0 , Е = Е, т,е. при рассеянии 45вперед, нейтрон не теряет энергии; прирассеянии назадо 50прив= 90.При рассеянии назад на бериллии нейтрон теряет ъб своей энергии. Такимюообразом, нейтройы с энергией более 8,1 эвв результате однократного рассеяния в раесеивателе 5 не будут активировать эмиттер 2. Резонансные цезиевые нейтроны(5,9 эв) уменьшают свою энергию до резонанса серебра (5,2 эв) при рассеянииона угол около 80 Поэтомч эмиттеры 2 расположены под углами близкими к 80 опо отношению к направлению движения нейтронов,Таким образом, активация эмиттера 2вызывается, в основном, цезиевыми нейтронами,для уменьшения активации эмиттера 2нерезонансными нейтронами (нейтронами,энергия которых отличается от 5,2 эв) дополнительно применяют экран 8 из элементов, поглощающих справа и слева от резонанса серебра (например, индий - резонансная энергия 1,46 эв, тантал - резонансная энергия 4,2 эв, йод - резонанснаяэнергия 10-20 эв),Для учета фона нерезонансных нейтронов ( с энергиейотличной от резонансной энергии цезия - 5,9 эв) применяютэкран 7 из вещества содержащего цезий.Измерение активности эмиттера 2 производят дважды. При отсутствии экрана 7 активационный эффект связан с плотностью потока цезиевых и нерезонансных (фоновых )нейтронов, При наличии экрана активационный эффект связан только с плотностью потока фоновых нейтронов. Разность показаний с экраном и без экрана связана толькфс плотностью потока резонансных цезиевыхнейтронов,Аналогичное устройство можно применить для регистрации танталовых нейтронов,лишь изменив расположение эмиттеров относительно направления движения нейтронов в соответствии с формулой.Предварительные испытания показали,что предложенное устройство пригодно длярегистрации цезиевых (5,9 эв) и танталовых нейтронов (4,2 эв),Формула изобретения1. Устройство для регистрации резонансных нейтронов, содержащее активационныйдетектор нейтронов и экран, защищающийдетектор от активации тепловыми и рассеянными резонансными нейтронами, о т л ич а ю ш е е с я тем, что, с целью измерения потока резонансных нейтронов с энергией большей энергии нейтронов, активирующих детектор, оно содержит рассеивательиз легкого элемента, например, бериллия,а указанный детектор установлен относительно потока нейтронов под углом, определяемым требуемой потерей энергии в рассеивателе,2. Устройство по и. 1, о т л и ч а юш е е с я тем; что, с целью учета фона нерезонансных нейтронов, оно содержит допол465121 Составитель И. ТрофимоваРедактор Е. Гончар Техред Н. Андрейчук Корректор С одижар Заказ 7 02/115 Тираж 722 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 нительный сменный фильтр из вещества, обладающего свойством резонансного поглощения нейтронов той энергии, поток которых измеряют.3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что оно содержит дополнительный фильтр из веществ, поглощающих нейтроны с энергией, отличной от оезонансной энергии измеряемого потока нейтронов. 2 7 8