Способ определения энергетических спектров нейтронов

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 10 9) (11) 01 Т 1/36, 3/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТИЧЕСк спектния и мо- пределе- нейтромоэОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Нейлер Дж., Гуд В. Техника спектрометрии быстрых нейтронов по време"ни пролета./В кн. Физика быстрых нейтронов под редакцией Дж. Мариона иДж. Фаулера, т. 1, с. 115, Атомиздат, 1963,Хлебников С.В., Яковлев В.А. Расчет профиля имплантации и спектраобразующихся нейтронов при использовании тонких твердых дейтериевых мишеней РИ. - Ленинград, РИим. В.Г.Хлопина, 1981.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕКИХ СПЕКТРОВ НЕЙТРОНОВ(57) Изобретение относитсярометрии нейтронного излучжет быть использовано дляния энергетического спектр нов из источников на основе (Р,п) реакции. Цель изобретения - повышение точности определения спектра нейтронов. В способе сколлимированным путем монохроматических протонов предварительно облучают мишень сравнения с известной глубокой имплантацией ядер, измеряют выход нейтронов под нулевым углом при различных энергиях протонов в диапазоне энергийот порога реакции и выше с шагом по энергии, равным энергетическим потерям протонов при прохождении,их через мишень сравнения. Та же процедура измерений повторяется для произвольной мишени, а результатом измерений является массив чисел, соответствующий выходам нейтронов из мишени. По полученному массиву определяют распределение относительной плотности ядер по глубине мишени испектр нейтронов, используя данные о кинематике (Р, и) реакции и тор ных способностях материала мишени.4 ил.Изобретение относится к экспериментальным методам ядерной физикиф и может быть использовано для определения энергетического спектра быстрых нейтронов, образующихся в слое вещества в результате (Р,п)-реакции и вылетающих под определенным углом к направлению протонного пучка.Целью изобретения является повышение точности определения спектра нейтронов. 1 О Емокс-Ело 6 Е 50Эта же процедура измерений повторяется для мишени, результатом изме.рений является массив чисел У, соответствующий выходам нейтронов из мишени. Связь между измеренными величинами у, и У; и определяемой относительной плотностью ядер трития по глубине мишени можно записать в виде системы уравнений Способ осуществляется следующим образом. 15Рассматривают случай определения энергетического спектра нейтронов, образующихся в результате реакции протонов с тритием, имплантированным в скандиевый слой, нанесенный на под ложку иэ молибдена. Пучок монохроматических протонов, получаемых на электростатическом ускорителе прото- нов, пропускают через мишень сравнения, толщину которого измеряют либо 25 во время данного эксперимента, либо раньше. При этом измеряют число нейтронов,образованныхв реакцииТ(Р,п) Не,з 1 и вылетевших под нулевым углом относительно направления протонного ЗО пучка. Измерения можно вести с помощью "длинного счетчика", Измерения ведут с энергетическим шагом, равным энергетической толщине слоя сравнения в диапазоне энергий от порога реакции Т(Р, п) 1 Не плюс энергия, равная предполагаемой энергетической толщине активного слоя. Измеряемые величины записывают как у где =1,2п (у соответствует выходу нейтронов из слоя сравнения для протонов с энергией, равной Е, пороговой энергии реакции Т(Р, п) Не плюс энергия ЬЕ, равная толщине мишени сравнения, а п определяется из соотношения45У =руУг гул (1 уг0 у 7 Ь уг 1"1 уз,(2) У=,у+.,у +.,+(,уРешают полученную систему, подучают массив относительных плотностей ядер трития ,. по глубине мишени, где р, соответствует относительной плотности ядер трития в первомповерхностном слое глубиной дЕ, ,следующим за этим слоем и т,д. Нормировку плотности можно осуществитьлибо зная плотность трития в мишенисравнения, либо считая максимальноезначение величины ; соответствующимпредельному значению плотности тритиядля данного сорбента. Далее, знаявеличиныэнергию протонов, падающих на поверхность мишени, тормозную способность материала активногослоя и используя известные соотношения кинематики Т(Р, и) Не реакциипо формулеФ о ОоМ(Еп,1,6)=(х)р(ЕК,)и(К;,1 СО Е Ос.аЕ,х) -(к,а)8(Кп-КЕ)акаК;а, (3)где (х) - плотность трития в мишенитолщиной 1 на глубине х, р(ЕЕ;)энергетическое распределение протонов, падающих на поверхность мишени(со средней энергией Е,)и (ЕЕ,х)энергетическое распределение прото-,Жнов на глубине х (Е 3) - дифференциал фциальное сечение реакции Т(Р, п) Не,(Еп-КЕ) - дельта-функция (происходитотбор нейтронов, удовлетворяющих соотношению Е=К(Е 1,)Е, где Е - энергия протона), рассчйтывают энергетический спектр нейтронов, образованных в мишени в результате реакцииТ(Р, п) Не и вылетевших в интересую 3щем направлении 9,На фиг. 1 и 2 приведены измерениявыхода нейтронов из мишени сравненияи мишени; на фиг. 3 - распределениеотносительной плотности ядер тритияпо глубине мишени, на фиг. 4 - энергетический спектр нейтронов.Данный способ был осуществленпри определении энергетического спек.тра нейтронов, образующихся в реакции Т(Р, и) Не, проходящей на ядрахзтрития, имплантированных в скандиевый слой, нанесенный на молибденовую подложку. Мишенью сравнения явля" ется скандиевый слой с глубиной им 5 плантации трития (выраженной в энергетических единицах для протонов с энергией 1020 кэВ)7 кэВ. Измерения выхода нейтронов осуществлялись с помощью "длинного счетчика", расположенного на расстоянии 1,5 м от источника нейтронов, соосно с пучком протонов. Измеренные выходы.нейтронов иэ мишени сравнения и мишени соответственно представлены на фиг1 и 2. На фиг. 3 представлено полученное по данным, представленным на фиг. 1 и 2, распределение относительной плотности ядер трития по глубине мишени. На всех трех графиках по оси абсцисс отложены значения резонансной частоты датчика измерителя магнитного поля поворотного магнита ускорителя, На фиг. 4 представлен энергетический спектр нейтронов, вылетающих из мишени под нулевым углом по отношению к пучку первичных протонов, полученный для распределения трития, показанного на фиг. 3, и для первичных протонов с энергией 1600 кэВ.Изобретение позволяет повысить точность определения энергетических спектров нейтронов, образованных в твердых слоях вещества в результате реакции (Р, п). 35 Укаэанной цели удалось достичь благодаря тому, что измерялась зависимость выхода именно тех нейтронов от энергии первичных протонов, спектр 1 которых необходимо определить,Формула изобретенияСпособ определения энергетических спектров нейтронов, образующихся в результате ядерных реакций с вылетом нейтронов из мишеней, заключающийся в измерении продуктов ядерной реак" ции, по которым определяют спектр нейтронов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения, предварительно облучают мишень сравнения пучком сколлимированных монохроматических протонов с известной глубиной имплантации ядер, измеряют выходы нейтронов под нулевым углом при различных энергиях протонов в диапазоне энергии от порога реакции и выше с шагом по энергии, равным энергетическим потерям протонов при прохождении их через мишень сравнения, затем пучок монохроматических протонов пропускают через мишень и измеряют выходы нейтронов под нулевым углом при различных энергиях протонов в энергетическом диапазоне и с шагом по энергии, аналогичными тем, которые использовалисьв измерениях с мишенью сравнения, причем измерения с мишенью сравнения и мишенью проводят в одинаковых геометриях и одним детектором нейтронов и иэ полученных данных об энергетической зависимости выхода нейтронов иэ ми шени сравнения и мишени определяют распределение относительной плотности ядер по глубине мишени, затем по полученным результатам с учетом данных о кинематике реакции (Р, и), тормозных способностях материала мишени для протонов и данных о распределении ядер мишени определяют энергетический спектр нейтронов.1299310 2000 го 0 кгц ЦООО Нгц г 80 ГЦ Составитель С.Кондратенкоа Техред И.Дидык ектор С,ЧерниО 0фиг д Тираж ВНИИПИ Госу по делам 035, Москва, 522рственного кобретений и