Устройство для получения моноэнергетических нейтронов

:М ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМПРИ П 1 НТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБР ВТОРСНОМУ СВИДЕТ(56) Анджеевски Ю,физика, т,48, Х(7 ),Бекурц Л., Вирцзика, М.: Атомиздат 54) УСТРОЙС 1 ВО Ц 1 Я ПОЛУЧЕНИЯ МОННЕРГЕТИЧЕСКИХ НЕЙТРОНОВ57) Изобретение относится кой физике. Цель изобретенияширение диапазона энергий полу нейтронов. Для этого источник нейтронов 1 с непрерывным спектром расположен в коллиматоре внедряемой видимости его выходного канала 2, а монохроматор 3 - на пересечении входного и выходного каналов коллиматора.Монохроматор выполнен из вещества,содержащего изотоп, имекци резонансс сечением рассеяния в максимуме резонанса Бр, м , величина и толщинамонохроматчч Вубраны согясно Выражевиял Ь( ); 8 и ОНА1, где8 - величина сечения потенциальногорассеяния . ;)то позволяет обеспечитьпреимущественное рассеяние монохроматоров нейгронов с энергией вблизимаксимума резонанса, 2 ил.го 5 20 лиматора. Изобретение относится к ядернойфизике, а именно к устройствамдля исследования свойств вещества, вчастности свойств атомных ядер, химических соединений и т.д. при помощинейтронов,Цель изобретения - расширение диапазона энергий, в котором могутбыть получены моноэнергетическиенейтроны.Существенные отличия предлагаемого устройства от известного:монохроматор представляет собойпластину из вещества, содержащегоизотоп, имеющий основной изолированный резонанс, чем обеспечиваетсяпреимущественное рассеяние монохроматором нейтронов с энергией вблизимаксимума резонанса;макроскопическое сечение рассениянейтронов в максимуме резонанса должно быть существенно больше макроскопического потенциального рассеяниянейтронов ядрами всего вещества пластины, чем обеспечивается величинаотношения потока нейтронов с энергией вблизи разонанса к Фоновому потокунейтронов других энергий;толщина пластины удовлетворяет тому условию, что произведение величинысечения потенциального рассеяния вещества монохроматора на толщину пластины значительно менЬше ециницы, стем, чтобы отношение потоков неуменьшалось за счет самоэкранировкирезонанса.Совбкупность новых существенныхпризнаков позволяет достичь поставленной цели - расширить диапазонэнергий получаемых моноэнергетическихнейтронов в области от единиц досотен электровольт. Тем самым пред.лагаемое устройство позволяет полу.чать высокоинтенсивные моноэнергетические пучки в той области энергий,где используются времяпролетные методикл. Это дает возможность испольэо вать в этой области энергий нейтро.нов интегральные измерения с моно энергетическими нейтронами (например,активационные).Сущность изобретения заключаетсяв следующем. Нейтроны источника,имеющие непрерывный спектр, при прохождении через предлагаемый монохроматар будут рассеиваться ядрами еговещества. Причем, если выполняетсяусловие Б т Б , т.е, сечение .рассея 25 30 35 40 45 50 55 ния в максимуме резонанса Б значительно больше сечения потенциальногорассеяния Б вещества монохроматара,то в основном будут рассеиватьсянейтроны с энергией вблизи максимумарезонанса изотопа, содержащегося ввеществе монохроматора, Кроме того,необходимо, чтобы толщина Й пластины монохроматора удовлетворяла условию д ф Б(= 1. Иначе иэ-за возникающегосамоэкранирования пластиной резонансных нейтронов число рассеянных моноэнергетических нейтронов может стать сравнимым с числом нейтронов непрерывного спектра, Имеющийся в устройстве коллиматор служит для отделения прямого нейтронного излучения источника от рассеянных нейтронов,На фиг,1 изображен один из вариантов конкретного выполнения устройства", на фиг,2 - рассчитанный спектр нейтронов, вышедших за пределы колИсточник (1) нейтронов окружен со всех сторон радиационной защитой, пронизанной сквозным коллиматором 2. Геометрическое. расположение источника 1 и канала коллиматора 2,таково, что прямое излучение источника не может попасть на выход канала коллиматора. Монохроматор 3 расположен в канале коллиматора 2 в непосредственной близости от источника 1 нейтронов и представляет собой тонкую пластину, например из естественного вольФрама.В естественном вольфраме содержится 28,4/ изотопа вольФрам, им ющего основной изолированный резонанс с энергией 18,84 эВ, Макроскопическое сечение рассеяния нейтронов в-1 максимуме разонанса Б= 1,8 ф 10 см, а потенциальное сечение рассеяния всеми ядрами вольфрама Бр = 0,4 см т.е. Б80. Изотопы вольфрама имют несколько других резонансов, но вклад их в рассеяние нейтронов незначителен. Для дальнейшего ум:нь" шения их вклада монохроматор можно изготовить из вольфрама, ооогащенного изотопом вольфрам, Толщина пластины, выЬранная из условия ЙБ(1, мажет ьыть порядка 10-20 мкм.Устройство работает следующим оЬразом.Нейтроны от источника 1, имеюшие непрерывный спектр, рассеиваются ядрами вольфрама, входящими в состав5 162монохроматора. 11 ричем нейтроны, имеющие энергию, близкую к максимуму резонанса, рассеиваются с вероятностью,близкой к 1002, имеющие другую энергию - с вероятностью, меньшей 0,1 И,Конфигурация коллиматора такова, чтонейтроны, испущенные источником 1 ине претерпевшие рассеяния в монохроматоре 3, поглощаются в защите и немогут выйти на выход канала коллиматора 2. Следовательно, на выход канала коллиматора попадают, в основ, ном, только нейтроны, рассеянные ввольфрамовой пластине.Энергетический спектр нейтронногоисточника при этом принимался ввиде 1/Е. Энергию нейтронов можноменять, заменяя одну пластину надругую. Например, Бш - 152 имеет резонанс с энергией 8,03 эВ, 1,а-72,2 эВ, Со- 132 эВ, Мп 337 эВ, и т.д.В ряде случаев, когда имеется ис-.точник нейтронов, не имеющий сквозного канала, предлагаемое устройствоможет быть использовано в обратнойконфигурации, т,е, детектор нейтронов помещается на месте источника 1,а источник нейтронов - у входа кацала коллиматора 3 (либо пучок исследовательского реактора пропускаетсячерез канал коллиматора 3),Таким образом, по сравнению сизвестным предложенное устройствопозволяет получать моноэнергетическиенейтроны в диапазоне энергий от единиц электронвольт до сотен электронвольт. Причем интенсивность получаемых моноэнергетических нейтронов определяется интенсивностью источниканейтронов в данном диапазоне энергий,пириной резонанса и толщиной пластины. Максимальный разброс по энергии 9919 6определяется, главным образом, шириной резонанса, По сравнению с известным устройством разброс по энергиив диапазоне от единиц до сотен электронвольтпримерно на порядок меньше.Например, при использовании Яш он составляет 2,53, а при использовании кристаллического спектрометрав этой же области - 187. Ло сих порв этой области энергий нейтронов при"менялся метод времени пролета, что вчастности не позволяло эффективноиспользовать в качестве источниканейтронов мощные стационарные исследовательские реакторы, приводя кпотере интенсивности при использовании прерывателей и не позволяя применять интегральные методики йзмере ния (например активационные),Формула изобретенияУстройство для получения моноэнер гетических нейтронов, содержащее источник нейтронов непрерывного спектра, коллиматор с входным и выходнымканаламц и монохроматор, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с целью 30 расширения диапазона энергий получаемых нейтронов, источник нейтроноврасположен вне прямой видимости выходного канала коллиматора, а моно"хроматор расположен на пересечениивходного и выходного каналов коллиматора и выполнен иэ вещества, содержащего изотоп, имеющий изолированный резонанс с сечением рассеяния-Яр, м, в максимуме Резонанса Я, мвеличина которого и толщина Й, и,монохроматора выбраны согласно следующим условиямЯдЯ и ЙЯр (с 1,1629919 ов Составительнко Техред А,Кр орректор О.Кравцо едакт к Заказ 440 Тираж 260 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям и113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Пат г. Ужгород, ул. Га