Спектрометр фотонейтронов

 

Изобретение относится к области физики и техники физического эксперимента и решает задйчу увеличения раз решения по знергии нейтронов при исследовании фотонейтронных реакций вблизи порога. Цель изобретения - од .новременное увеличение чувствительности и уменьшение тепловой йагрузки на тормозной мишени. Устройство содержит импульсный источник быстрых.электронов 1 (ускоритель), цилиндрическую линзу 2, формирующую линейный фокус в объеме образца 5, ра звертывающее устройство 3, которое развертывает сфокусированный электронный пучок по тормозной мишени 4. в направлении, перпендикулярном линейному фокусу, образец 5, который устанорлен за тормозной мишенью 4 без зазора, нейтроне-- . вод 6, коллиматор 7, детектор 8 не йтронов, защиту 9 детектора и временной анализатор 10, соединённый с детектором 8 нейтронов. Во. время прохождения импульса тока пучка развертьгаающес устройство развертьшает сфокусированный пучок по тормозной мишени со скоростью движения нейтронов исследуемой . области энергий в направлении к детек-. тору нейтронов. При этом каждая точка образца, находящаяся в конусе пучка тормозного излзгчения, генерирует нейтроны из реакции в течение времени , равного произведению длительност ти импульса тока пучка на отношение размера нейтронного пятна к длине развертки, а нейтроны заданной энергии , испущенные всеми точками образца , придут на детектор нейтронов одновременно при дпительности импульса иейтронов на детекторе, равной времени свечения точки образца. 0т- {верстие в образце 5 и тормозной ми- |шени 4 позволяет нзбежать их тепловой перегрузки в начале цикла развертки или при выходе развертки из строя. У1

союз советских социАлистичесних

РЕСПУБЛИН. (!9) (!!) А1 (51) 5 Н O I J 49/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

f10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (46) 23„05.91. Вюл. K 19 (21) 4410282/21 (22) 14..04. 88

: (75) В.А. Втюрин (53) 621 384(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР !!г 760807, кл. Н 0! .! 49/44, 1979.

Photo-Neutoron.Measurements

Radiant Effects, !986, v.96, р.65. (54) CIIEKTPOMETP ФОТОНЕЙТРОНОВ (57) Изобретение относится к области физики и техники физического эксперимента и решает задачу увеличения раз.решения по энергии нейтронов при ис" следовании фотонейтронных. реакций вблизи порога, Цель изобретения " од,новременное увеличение чувствительности и уменьшение тепловой йагрузки на тормозной мишени. Устройство содер:жит импульсный источник быстрых электО роков 1 ускоритель), цилиндрическую

Г линзу 2, формирующую линейный фокус в объеме образца 5, развертывающее устройство 3, которое развертывает сфокусированный электронный пучок по тормозной мишени 4 в направлении, перпендикулярном линейному фокусу, обра зец 5, который установлен эа тормозИзобретение относится к области физйки и техники физического эксперимента и может применяться дляисследования фотоядерных реакций, в частности

-измерения параметров нейтронных резо.-.". нансов нейтрондефицитных и радиоактивных ядер.. Цель изобретения — одновременное увеличение чувствительности и уиеньше2 ной мишенью 4 без зазора, нейтройо- вод 6, коллиматор 7, детектор 8 нейт- . ронов, защиту 9 детектора и временной анализатор 10, соединенный с детектором 8 нейтронов. Во.время прохождения импульса тока пучка развертывающее. устройство развертывает сфокусирован ный пучок по тормозной мишени со скоростью движения нейтронов исследуемой . области энергигг в направлении к детек-. тору нейтронов. При этом каждая точка образца, находящаяся в конусе пучка тормозного излучения, генерирует нейтроны Hs реакции в течение времени, равного произведению длительнос-. ти импульса тока пучка на отношение размера нейтронного пятна к длине @ развертки, а нейтроны заданной энергии, испущенные всеми точками образца, придут на детектор нейтронов С одновременно при длительности импуль}.л са нейтронов на детекторе, равной . Я времени "свечения" точки образца. От верстие в образце 5 и тормозной ми, шени 4 позволяет избежать их тепловой перегрузки в:начале цикла развертки или при выходе развертки из строя.

1 ние тепловой нагрузки на тормозной мишени.

На фнг.! и 2 показано устройство спектрометра, где - импульсный источник электронов; 2 - электронная цилиндрическая линза; 3 — развертывающее устройство; 4 — тормозная мишень; 5 — образец; 6 — нейтроновод;

7 — коллиматор; 8 — детектор нейтро1598761 нов; 9 " зжцита детектора; 10 — временной анализатор.

На выходе пучка пмпульсног источника электронов 1 установлена цилин5 дрическая, например квадрупольная, линза 2, создающая линейный Фокус пучка в месте расположения образца 5.

На выходе цилиндрической линзы 2 установлено развертывающее устройство 3,10 осуществляющее развертку пучка по тормозной мишени 4 по направлению к детектору нейтронов 8 во время прохождения импульса тока. Тормозная мишень 4 выполнена удлиненной в направ- Ig ленни развертки пучка. Непосредственно за тормозной мишенью установлен исследуемый образец 5. В образце 5 и тормозной мишени 4 имеется отверстие на оси электронного пучка.-Расстояние 20 между тормозной мишенью 4 и образцом 5 сделано минимальным с тем, чтобы уменьшить эффект расходимости пучка тормозного излучения, генерируемого в тормозной мишени быстрыми электронамн, и соответственно уменьшить размер нейтронного пятна в образце 5..Охлаждающая система тормозной мишени и образца выполнена так, чтобы водородосодержащие части были вынесе- 30 ны иэ зоны тормозного пучка и не просматривались детектором нейтронов 8.

Устройство работает следующим образом.

Цилиндрическая линза 2 фокусирует пучок электронов иэ ускорителя в виде линейного фокуса. Развертывающее устройство 3; синхронизованное током пучка, развертывает линейно сфокуси- ° рованный пучок перпендикулярно оси 40 линейного фокуса вдоль удлиненной тормозной мишени 4 в направлении к детектору нейтронов 8. Тормозные г-луйй, генерируемые тормозной ми- . .шенью, испускаются в направлении дви- 45 жения электронов внутри узкого конуса с углом при вращении = ЕО/Ее, где ЕО - энергия покоя электрона E0 0,511 ИэВ, а Ее — энергия электронов в пучке. Поскольку геометрический фо- .

10 кус электронного пучка находится за

ТОрмозиОй мишенью в теле образца 5, происходит фокусировка тормозного излучения в образце, что дополнительно уменьшает размер нейтронного пятна.

В участке образна, облучаемом у-лу55 чами, происходит фотоядерная реакция с испусканием нейтронов, которые испускаются во все стороны. Отметим, что каждая точка образца испускает нейтроны тол»ко в течение времени облучения. у †.лучами, равного произведе- . нию отношения размера нейтронного пятна d к длине развертки 1 на длительность импульса тока — ь л л, r (1)

Поэтому все нейтроны, вылетевшие в направлении движения нейтронного пятна и движущиеся со скоростью развертки, придут к концу.развертки одновременно в виде короткого импульса с длительностью, равной длительности "свечения" каждой точки образца. Далее образовавшийся сгусток нейтронов пеr ремещается вдоль нейтроновода 6 к детектору 8 и регистрируется. Измеряя . время пролета нейтронов от конца образца до детектора при помощи временного анализатора 10, определяем энер- . гию нейтронов по известной формуле.

72 Э L (2. )

h t где Е „ - энергия нейтронов, эВ; длина пролетной базы,м; t — время пролета, мкс. Нейтроны, возникающие вслед" ствие фотоядерной реакции на конструкционных материалах тормозной мишени либо рассеянные на них, экранируют" ся коллиматором 7. Защита детектора 9 служит для поглощения нейтронов, замедлившихся и термализовавшихся в по< мещении.

Отверстие в тормозной мишени 4 и ,образце 5 служит для того, чтобы избежать их прожега в начале развертки и при выходе развертки из строя. На- . пример, в случае исследовании реак- ции (g,n) вблизи порога для большинства ядер энергия электронов составляет 5"10 МэВ. Принимая расстояние от точки образования тормозного иэлуче= ния до точки псглощения его ядром образца 1 см получаем, что размер нейтронного пятна в направлении развертки пучка составляет 0,05-0,1 см. Длина развертки электронного пучка с типичной длительностью 1 мкс для нейтронов с энергией .10 КэВ составляет 138 см.

Таким образом, сокращение эффектив ной,длительности импульса нейтронов на детекторе и соответствующее увеличение разрешения по энергии нейтронов превьппает 1380 раз. Столь заметный выигрьпп в сокращении эффективной длительности нейтронного импульса обусловлен значительно меныпими разме5 1 ") <) p 7 Q t 6 рами нейтронного пятна в спучае пс- ствительности и уменьшения тепловой следования фотонейтронных реакций. нагрузки на тормозной мишени тормозная мишень имеет отверстие на оси

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я . электронного пучка оси нейтроново5

1 дов находятся в одной плоскости, а

Спектрометр фотонейтронов, сос- между импульсным источником электротоящий из импульсного источника элект- нов и -ормозной мишенью дополниронов и последовательно расположеп- тельно введены электронная цилиндриных вдоль оси электронного пучка 10 ческая линза и развертывающее устройтормозной мишени, а также по меньшей ство, причем плоскость фокусировки ци- мере одного нейтроновода, ось которо- линдрической линзы, плоскость раэвертго пересекается с осью электронного ки развертывающего устройства и пучка в точке размещения образц, - плоскость, в которой находятся оси

o T л H ч а ю шийся тем, что, с g нейтроноводов, параллельны между,со» целью одновременного увеличения чув- бой.

1.

° ° j 4

Ф ° ° °

° ° ° °

° ° е °

1 и °

° . е,

° ° е /) ее е

1 ее

1598761 °

Составитель К.Меньшиков

Редактор.M.Âóêðååýà Текред N,Яндык Корректор А.Осауленко . г.

ЮЮ4Ю ЮЮФЮЮ Ю ЮЮЮЮюЮЮЮЮЮюЮЮ Ю

Заказ 2451 „ Тираж 317, Подписное

ВНИЙПИ Государственного комитета по иэобретенням и открытиям при ГКНТ. CgCP

113035, Москва, Ж 35,. Раушская наб., д . 4/5

ЮЮ ЮW Ю ЮЮЮЮ ЮЮЮ Ю 6Ю Ю ° I \WЮЮ

Производственно»издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101