Способ измерения спектра нейтронов импульсного источника

 

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

- К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

Сока Советских

>774399

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03.05.79 (21) 2762100/18-25 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (51) М. Кл.з G 01 Т 3/00 государственный комитет ло делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 23.12.81. Бюллетень № 47 (53) УДК 539.125 (088.8) (45) Дата опубликования описания 23.12.81 (72) Авторы изобретения

В. А. Борисенок, М. В. Коротченко и Е. 3. Новицкий (71) Заявитель

Щптв (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СПЕКТРА НЕЙТРОНОВ „,, ИМПУЛЬСНОГО ИСТОЧ Н И КА 4 = 4444Х, т1ттт,= „:.-: - :., Изобретение относится к области метрологии ядерных излучений.

Способы измерения нейтронных спектров (1) известны.

Известные способы не позволяют определять спектр нейтронов в любых энергетических интервалах, а позволяют лишь решить эту задачу в ограниченных пределах.

Наиболее близким к изобретению являетоя способ измерения спектра нейтронов импульсного источника, основанный на регистрации времени пролета нейтронами определенного расстояния, на котором от источника расположен детектор, и определении количества нейтронов, приходящих на детектор в данный момент времени (2).

Энергию нейтрона находят по известной его скорости, которую определяют по измерению времени пролета нейтроном фик- 20 сированного расстояния.

Одновременно с генерацией нейтронной вспышки в источнике запускают временной анализатор, на который затем начинают поступать импульсы от детектора нейтронов, установленного на известном расстоянии от источника. В зависимости от времени запаздывания импульсы детектора регистрируются теми или иными каналами анализатора.

Определяют количество импульсов, которое зарегистрировано каждым каналом (или, что то же самое, количество импульсов в каждый заданный интервал времени) и строят кривую распределения нейтронов по времени пролета, на которой находят энергетический спектр. В качестве детекторов применяют устройства, механизм действия которых основан на регистрации ионизации, создаваемой заряженными продуктами взаимодействия нейтронов с рабочим веществом детектора. Такими частицами могут быть ядра отдачи, возникающие при упругом рассеянии нейтронов на ядрах атомов, заряженные продукты реакций (а, р) (и, а) и (л, f) или р-частицы, испускаемые ядрами, образовавшимися в результате реакций под воздействием нейтронов.

Этот способ измерения нейтронных спектров не позволяет проводить измерения в широких диапазонах энергий нейтронов, так как сечения взаимодействия процессов, на которых основан механизм действия детекторов, сильно изменяются с изменением энергии нейтронов и только в небольших интервалах энергий величина сечений достаточна для детектирования.

Кроме того, измерение спектров известным способом требует применения слож774399 ных электронных устройств, например многоканальных временных анализаторов.

Целью изобретения является упрощение измерений нейтронных спектров .за счет использования одного детектора для регистрации спектра.

Поставленная цель достигается тем, что по известному способу измерения нейтронных спектров импульсного источника, lo основанному на регистрации времени пролета нейтронами определенного расстояния от источника, на котором расположен детектор, и определении количества нейтронов, приходящих на детектор, в да нный )Ь момент времени, в качестве детектора используют пироэлектрический материал, измеряют несколько (по крайней мере три) мгновенных значений величины электрического заряда на пироэлектрике, а количест- 20 во нейтронов, приходящих на детектор в данный момент времени, вычисляют из соотношения У(Е) =-=Qtt) — Q(t,)

Л(Е) где у — константа, характеризующая пироэлектрпк;

f(E) — — известная функция, характеризующая разогрев пироэлектрика нейтронами и интервале значения от Ег до Е (в интервале времени от до / );

Q(t) — мгновенное значение электрического заряда на ппрзэлементе.

Применение пироэлектриков в качестве детектора нейтронов основано на пироэлектрическом эффекте — способности этих веществ к прямому преобразованию тепло- щ вой энергии в электрическую при нагреве.

Нагрев может производиться различными путями, в том числе и нейтронами. При нагреве пироэлектрика на его поверхностях, которые не параллельны особенно по- 45 лярной оси, высвобождается электрический заряд Q®, изменение величины которого за время At = t — t, однозначно связано с количеством нейтронов, энергии которых лежат в интервале от Е, до Е (Е, — t.,— 2;

Е2 — 1,— ). Эта связь выражается соотношением

Q(4) — Q(t ) = у f(E) И(Е).

Для определения искомого нейтронного спектра предлагаемым способом устанавливают пироэлектрик на известном расстоянии от импульсного источника нейтронов. При помощи регистратора заряда измеряют зависимость Q(t) на пироэлектрике цри облучении его импульсом нейтронов. Запуск регистратора синхронизируют с моментом появления нейтронного импульса в источнике. Далее рассчитывают по известным константам взаимодействия функции f(E) и из приведенного соотношения определяют распределение нейтронов по энергиям.

Предлагаемый способ упрощен, так как не требует применения сложных электронных устройств и позволяет измерять спектр нейтронов в широком энергетическом интервале при помощи детектора одного типа.

Формула изобретения

Способ измерения спектра нейтронов импульсного источника, основанный на регистрации времени пролета нейтронами определенного расстояния, на котором расположен детектор, и определении количества нейтронов, приходящих на детектор в данный момент времени, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения измерений за счет использования одного детектора для регистрации спектра, в качестве:детектора применяют пироэлектрик, измеряют несколько, по крайней мере три, мгновенных значений величины электрического заряда на пироэлектрике, а количество нейтронов, приходящих на детектор в данный момент времени, вычисляют из соотношения

Q(t ) — Ж

7 йЕ) где у — константа, характеризующая пироэлектрик;

f(E) — известная функция, характеризующая разогрев пироэлектрика нейтронами в интервале энергий от Е, до Е (в интервале времени от 1, до 1 );

Q (t) — мгновенное значение электрического заряда на пироэлектрике.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Абрамова А. И. и др, Основы экспериментальных методов ядерной физики. М., Атомиздат, 1970, с, 395 — 463.

2. Абрамов А. И. и др, Основы экспериментальных методов ядерной физики. М,, Атомиздат, 1970, с. 423 — 425 (прототип).