Способ измерения абсолютных дифференциальных сечений рассеяния нейтронов

 

О П И С А Н И Е («)8 84419

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.07.80 (21) 2959867/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (51) М. К .

G 01Т 3/00

Государстванный комитет (43) Опубликовано 15.08.82. Бюллетень № 30 (53) УДК 539.1.08 (088.8) по делам изобретений н открытий (45) Дата опубликования описания 15.08.82 (72) Авторы изобретения

Г. В. Аникин и И. И. Котухов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АБСОЛЮТНЫХ

ДИФФЕРЕНЦИАЛЪНЪ|Х СЕЧЕНИЙ РАССЕЯНИЯ

НЕЙТРОНОВ

Изобретение относится к области ядерной физики и техники, а именно к измерению дифференциальных сечений рассеяния быстрых нейтронов.

Известен способ измерения абсолютных 5 дифференциальных сечений, по которому сравнивают падающий и рассеянный на образце нейтронные потоки, измеренные одним и тем же детектором (1).

Недостатком способа является то, что необходимо вводить поправки на различие скорости счета и геометрию в этих двух измерениях.

Наиболее близким к предлагаемому яв- 15 ляется способ измерения абсолютных дифференциальных сечений рассеяния нейтронов, состоящий в измерении скорости счета нейтронов под углом 8, рассеянных образцом с 2)80, помещенным в прямой пучок 20 нейтронов источника, с последующим вычислением абсолютных дифференциальных сечений (2).

В нейтронный поток помещают два образца, сечение для одного из которых хо- 25 рошо известно.

Обычно в качестве элемента с известным сечением выбирают водород. Для него дифференциальное сечение рассеяния a(0) получается из полного сечения о,t в предпо- 30 ложении изотропии рассеяния в системе центра масс.

Однако при использовании данного способа необходимо введение поправок на различные в многократном рассеянии нейтронов в двух образцах. Кроме того, изотропия рассеяния нейтронов в системе центра масс не проверена экспериментально до малых углов рассеяния <15 .

Поэтому использование этого способа измерения абсолютных дифференциальных сечений при углах рассеяния <15 не является достаточно обоснованным.

При использовании этого способа при углах > 15 — 20 необходимо учитывать значительную потерю энергии нейтроном на отдачу ядру водорода.

Целью изобретения является повышение точности измерения дифференциальных сечений рассеяния нейтронов путем исключения поправок на потерю энергии нейтроном в водородсодержащем образце и на многократное рассеяние или поправок на изменение геометрии н скорости счета детектора.

Указанная цель достигается тем, что в спс собе измерения абсолютных дифференци884419 альных сечений рассеяния нейтронов, состоящем в измерении скорости счета нейтронов под углом О, рассеянных образцом с Z)80, помещенный в прямой пучок нейтронов источника, с последующим вычислением абсолютных дифференциальных сечений, дополнительно измеряют скорость счета рассеянных нейтронов под углом меньше границы Швингеровского всплеска сечения 0 и по соотношению

N8l .8

Ni8 — Л а .8, где У О, NO< — скорость счета нейтронов под углами О и О соответственно;

o8 — измеряемое сечение;

o 6 mb — рассчитанное теоретически сечение Швингера, определяют сечение.

Предлагаемый способ заключается в следующем.

В пучок нейтронов помещают образец вещества с атомным номером Z)80, измеряют счет рассеянных на образце нейтронов под двумя разными углами О и Оь где Π— исследуемый угол, 0 — угол меньше границы Швингеровского всплеска сечения.

Разность счетов в этих двух измерениях относят к определенной величине сечения (Швингеровской разнице для этих двух углов О и 0 ). Затем сравнивают счет детектора под углом рассеяния с указанной разницей счетов для углов 0 и 0 и по результату сравнения определяют дифференциальное сечение рассеяния на углу О.

В качестве опорного сечения при нормировке угловых распределений рассеянных нейтронов используют Швингер овский всплеск сечения при углах, меньших 3 .

Предлагаемый способ связан с использованием Швингеровского рассеяния, он выражается формулой

Зо

40

8 а, = 1 ctg —, 2 где у — пропорциональна заряду ядра Z и для U,7=1,347 10 — 4 см.

Пример. Для измерения дифференциального сечения рассеяния нейтронов под углом

3 на рассеивателе из урана выбираем угол

0 — — 0,4 и рассчитываем

Ои2в(3 ) = 0,25 б/стер, а о„в(0,4 ) =

=14,89 б/стер, в то время как чисто ядерное сечение рассеяния при этих углах практически одинаково.

Основное преимущество использования сечения Швингера заключается в его независимости от энергии нейтронов и зависи50

Изд. № 206 Тираж 719

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

НПО «Поиск» Заказ 1179/14 мости только от величины ядра исследуемого образца и угла рассеяния О.

Таким образом, весь прирост счета детектора при переходе с угла 0=3 на угол

0 — — 0,4 можно отнести к величине сечения 14,89 — 0,25 = 14,64 б/стер, а отношение скорости счета при 3 к разнице счетов, которая пропорциональна сечению

14,64 б/стер, позволит получить абсолютную величину дифференциального сечения рассеяния нейтронов ураном на угол 3 .

Использование предлагаемого способа измерения обеспечивает по сравнению с известными более точное измерение абсолютных дифференциальных сечений рассеяния нейтронов как при малых углах, так и при больших.

Формула изобретения

Способ измерения абсолютных дифференциальных сечений рассеяния нейтронов, состоящий в измерении скорости счета нейтронов под углом О, рассеянных образцом с (Л)80, помещенным в прямой пучок нейтронов источника, с последующим вычислением абсолютных дифференциальных сечений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем исключения поправок на потерю энергии нейтроном в водородсодержащем образце и на многократное рассеяние или поправок на изменение геометрии и скорости счета детектора, дополнительно измеряют скорость счета рассеянных нейтронов под углом, меньшим границы Швингеровского всплеска сечения 0 и по соотношению

N8 с8

1 лИ где Л О, N 0 — скорость счета нейтронов под углом О и 0 соответственно; о Π— измеряемое дифференциальное сечение;

oO< — сечение Швингера, m Ü определяют искомое сечение.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Walt М. and Barschall Н. H. Scaattering of 1-M7V Neuprons by Intermediate and

Heavy Elements Phys Кеч 93, 1954, № 5, р. 1062 — 1068.

2. Александров Ю. А. Рассеяние быстрых нейтронов тяжелыми ядрами на малые углы. — В сб. «Ядерные реакции при малых и средних энергиях», Труды Всесоюзной конференции Изд. АН СССР., M., 1963, с. 206 — 213 (прототип).