Казанский Приволжский Федеральный Университет НЕЙТРОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ Гимранова Карина

Казанский (Приволжский) Федеральный Университет НЕЙТРОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ Гимранова Карина Кафедра радиоспектроскопии и квантовой электроники Казань 2014 г

Определение • Нейтронная спектроскопия (нейтронная спектрометрия)- область ядерной физики, охватывающая исследования зависимости эффективного поперечного сечения взаимодействия нейтронов с атомными ядрами от энергии нейтронов. • Характерной особенностью энергетической зависимости сечений от взаимодействия медленных нейтронов с ядрами является наличие так называемых нейтронных резонансов- резкого увеличения (в 10— 105 раз) поглощения и рассеяния нейтронов вблизи определённых энергий.

Зависимость сечения поглощения и рассеяния нейтронов от их энергии для (235)U.

История Фриц Штрассман Энри ко Фе рми Избирательное (резонансное) поглощение нейтронов определённых энергий впервые было обнаружено Э. Ферма с сотрудниками в 1934. Ими же было показано, что способность поглощать медленные нейтроны сильно меняется от ядра к ядру.

Нейтронные реакции • Упругое рассеяние нейтронов (n, n') происходит на всех ядрах и при любых энергиях с заметной вероятностью. • При ниже энергии первого возбуждённого уровня ядра-мишени возможны также неупругие экзотермические ядерные реакции: • радиационный захват нейтрона (n, g), • реакции с вылетом протонов (n, р), • деление ядер (n, f).

•

•

Пример ядерной реакции с участием нейтрона

Области спектра энергий нейтронов • По "скорости": • Релятивистские нейтроны, с энергией более 1010 э. В; • Быстрые нейтроны, с энергией больше 0. 1 Мэ. В (иногда больше 1 Мэ. В) • Медленные нейтроны, общее название нейтронов с энергией менее 100 Кэ. В. • По "Температуре": • Надтепловые нейтроны, с энергией от 0. 025 до 1 э. В. • Горячие нейтроны, с энергией порядка 0. 2 э. В. • Тепловые нейтроны, с энергией примерно 0, 025 э. В • Холодные нейтроны, с энергией от 5· 10− 5 э. В до 0. 025 э. В. • Очень холодные нейтроны, с энергией от 2· 10− 7 э. В до 5· 10− 5 э. В. • Ультрахолодные нейтроны, с энергией менее 2· 10− 7 э. В. • По принадлежности к "области энергий": • Continuum region neutrons have an energy from 0. 01 Me. V to 25 Me. V. • Resonance region neutrons have an energy from 1 e. V to 0. 01 Me. V. • Low energy region neutrons have an energy less than 1 e. V.

Нейтронные спектрометры • Для измерений энергетических зависимостей сечений применяют нейтронные спектрометры, чаще спектрометры по времени пролёта: Схемы экспериментов для измерения нейтронных сечений: a - полного, б - парциальных

Схема спектрометра 1 – Корпус (тонкостенная нержавеющая труба 2 – Анодная нить (W+Au) диаметром примерно 50 мкм 3 – первый катод А 4 – второй катод Б 5 – тефлоновые кольца для поддержки и центрируются катодов А и Б 6 – стойки на которых расположены кольца 7 – три сигнальных вывода 8 – вакуумный кран

1 – Корпус 2 – Анодная нить 3, 4 – Катоды 5 – Источник положительного высокого напряжения 6 – Выравнивающий источник напряжения 7 – Зарядочувствительные предуселители 8 – Спектрометрические усилители 9 – ФЦП 10 – контроллер 11 - ПК

• Для измерений энергетических зависимостей сечений применяют нейтронные спектрометры, чаще спектрометры по времени пролёта: Схемы экспериментов для измерения нейтронных сечений: a - полного, б - парциальных

Нейтронный спектрометр для исследований микрообразцов при высоких давлениях ДН-12

Литература • http: //www. femto. com. ua/articles/part_2/2436. html • http: //ufn. ru/ufn 82_5/Russian/r 825 c. pdf • http: //dic. academic. ru/dic. nsf/enc_physics/1201/%D 0%9 D %D 0%95%D 0%99%D 0%A 2%D 0%A 0%D 0%9 E%D 0%9 D%D 0%90%D 0%AF