中子及中子探测讲解课件.ppt

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1、第8章 中子及中子探测,第1页，共30页。,8.1 中子的分类与性质,1、中子的分类,2) 中能中子：1KeV0.5MeV。,1) 慢中子：01KeV。包括冷中子、热中子、超热中子、共振中子。,3) 快中子：0.5MeV10MeV。,4) 特快中子：10MeV。,热中子：与吸收物质原子处于热平衡状态，能量为0.0253eV，中子速度2.2103m/s.,第2页，共30页。,2、中子的性质,质量：mn1.008665u939.565300MeV/c2,自旋：sn1/2, 费米子,电荷：0，中性粒子,磁矩：n1.913042N,中子寿命：发生衰变的半衰期T1/2=10.60min,第3页，共30页。

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2、。,8.2 中子源,1) 241Am-Be中子源。,属于(,n)型中子源。由241Am放射源放出的粒子，打在Be上发生反应，产生中子。,性能：中子产额2.2106/s.Ci,T1/2433年；,1、同位素中子源,中子能量为0.111.2MeV，平均5MeV；,n/比(中子强度比)为10:1；,第4页，共30页。,2) (,n)型中子源。,利用(,n)反应获得中子。,优点：中子能量单一；缺点：中子产额低，装置体积大。,3) 自发裂变中子源,自发裂变中子源为超环元素。以252Cf (锎)最常用。1克252Cf 发射中子率为2.311013个中子。半衰期：T1/2(自发裂变)85.5a，T1/2(衰。

3、变)2.64a。中子平均能量为2.2MeV。,第5页，共30页。,2、加速器中子源,可以在相当宽的能区内获得单能中子源。,主要反应：,对放能反应，如2H(d,n)3He，3H(d,n)4He，当入射氘核能量不高时( Td 200KeV )，反应就可以有效进行，当90时，就可得到能量分别为2.5MeV和14MeV的单能中子。,第6页，共30页。,3、反应堆中子源,宽中子能量：0.001eV十几MeV,高中子注量率：,第7页，共30页。,8.3 中子与物质的相互作用,1. 中子的散射,1) 弹性散射 (n,n),中子与物质的相互作用实质上是中子与物质的靶核的相互作用。,出射粒子仍为中子、剩余核仍为。

4、靶核。,出射中子的动能：,第8页，共30页。,反冲核的动能：,当反冲核为质子(氢核)时，Mm，上式变为：,当 = 0 时，反冲质子能量最大，Tp = Tn,第9页，共30页。,反冲质子在实验室座标系中的能量分布的概率密度函数为：,即对入射的单能中子而言，实验室坐标系中，其反冲质子的能量分布是一个矩形，最大能量为Tn，最小为零。这个关系可用于快中子能谱测量。,第10页，共30页。,2) 非弹性散射 (n,n),入射中子的能量损失不仅使靶核得到反冲，且使靶核处于激发态。处于激发态的靶核退激时放出一个或几个特征光子，在核分析技术中有重要的应用。,第11页，共30页。,2. 中子的俘获,1) 中子的辐。

5、射俘获 (n,),中子射入靶核后与靶核形成一个复合核，而后复合核通过发射一个或几个特征光子跃迁到基态。这些特征 光子不同于 (n,n) 的特征 光子。由于这些 光子的发射与复合核的寿命相关，一般很快，故称为“中子感生瞬发射线”，同样在核分析技术中有重要的应用。,复合核的形成。,当发生(n,)反应后，新形成的核素是放射性的，就是常说的“活化”，测量活化核素的放射性可以用来测量中子流的注量率，区分中子的能量范围。,第12页，共30页。,2) 发射带电粒子的中子核反应,如(n,)，(n,p)等，这些反应在中子探测中应用很多，成为探测中子的主要手段。,如(n,2n)，(n,np)等，这些反应的阈能较高。

6、，在810MeV以上，只有特快中子才能发生。,3) 裂变反应 (n,f),4) 多粒子发射,第13页，共30页。,8.4 中子探测的基本方法,中子探测的特点：,1) 中子为中性粒子，不能直接引起探测介质的电离、激发。,2) 在探测器或探测介质内必须具备能同中子发生相互作用产生可被探测的次级粒子的物质(辐射体)，中子在辐射体上发生核反应、核反冲、核裂变等次级过程，产生带电的次级粒子，如，p，f 等，探测器记录这些次级粒子并输出信号。,3) 中子与辐射体有较大的作用截面，以获得较大的中子探测效率。,第14页，共30页。,1. 核反应法,主要的核反应有：,反应截面与中子能量的关系：,1/v规律，即随中子能量增加，反应截面减小，因此核反应法适用于慢中子的测量，尤其是热中子的测量。,第15页，共30页。,反应均为放热反应，反应能Q在生成核与出射粒子之间分配。由于反应能Q比较大，又主要用于慢中子探测，即：,故出射粒子能量难以反映慢中子的能量，因此，核反应法常用于中子注量率的测量。这时，Q大易于甄别去除本底信号。,探测介质中含有上述核素的气体探测器、闪烁探测器，或上述材料作为外辐射体的半导体探测器均。