SU438346A1 - Устройство дл регистрации надтепловых нейтронов - Google Patents

Description

1

Изобретение может быть -использовано при количественном определении в горных породах элементов, обладающих свойством резонансного поглощени  нгйтронов.

Известен датчик промежуточных и быстрых нейтронов, включающий детектор тепловых нейтронов и замедпитель. Замедлитель датчика содержит вещества, обладающие резонансным захватом нейтронов . Введение в замедлитель таких веществ позвол ет создать всеволновой датчик с приблизительно посто нной з)ективностью к нейтронам ,с энергией от 1 до 10 эв и резким уменьшением эффективности к нейтронам больших энергий.

Однако из-за наличи  замедлител  не возможна регистраци  нейтронов в узком энерге гическо м окне, напримгр 1-5 эв. Это обусловлено большей потерей энергии при столкновении нейтрона с  драми замедлител . Соотношение количестаа резонансных нейтронов определенной энергии и общего количества нейтронов известного датчика весьма мало (мало отношение сигнала и фона).

Нейтроны одинаковой энергии могут с различной эффективностью регистрироватьс  датчиком в зависимости от рассто ни , проходимого ими в замедлителе.

Таким образом, известное устройство трудно использовать при определении концентраций элементов , обладающих свойством резонансного поглощени  нейтронов.

Цель изобретени  - создание устройства дл  регастрации надтепловых нейтронов, регистрирующего резонансные нейтроны в узком энергетическом окне, перекрьшающем область резонансного поглощени  надтепловых нейтронов определ емым элементом.

, Это достигают тем, что детектор окружают экраном из вещества, поглощающего тепловые нейтроны , в состав которого вход т вещества, поглощающие нейтроны с энергией, отличающейс  от энергии резонансного поглощени  более, чем на 50%. Предлагаемое устройство не содержит замедлител . В известном устройстве вещества, обладакь щие резонансньш поглощением нейтронов, вход т в состав замедлител .

На фиг. 1 Показан общий вид предлагаемого устройства; на фиг. 2- зависимости макроскопического сечени  поглощени  некоторых вещеста от энергии нейтронов.

Устройство состоит из счетчика 1 нейтронов (напримгр, пропорционального гелиевого садтчнka ), экрана 2, содержащего вещества, поптощаюшие нейтроны с энергией, отличающейс  от энергии резонансного поглощени  нейтронов определ емым элементом, фольги 3 из материала, содержащего резонансньш поглотитель.

Гелиевый счетчнк с высс сой эффективностью регистрирует нейтроны в сравнитепьио широком энергетическом диапазоне от тташовых энергий 0,025 дв 100 эв. Эффективиость регистрахош тепловых нейтронов гелиевым счетчиком может достигать 80-90% и с увеличением энергии нейтронов уменышетс  по закону 1/уБ/ Д   ней1фонов с энергией 1 эв эффективность регистрации составл ет п(жмерно 15%, дл  нейтроне с энергиеб 100 эв - 1,5%. Экран поглощает значительную часть н«йтронов , энерги  соторых отличаетс  от резонансной энергии определ емого элемеша.

Таким образоь с ютчик нейтронов, дкруженньш экраном, может ре стркфовзть нитроны только в узкрлл энер1« ймеской енсне. айнансный поглотиггетл йоглощ гт вравг рйски: «ее нейтронь резонансной энергии.- ййюс детектора с фольгой из резонансного поглот тв   и без нее пропорциональна количеству { зовансных иейтронов , приход ндас к детектору.

Применение предлагаеАммго устройстве позвол ет улучщить отношение полежого огтшла зонансные нейтроны) к фону (нерезоток ые нейтроны ) и, следовательно, повысить чувсгеательность и точность определени  в породах элементов, обладающих свойствами резонансното поглощени  нгйтронов в надтепловой области эшргвй.

Рассмотрим состав экрага дл  дагектЩ о ани  нейтронов в жергетическом окне, садчйетствующем резонансному поглощению iiHjgiHa (энерги  главного резонанса 1,46эв). Экран еоеюлг из смеси (или сплава) кадми , самари , серебра и сурьмы . Кадмий поглощает титловые нейфршы с энергией ченее 0,5 эв и цраКтИчесжи прозрачен дл  нейтронов больших энергий. Самарий поглощает тепловые нейтрошд с энергией менее 1,2 эв и имеет резонансные погжжцени  п|Я1 энергии 0,9 и В эв.

Серебро имеет главный резонанс дог ощени  при энергии 5,2 - рад перекрыва вдихсн резонзнсов  смг)юр{еш 

гии 4 до 100зв.Т;акимоб эо «1,сме4;ь пере шслеш1В,.| 1а|ес.1 ( ii гией тукй ,

нейтрож в «/не9Ь1еок0й эффективностью регистрирует нейтроны с энергией более 100эв. Учихьша , что рвспре)№Жние надтепловых нейтронов по энергц м в слабопоглощающей среде подчин етс  закону 1 /Е, можно считать, что нейтроны с энертей боле 100 эв практически не регистрируютс  счетчиком.

Эффективность поглощени  нейтронов экраном из смеси или сплава резонансных поглотителей определ етс  по формуле

(Е)1-е /)

где .j(E) - макроско11ичес1 ое сечение поглс цени 

нейтронов дл  смеси (или сплава) поглотителей.

.-Г

см

h - ТОЛЩИНЕ экрана, см.

2:з()Й-с.

с fJ -г 4.Г -г 1-п 2

-с 4.5- % 0bSbJ Я

5ж Л

(У

1

где А - макроскопитеское сечеиие поглощени  нейтронов, элементом, см /г;

С - весова  концентраци  элемента в смеси; р - плотность смеси, г/см -.

Формулы (1) и (2) позвол ют определить срстав экрана и его толщину.

Ниже приведены показатели эффек-гавностц зкраш толпщной 10 мм, содержащего 10 % кадми , 30% самари , 1да серебра, 50% сурьмы и имеющего плотность 7,5 Г/СМ i

Е,эвО,1 0,2 0,5 0,91,46 3 5 6 9 10 20 |,%100100 95 100 30; 50100100 10097 100

Аналогично можно подобрать состав экранов дл  детектировани  нейтронов других резонансных энергий, например серебра (5,2 эв), цези  (5,9 эв)

и т.д.. .,. - : . . . ..

ЭффёктЕйвноей предлагаемого устройства проверена (Оде «к,:Йзмер производили в песке влазкиостьй 1Ш йййювдйе между источшпсом нейтронов и гелиевым 10 см мощность источника  ейтртнов 2x:ia- В

Скорости счета нейтронов {Ji Hn/Mtoi), полученные при измерени х с фольгой йанида  (И.) и без лее (И), приведены ниже. По дарвоаду варианту (1) измерени  проводили с кадАрЭдевьш Экраном тол1Цин1Эй 0,5 мм, по второму (И) - с экраном из смеси резонансных поглотителей.

11

H IOOOO HI 6000 д и, - и. 4000

Применение устройства позвол ет существенно улучщить соотношение между полезным сигналом (Д) и фоном (И|) и повысить порог ч)ствительНОС1И и точность определени  элементов, облатющих свойством резонансного поглощени  надтепловых нейтронов.

Claims (1)

1. Формула изобр.етени 

   Устройство дл  регистрации надтепловых нейтронов , состо щее из счетчика нейтронов, экрана из вещества, поглощанщего тепловые нейтроны, фольга изматериала,содержащего резонансный поглотитш1Ь ,о т ли чающеес  тем,что,сцельюрегистра1 ии нейтронов в узком энергетическом окне, перекрывающем область резонансного поглощени  надтепловых нейтронов определ емь1М элементом, зкран содержит вещества, погл0щаюцше нейтроны с энергиеи отличаюп ейс  о змвргни резонансного поглощени  не.йтррнов более, чем на 50 %. J,CMV И.9