文档介绍：第十三章第十三章中子及中子探测中子及中子探测 1 中子的分类与性质中子的分类与性质 1、中子的分类 2) 2) 中能中子: 中能中子: 1KeV 1KeV ~ ~ 。。 1) 1) 慢中子: 慢中子: 0 0~ ~ 1KeV 1KeV 。。包括冷中子、热中子、超热中子、共振中子。 3) 3) 快中子: 快中子: ~ ~ 10MeV 10MeV 。。 4) 4) 特快中子: 特快中子: >10MeV >10MeV 。。热中子:与吸收物质原子处于热平衡状态, 能量为 ,中子速度~ ×10 3 m/s. 2 2、中子的性质质量: 质量: m n= u= MeV /c 2 自旋: 自旋: s n= 1/2, 费米子电荷: 电荷: 0,中性粒子磁矩: 磁矩: ? n=- ? N中子寿命: 中子寿命: 发生?-衰变的半衰期 T 1/2 = min 中子源中子源 1) 241 Am-Be 中子源。属于(?,n)型中子源。由 241 Am 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—— ×10 6/s. Ci T 1/2=433 年; 1、同位素中子源 nC Be??? 12 9?中子能量为 ~ ,平均 5MeV ; n/?比(中子?强度比)为 10:1 ; 4 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铀元素。以 252 Cf(锎) 最常用。 1克 252 Cf 发射中子率为 ×10 13个中子。半衰期: T 1/2(自发裂变)= a,T 1/2(?衰变)= a。中子平均能量为。 5 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) 3 He , 3H(d,n) 4 He ,当入射氘核能量不高时( T d ?200 KeV ),反应就可以有效进行,当?=90?时,就可得到能量分别为~ MeV 和~14 MeV 的单能中子。 He ndH 3 2),( MeV Q269 .3? MeV E ? He ndH 4 3),( MeV Q59 .17 ? MeV E n14 ? 6 3、反应堆中子源宽中子能量: ~ 十几 MeV 高中子注量率: 2 16 10/10 ~10 cm s? 中子与物质的相互作用中子与物质的相互作用 1. 中子的散射 1. 中子的散射 1) 弹性散射(n,n) 222 2 2 2 sin cos )(???????????????m M mM m TT nn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、剩余核仍为靶核。出射中子的动能: 8 反冲核的动能: 当反冲核为质子(氢核)时, M=m,上式变为: 当?= 0 时, 反冲质子能量最大, T p = T n ? 22 cos )( 4 n MTmM mM T??? 2 cos npTT?9 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: n pT TP 1)(?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 T n,最小为零。这个关系可用于快中子能谱测量。 pT )( pTP nT/10 nT 10