核輻射與探測技術(shù)ppt課件(編輯修改稿)
2025-06-08 08:46 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 實際中測量沿入射中子束方向張角為 177。 10度的反沖質(zhì)子，此時探測器接收到的質(zhì)子數(shù)較多，反沖質(zhì)子的能量粗略地等于入射中子能量。 2224 c o s c o s( 1 ) nnAE E EA ? ? ?? ? ??反 沖28 二、核反應(yīng)法 ? 核反應(yīng)法主要用于測量慢中子通量。 ? 中子通量： 單位時間通過單位面積的中子數(shù)。 ? 原子核反應(yīng)用方程式表示： a(入射粒子 )+A(靶核 )?b(出射粒子 )+B(剩余核 )+Q 或簡寫成 A（ a， b） B 實驗表明任何一個核反應(yīng)，箭頭兩邊的總電荷數(shù) Z和總質(zhì)量數(shù) A必須相等；反應(yīng)前后體系的總能量（靜止能量和動能之和）不變，總動量不變。 Q值 0的反應(yīng)，放熱反應(yīng)； Q值 0的反應(yīng)，吸熱反應(yīng)。 29 目前應(yīng)用最多的三種核反應(yīng)： 都是放熱反應(yīng)，反應(yīng)放出的能量變成次級粒子的動能。?0是熱中子的反應(yīng)截面，都很大。 ? 實際應(yīng)用最廣的是 反應(yīng)。 因為硼材料比較容易得到，氣態(tài)可選用 BF3氣體，固態(tài)有氧化硼、碳化硼等。天然硼中 10B含量較高，易濃縮。中子與10B反應(yīng)有兩個過程 3 3 3 300 .7 6 4 5 3 2 7 1 0 ( , )n H e p T M e V H e n p T?? ? ? ? ?， ＝ 靶 ， 6 3 6 304 .7 8 0 9 4 1 4 , )n Li T M e V Li n T? ? ?? ? ? ? ? ?， 靶 ， （1 0 7 1 0 702 .7 9 2 3 8 3 7 9 , )n B Li M e V B n Li? ? ?? ? ? ? ?， ＝ 靶 ， （1 0 7( , )B n Li?7107772 .7 9 2 ( 6 .1 % )2 .3 1 ( 9 3 .9 % )( 0 .4 7 8 )Li M e VnBLi M e VLi Li E M e V???????????? ? ?30 三、核裂變法 ? 核裂變法 就是通過記錄中子與重核作用產(chǎn)生的裂變碎片來探測中子的方法。 ? 探測不同能量的中子選用不同的裂變材料 對熱中子和慢中子選 235U(?=528b)， 239Pu (?=743b) ，233U (?=531b)。裂變放出能量 200MeV，兩個裂變碎片帶走 170MeV的能量。入射中子能量遠小于它，故該法不能測量中子能量，主要測中子通量。 ? 核裂變法特點： 放出反應(yīng)能很大，所以 ?本底對測量沒有影響，可以在強 ?本底下測量中子。 ? 許多重核只有在入射中子能量大于某個閾值后才能發(fā)生裂變。 利用一系列不同閾能的裂變元素來判斷中子的能量，這種探測器稱為閾探測器。 31 四、活化法 ? 活化法 是中子與原子核相互作用時，原子核吸收中子后形成一個處于激發(fā)態(tài)的復(fù)合核，復(fù)合核通過發(fā)射 ?射線或 ?射線回到基態(tài)。這種俘獲中子，輻射 ?射線或 ?射線的過程稱為 輻射俘獲， 亦稱 活化。 ? 用 115In做激活材料，受中子照射后， 新生成的核素一般都不穩(wěn)定， 116In就是 ?放射性的， 測量經(jīng)中子輻照后材料的放射性，就可以知道中子強度。 1 1 5 1 1 6 * 1 1 6n I n I n I n ?? ? ? ?1 1 6 1 1 6In S n? ????? ?32 總結(jié) 根據(jù)射線的不同類型和能量等參數(shù)，選擇不同的探測器內(nèi)物質(zhì)與射線相互作用，產(chǎn)生次級粒子，想辦法記錄這些粒子。 33 氣體探測器的基本原理 一、氣體的電離 ?帶電粒子通過氣體時，與氣體原子核外電子發(fā)生庫侖作用，入射粒子損失部分能量，氣體原子則電離或激發(fā)。軌道電子獲得的能量足以克服原子的束縛成為自由電子，形成電子－離子對。 ? 原初電離：入射粒子和氣體原子直接作用產(chǎn)生的電離對。 ? 次級電離：電離的次級粒子再次和氣體原子作用產(chǎn)生的電離對 ? 總電離 N0：等于原初電離＋次級電離 ? 平均電離功：帶電粒子在氣體中產(chǎn)生一對電離粒子所需的平均能 量。 00EN???總 電 離粒子在氣體中損失的能量 平均電離功 34 二、電子和離子在氣體中的運動 ? 不加外電場時，電子和離子與氣體分子不斷碰撞，三種運動狀況： 擴散： 從密度大的區(qū)域向密度小的區(qū)域擴散運動 電子吸附： 電子被中性氣體原子俘獲形成負離子 復(fù)合： 電子和正離子復(fù)合形成中性原子 ? 加外電場時，電子和離子沿電場方向分別向正負電極做 漂移 運動。 ? 漂移運動有利于總電離的收集，是我們需要的。前三種運動不利于總電離的收集，造成能量測量誤差，應(yīng)設(shè)法減小它們的影響。 35 三、外加電場對電離粒子運動的影響 0 d + + + + + + + + U0 z 外加電場使電離產(chǎn)生的電子和離子沿電場方向作漂移運動，以利于電荷有效收集。 36 第一區(qū)段：復(fù)合區(qū) ? 外加電壓很低，離子漂移速度很小，電子吸附效應(yīng)、擴散效應(yīng)和復(fù)合效應(yīng)起主要作用。 ? 復(fù)合的結(jié)果，電子離子數(shù)目減少，所以電極收集到的離子對數(shù)目
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