《中子计量(修改)pw》课件.ppt

中子计量(修改版)? 一、中子计量基础知识 中子物理学主要研究中子的性质，中子和物质的相互作用，中子探测技术，中子剂量及其防护技术。 中子已在工业、农业、国防和医疗卫生等各方面得到了广泛的应用。基础研究和应用都离不开中子测量技术，随着科学技术的发展，对中子测量准确度的要求也越来越高。 要建立中子测量标准，研究相应的传递方法，以统一测量的量值。 第一节 中子源 一．中子的基本特性 中子是不带电的中性粒子，其静止质量为1.008 664 904 u(1.674 928 6×10-24g)，自由中子的寿命为（886.7±2.0）s。 不能直接引起电离。 探测要靠记录和原子核相互作用产生能引起电离的次级粒子来实现。 二．中子引起的核反应 中子和原子核的相互作用主要有: 产生带电粒子的核反应， 弹性和非弹性散射产生反冲核， 引起原子核裂变 原子核俘获中子后生成不稳定核（也称活化），该核衰变时放出可探测的射线。 中子和原子核的相互作用与中子能量密切相关， 对不同能量中子，所用探测器、探测原理都可能有很大差别。 中子能区的划分不是很严格的，按目前的习惯可分为： 1. 热中子En=0.025 3 eV 其速度υ=2 200 m/s 对能量更低的中子，称为冷中子，其能量一般为meV量级。 2.慢中子 En1 keV； 3.中能中子 1 keVEn100 keV； 4.快中子 100 keVEn20 MeV 中子的能量是指其具有的动能。 中子是核反应的产物，中子场总是伴随有γ射线， 一部分是核反应直接产生的 另一部分是中子与周围物质发生作用时产生的次级效应形成的γ射线 在探测中子时，要注意γ射线的影响。 三. 中子源 产生中子的物质，是中子测量的最基本条件。 中子源根据其产生方式可分为： 放射性核素中子源 加速器中子源 反应堆中子源三大类 各有优缺点： 放射性核素中子源的优点是体积小，结构简单，便于运输，价格便宜，使用方便； 缺点是强度低，能谱形状复杂，有些还有很强的γ射线。 加速器中子源 优点是强度高，利用不同核反应可在很宽的能区内获得单能中子，还可以产生脉冲中子束，在不运行时没有强辐射，但设备复杂，价格较贵。 反应堆中子源 是更强的中子源，其堆芯活性区中子能谱是软化的裂变谱，堆型不同能谱也不同，且很复杂。 对研究用反应堆，通过在水平孔道放置慢化体或过滤器，可以获得很纯的热中子束或准单能的过滤中子束。 （一）放射性核素中子源 利用放射性核素衰变放出的具有足够能量的γ射线或α粒子轰击某些靶物质，通过核反应产生中子。 通常由发射体、靶物质及相应的包壳组成。 发射体要求有适当的半衰期，足够高的射线能量，稳定的化学特性。靶物质一般采用中子结合能低的轻核材料，铍是最常用的物质之一 重核通过自发裂变产生中子，也属于放射性核素中子源。 放射性核素中子源可分为（α、n）、（γ、n）和自发裂变三种。 1．（α，n）中子源 这类中子源主要是具有足够高能量的α粒子打在靶物质上产生中子。 241Am，226Ra，210Po及238Pu等常用作为α粒子发射体 铍则是最常用的靶物质，特殊用途的中子源也有用硼、锂等作靶材 对（α，n）Be中子源主要的核反应是： 9Be+α→12C+n+5.711 MeV 上述发射体发射的α粒子能量都在 4～6 MeV之间 α粒子与靶核的反应可能有多个反应道和靶材料的散射和慢化，因此 （α，n）类中子源具有复杂的连续能谱。 一般都是发射体与靶物质均匀混合形成中子源活性区，还有些制成合金或陶瓷体后装在不锈钢封壳内，通常不少于两层封壳，以防止放射性物质的泄漏。 此类中子源常用比源强（s-1 Bq-1）来表示其产额特性。 226Ra 、 210Po 、 238Pu、 241Am是常用的α发射体。 241Am可以做成Am-Be（α，n）和Am-B（α，n）等类中子源 后者能谱比较简单，平均中子能量低，比源强也低很多，只及前者的四分之一。 目前Am-Be中子源是最常用的中子源，其强度一般在104～107 s-1。 2．（γ，n）中子源 （γ，n）中子源又称光中子源 利用某些放射性核素放出的γ射线打到靶物质上，通过（γ，n）反应产生近似单能中子。 优点是单色性好，可获得几十keV到1MeV能区的多个能量点，有些其它方法不易得到； 缺点是比源强低，伴随有很强的γ射线，不易操作，多数寿命短。 由于（γ，n）是吸热反应，有较高的阈能，所以只有少数轻核（如氘和铍）适合于做靶材料。其核反应式分别如下： γ+9Be→8Be+n-1.665 MeV γ+2H→p+n-2.226 MeV 表1 几种常用光中子源的参数 光中子源有很强的γ射线，如Sb-Be