带电粒子的射程.ppt

* 粒子探测 * 实际应用最广的是 反应。因为硼材料比较容易得到，气态可选用BF3气体，固态有氧化硼、碳化硼等。天然硼中10B 含量较高，易浓缩。中子与 10B 反应有两个过程： p56-57 表2.3.2给出一些常用材料的中子反应截面。 * 粒子探测 * 3、核裂变法 核裂变法就是通过记录中子与重核作用产生的裂变碎片来探测中子的方法。 探测不同能量的中子选用不同的裂变材料 对热中子和慢中子选235U(?=528b)，239Pu (?=743b) ，233U (?=531b)。裂变时放出能量很大，大约是200 MeV，两个裂变碎片共带走170MeV的能量。入射中子能量远小于它，故该法不能测量中子能量，主要测量中子通量。 核裂变法特点是放出反应能很大，所以?本底对测量没有影响，可以在强?本底下测量中子。 许多重核只有在入射中子能量大于某个阈值后才能发生裂变。利用一系列不同阈能的裂变元素来判断中子的能量，这种探测器称为阈探测器。 * 粒子探测 * 常用裂变阈探测器材料特性 裂变材料 热中子裂变截面（mb) 阈能 （MeV） 3MeV时裂变截面（mb) 半衰期（y) 232Th 231Pa 234U 236U 238U 237Np 209Bi 0.2 10 0.6 － 0.5 19 1.75 0.5 0.4 0.8 1.45 0.75 50 0.19 1.1 1.5 0.85 0.55 1.5 1.41×1010 3.28×1010 2.45×105 2.34×107 4.47×109 2.14×106 * 粒子探测 * 4、活化法 活化法是中子辐照样品，使之发生核反应，生成具有一定寿命的放射性核素，放射性核素通过发射?射线或?射线回到稳定核。这种俘获中子，辐射?射线或?射线的过程称为辐射俘获，亦称活化。 例用115In做激活材料，受中子照射后， 新生成的核素一般都不稳定， 116In就是?放射性的， 测量经中子辐照后材料的放射性，就可以知道中子强度。 活化法有广泛应用，很多?、?放射性核素就是利用这种方法在反应堆中照射生成的。 * 粒子探测 * 活化分析方法是通过分析样品俘获中子后产生的放射性来实现对样品成分的非破坏性分析。 活化法具体操作过程 设活化靶为薄片，单位时间单位面积1cm2靶物质俘获中子数 ?每个原子的有效俘获截面，d靶厚 N单位体积1cm3中靶原子数，?中子通量 中子辐照靶时，一方面靶中放射性核不断增加，另一方面生成的放射性核按一定的半衰期衰变。只要中子辐照时间远大于激活放射性的半衰期，则放射性增长将达到平衡饱和状态。此时饱和放射性等于单位时间内生成的放射性核数，等于中子被俘获数。测量单位面积1cm2靶发射的饱和放射性数As，就可知中子通量。 0 照射 t0 t1 测量 t2 t 放入 取出 开始测 停止测 * 粒子探测 * §2-4 高能粒子和物质作用与簇射 当入射粒子能量很高时，相互作用变得更复杂，一个显著的特点是：高能粒子与物质原子相互作用会产生越来越多的各种基本粒子的现象——高能簇射。 电磁簇射： 高能簇射 强子簇射： Electron shower in a cloud chamber with lead absorbers 高能电子或?光子与介质原子相互作用产生电子－ ?光子－电子的级联过程 高能强子与介质强相互作用产生次级强子的级联过程 * 粒子探测 * 一、电磁簇射 电磁簇射：高能电子或光子通过介质，发生相互作用，高能电子韧致辐射产生?光子， 高能?光子产生正负电子对，正电子湮灭产生一对?光子……，这样不断发生电子－ ?光子－电子的级联过程，产生大量电子和?光子的现象。随着穿入介质厚度的增加，次级粒子的数目急剧增加，而每个电子、 ?光子的能量逐