- •1° Источники нейтронов
- •2° Методы регистрации нейтронов
- •3° Измерение сечений и скоростей реакций
- •4° Измерение нейтронно-физических характеристик критических сборок и реактора.
- •Глава 1. Источники нейтронов.
- •1. Тяжеловодный реактор в Шатильоне (Франция).
- •III Методы регистрации нейтронов.
- •1. Метод ядер отдачи
- •2. Ядерные реакции с образованием лёгких заряженных частиц.
- •3. Камеры деления
- •4. Активационный метод
- •5. Некоторые устройства для регистрации заряженных частиц и γ-квантов
- •6. Пропорциональные водородсодержащие счётчики для регистрации быстрых и промежуточных нейтронов.
- •7. Сцинтилляционные детекторы с органическими кристаллами для регистрации быстрых нейтронов.
- •8. Полупроводниковые детекторы для регистрации нейтронов.
- •9. Детекторы, основанные на замедлении нейтронов.
- •Глава III. Измерение сечений и скоростей ядерных реакций
5. Некоторые устройства для регистрации заряженных частиц и γ-квантов
Газовые ионизационные детекторы – закрытый объём с газом и двумя электродами. Частица ионизирует газ, возникают электроны и U. Разность потенциалов → импульс тока
происходит постоянная ионизация
|
|
I – Ток растёт с ростом напряжения. Но не все частицы и электроны достигают электродов; могут рекомбинировать с другими частицами
II – С ростом напряжения ток не растёт (режим насыщения, все образовавшиеся частицы достигают электродов). I ионизации. Измерив силу тока, можно определить суммарную энергию частиц, попавших в камеру.
ИК работает либо в токовом режиме, либо в импульсном. При большой плотности в токовом → импульсы сливаются и регистрируется ток среднему энерговыделению. В импульсных → отдельные импульсы от каждой ионизирующей частицы.
III – при более высоком напряжении → пропорциональные счётчики. Газовое усиление (электроны, образованные вследствие ионизации, двигаясь к аноду, сами производят ионизацию → ионизационный эффект возрастает). Поэтому нужны менее чувствительные усилители, сами детекторы обладают более высокой чувствительностью. Схема регистрации более простая.
Сигнал, измеренный с такого счётчика энергии, отдаваемой частицами внутри счётчика. Такими приборами можно пользоваться для измерения дозы облучения.
IV – газовый разряд => ионизация влечёт за собой ионизацию => лавина электронов. Здесь работают счётчики Гейгера-Мюллера (газоразрядные счётчики)
Сцинтилляционный детектор: состоит из сцинтиллятора и ФЭУ. Сцинтиллятор – вещество, светящееся под действием заряженных частиц. ФЭУ преобразует световой сигнал в импульс тока. Амплитуда сигнала энергии, которую частица оставила в веществе-сцинтилляторе.
Полупроводниковый детектор: p-n переход, включенный в обратном направлении. При попадании частицы в чувствительную область p-n перехода возникает импульс. На образование одной электронно-дырочной пары тратится примерно 3 эВ, что меньше энергии ионизации газа => растёт число пар, уменьшается шум, возрастает чувствительность.
- детектор не пропускает ток
6. Пропорциональные водородсодержащие счётчики для регистрации быстрых и промежуточных нейтронов.
Внешне: сферические, цилиндрические, либо цилиндр с полусферическими концами. Традиционно – сфера. Заполнен H2 или (этан, метан, пропан). Для повышения коэффициента ГУ (газового усиления), добавляют Ar или Kr.
|
Внешняя поверхность (катод) покрывается фольгой, внутри проволока (анод). Нить 2,5–3 кВ. Константан – сплав Cu, Ni, Mn |
Нейтроны попадают внутрь счётчика, упруго рассеиваются на H → возникают протоны. Протоны вызывают ионизацию → ток. Но источники нейтронов излучают и γ, которые, взаимодействуя со стенками счётчика, рождают электроны. Эти электроны дают ионизацию и шумовые импульсы, от которых надо избавляться.
Таблица
Пробег протонов и электронов в воздухе (мг/см2)
E, МэВ |
p |
e |
1 |
2,98 |
491 |
2 |
9,15 |
1084 |
5 |
44 |
2720 |
10 |
148 |
5188 |
Пусть счётчик: = 3 см, p = 3 атм. Тогда для протонов с энергией 2 МэВ: Rp << d, Re >> d. Протон тормозится внатри детектора, а электрон выходит за его пределы