Устройство для регистрации надтепловых нейтронов

Устройство для регистрации надтепловых нейтронов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 4 38346 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.02.71 (21) 1620489/26-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.02.77. Бюллетень № 5 (45) Дата опубликования описания 09.06.77 (51) М. Кл.

601 Ч 5/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР но делам изобретений и OTKpblTlSk (53) УДК

550.835 (088.8) Е. И. Кропивский, А. А. Брем и В. Б. Сальцевич (72) Авторы изобретеиия

Всесоюзный научно-исследовательский институт разведоч»ой геофизики (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ НАДТЕПЛОВЫХ

НЕЙТРОНОВ

Изобретение может быть .использовано при количественном определении в горных породах элементов, обладающих свойством резонансного поглощения нейтронов.

Известен датчик промежуточных и быстрых нейтронов, включающий детектор тепловых нейтронов и замедлитель. Замедлитель датчика содержит вещества, обладающие резонансным захватом нейтронов. Введение в замедлитель таких веществ позволяет создать всеволновой датчик с приблизительно постоянной эффективностью к нейтронам.с энергией от 1 до 10 эв и резким уменьшением эффективности к нейтронам больших энергий.

Однако из — за наличия замедлителя не возможна регистрация нейтронов в узком энергетическом окне, например 1 — 5 эв. Это обусловлено большей потерей энергии при столкновении нейтрона с ядрами замедлителя. Соотношение количества резонансных нейтронов определенной энергии и общего количества нейтронов известного датчика весьма мало (мало отношение сигнала и фона) .

Нейтроны одинаковой энергии могут с различной эффективностью регистрироваться датчиком в зависимости от расстояния, проходимого ими в замедлителе.

Таким образом, известное устройство трудно использовать при определении концентраций элементов, обладающих свойством резонансного поглощения нейтронов.

Цель изобретения — создание устройства для регистрации надтепловых. нейтронов, регистрирующего резонансные нейтроны в узком энергетическом окне, перекрывающем область резонансного поглощения надтепловых нейтронов определяемым

1ð элементом., Это достигают тем, что детектор окружают экраном из вещества, поглощающего тепловые нейтроны, в состав которого входят вещества, поглощающие нейтроны с энергией, отличающейся от

15 энергии резонансного поглощения более, чем на

50%. Предлагаемое устройство не содержит замедлителя. В известном устройстве вещества, обладающие резонансным поглощением нейтронов, входят в состав замедлителя. щ На фиг. 1 показан общий вид предлагаемого устройства; на фиг. 2 — зависимости макроскоп»ческого сечения поглощения некоторых веществ от энергии нейтронов.

Устройство состоит иэ счетчика 1 нейтронов яб (например, пропорционального гелиевого счетчи438346

ka}, экрана 2, содержащего вещества, поглошающие нейтроны с энергией, отличающейся от энергии резонансного поглощения нейтронов определяемым элементом, фольги 3 из материала, содержащего резонансный поглотитель. т

Гелиевый счетчик с высокой эффективностью регистрирует нейтроны в сравнительно няроком энергетическом диапазоне от тепловых энергий

0,025 де 100 эв. Эффективность регистрации тепловых нейтронов гелиевым счетчиком может достигать .80 — 90% и с увеличением энергии нейтронов уменьшается по закону 1/ Å. Дяя нейтронов с энергией 1 эв эффективность регистрации составляет приькрно 15%, для нейтронов с энергией 100 эв — 1,5%. Экран поглощает значительную часть жй-.ронов, энергия:оторых отличается от резонансной энергии определяемого элемента. . Таким образом, .счетчик нейтронов, окруженный экраном, может. регистрировать нвйтроны только в узком энергейевско а..othe;. Уеэенансный поглотитель йоглоща4т арактическй: see нейтроны резонансной энергии Разйос показаний детектора с фольгой из резонансного поглотнтаяя и без нее пропорциональна количеству резонансных нейтро- нов, приходящих к детектору.

Применение предлагаемого устройства позволяет улучшить отношение полезного cat sana (резонансные нейтроны) к фону (aepeaosattame нейтроны) и, следовательно, повысить чувствительность и точность определения в горных породах элементов, обладающих свойствами резонансного поглощения нейтронов в надтепловой области энергий.

Рассмотрим состав экрана дпя детектирования нейтронов в энергетическом окне,, еортветствующем резонансному поглощению индиа (энергия главного резонанса 1,46 эв). Экран состоит из сме-. си (или сплава) кадмия, самария, серебра и сурьмы. Кадмий поглощает тепловые нейтуоны с энергией инее 0,5 эв и практически прозрачен для нейтронов больших эиергяй. Самарий поглощает тепловые нейтроны с энергией менее 1,2 зв и имеет резонансные ногпон1ения при энергии 0,9 и ..8 эв.

Серебро имеет, главный резонанс поглощения нри энергии .5,2 эв, сурьма — ряд перекрывающихся резонансов поглощения.нейтронов,.начниая от ейергии 4 до Ыозв; Таким об1мзоьч, смесь (ипЫ qtataa), перечислеинъщ,,веществ юиФяо@ ает: aikryottat е энергией aalu,1,2 и;"вйще. З.зв. Йлиеиыя счетчик нейтронов е невысокой. эффективностью регистрирует нейтроны с энергией более 100 эв. Учитывая, что распределение надтепловых нейтронов по энер. п1ям в .слабоиоглащающей среде подчиняется закону 1/Е, можно считать, что нейтроны с энергией более

100 эв практически не регистрируются счетчиком.

Эффективность. поглощения aekrpoaqa экраном из сжси или сплава резонансных поглотителей определяется по формуле (Е) = Х -Еа(Е)1т (1) где Х (Б) — макроскопическое сечение поглощения нейтронов для смеси (или сплава) поглотнтелей, см

Ь вЂ” толщина экрана, см.

Ц

И 1ÎÎÎÎ

И4 6000

>u, -O, 4000

И, 30000

И1 25000 а Оа-9< 5000

Применение устройства позволяет существенно улучшить соотношение между полезным сигналоМ (д) и фоном (И j ) и повысить порог чувствительности и точность определения элементов, обладаю щих свойством резонансного поглощения надтепловых нейтронов.

Формула изобретения

Устройство дпя регистрации надтепловых нейтронов, сОстоящее из счетчика нейтронов, экрана из вещества, поглощающего тепловые нейтроны, фольги из материала, содержащего резонансный поглотитель,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью регистрации нейтронов в узком энергетическом окне, перекрывающем область резонансного поглощения надтепловых нейтронов определяемым элементом, экран содержит вещества, поглощающие нейтроны с энергией отличающейся от.морщи резонансного поглощения нейтронов. более, чем на 50%. г де 7 — макроскопнческое сечение поглощения нейтронов, элементом, см (г;

С вЂ” весовая концентрация элемента в смеси;

p — плотность смеси, г/см - .

Формулы (1) и (2) позволяют определить состав экрана и его толщину.

Ниже приведены показатели зффективносп экрана толщиной 10 мм, содержащего 10 % кадмия, . 30% самария, 10% серебра, 50% сурьмы и имеющего плотность 7,5 г/см . ,эв0,1 0,2 0,5 0,91,46 3 5 6 9 10 20 ,% 100 100 95 100 30 50 100 100 100 97 100

Аналогично можно подобрать состав экранов ,® для детектирования нейтронов других резонансных энергий, например серебра (5,2 эв), цезия (5,9 эв) и т.д.

Эффективность предлагаемого устройства проверена на:мрдепяк,:". Измерение производили в песке влажностью 1ф,":Раеаащппе между источником нейтронов и гелиевым счафщком 10см мощность источника нейтронов 2х19 -- " @ ф@ — .

Скорости:счета нейтронъв:(тй ш)мин), полученные при измерениях с фольгой изющия. (И ) и без

М ,нее (И ), приведены ниже. По прреому варианту (1) измерения проводили с кадмиевым экраном толщиной 0,5 мм, по второму (Я) — с экраном из смеси резонансных поглотителей.

438346 д,см /г

1,0

00у

Я,эР

Ц11И И ПИ 3 ака з 65 4- 66) /11 Î

Подписное

Тираж 722

Фин кап ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проекчяаи, 4