Устройство для регистрации резонансных нейтронов
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.06.73 (21) 1930276/26-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано25.02.77.Бюллетень № 7 (45) Дата опубликования описания 24.05.77
Союз Советских
Социалистических
Республик (11)465123. (51) М. Кл. (01 Т 3/06
G 01 Й 23/221
Государственный комитет
Совета Министров СССР по делам иэооретений и открытий (53) УДК 539.1.074. .8 (088.8 ) Е. И. Крапивский (72) Автор изобретения
Всесоюзный научно-исследовательский институт разведочной геофизики (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ РЕЗОНАНСНЫХ
НЕЙТРОНОВ
Изобретение относится к устройству для регистрации резонансных нейтронов и может быть использовано при определении со держания в горных породах элементов, обладающих свойством резонансного поглощения нейтронов.
Известны активалионные детекторы нейтронов, содержащие чувствительный слой (эмиттер) из вещества, активируюшегося под действием резонансных нейтронов (ро lO дий, серебро, диспрозий). Резонансные нейтроны активируют чувствительный слой. В результате активации образуется радиоактивный изотоп, испускающий бета-излучение. Регистрация бета-частиц позволяет из- 15 мерить электрический потенциал между эмиттером и коллектором, пропорциональный потоку резонансных нейтронов.
Однако этот детектор не может регистрировать нейтроны, энергия которых от- 20 лична от энергии резонансных нейтронов, которые могут активировать детектор.
Предлагаемое устройство содержит рас-т сеиватель из легкого элемента и активационный детектор нейтронов, расположен- 25 ный под углом, определяемым требуемой потерей энергии в рассеивателе, кроме того устройство имеет дополнительный сменный фильтр из вещества, обладающего свойством поглощения нейтронов той энергии, поток которых измеряют, а также дополнительный фильтр из вещества, поглошающего нейтроны с энергией, отличной от резонансной энергии измеряемого потока нейтронов.
Такое выполнение устройства позволяет измерить поток резонансных нейтронов с энергией большей .энергии нейтронов, активируюших детектор.
На чертеже дано устройство для регистрации потока резонансных цезиевых нейтронов, общий вид.
Устройство для регистрации резонансных нейтронов состоит из активационного или сцинтилляционного детекторов 1. бетачастиц, эмиттера 2 из вещества, образующего под действием резонансных нейтронов короткоживуший радиоактивный изотоп, испускающий бета-излучение (например серебро), коллиматора 3 из элемента с вы"
465121 соким сечением поглошения медленных нейтронов (например, из бора-10), экрана 4 из того же вешества, что и эмиттер 2, рассеивателя 5 из элемента с малым атомным номером (например, бериллия), эк- 5 рана 6, поглощающего тепловые нейтроны.
Устройство содержит дополнительный съемный экран 7 из вещества, содержащего определяемый резонансный поглотитель, (например, цезий), дополнительный экран, 10 содержащий элементы, поглошающие справа и слева по энергетической шкале от резонанса определяемого элемента.
Устройство работает следуюшим образом.
Коллиматор 3 пропускает в устройство медленные нейтроны, выходящие под углами, близкими к прямому из горной породы.
Нейтроны с энергией 5,2 эв (резонансная энергия серебра) поглощаются в экране 4 из серебра и не активируют эмиттер 2.
Нейтроны тепловой энергии также не активируют эмиттер, так как поглощаются экраном 6 из кадмия. При отсутствии рассеивателя 5 детектор 1 регистрирует нерезонансные надтепловые нейтроны, поглотившиеся в эмиттере 2. Сечение поглошения надтепловых нейтронов серебром невелико, поэтому активность эмиттера 2 мала.
При наличии рассеивателя 5 радиоактивность эмиттера 2 возрастает, так как нейтроны с энергией выше резонансной энергии серебра 5, 2 эв в результате рассеянии в рассеивателе 5 уменьшают свою энергию до резонансной энергии серебра и активи- . руют эмиттер 2.
Связь энергии падающего нейтрона E рассеявшегося нейтрона Е и угла рассеяния Я определяется следуюшей формулой: П
2.
М 40
Е = Е (oos 9 — own 9) (М+ гл ltl где tel — масса нейтрона, М вЂ” масса ядра рассеивателя. о
При 8 =0, Е = E, т.е. при рассеянии вперед, нейтрон не теряет энергии; при рассеянии назад
О
50 прив= 90.
При рассеянии назад на бериллии нейтрон теряет ъб своей энергии. Таким
° юо образом, нейтройы с энергией более 8,1 эв в результате однократного рассеяния в рае- 5 сеивателе 5 не будут активировать эмиттер 2. Резонансные цезиевые нейтроны (5,9 эв) уменьшают свою энергию до резонанса серебра (5, 2 эв ) при рассеянии о на угол около 80 Поэтомч эмиттеры 2 расположены под углами близкими к 80о по отношению к направлению движения нейтронов, Таким образом, активация эмиттера 2 вызывается, в основном, цезиевыми нейтрЬнами, Для уменьшения активации эмиттера 2 нерезонансными нейтронами (нейтронами, энергия которых отличается от 5,2 эв) дополнительно применяют экран 8 из элементов, поглошаюших справа и слева от резонанса серебра (например, индий — резонансная энергия 1,46 эв, тантал — резонансная энергия 4,2 эв, йод — резонансная энергия 10-20 эв).
Йля учета фона нерезонансных нейтронов (с энергией, отличной от резонансной энергии цезия — 5,9 эв) применяют экран 7 из вещества, содержашего цезий.
Измерение активности эмиттера 2 производят дважды. При отсутствии экрана 7 активационный эффект связан с плотностью потока цезиевых и нерезонансных (фоновых ) нейтронов. При наличии экрана активационный эффект связан только с плотностью потока фоновых нейтронов. Разность показаний с экраном и без экрана связана толькэ с плотностью потока резонансных цезиевых нейтронов.
Аналогичное устройство можно применить для регистрации танталовых нейтронов, лишь изменив расположение эмиттеров относительно направления движения нейтронов в соответствии с формулой.
Предварительные испытания показали, что предложенное устройство пригодно для регистрации цезиевых (5,9 эв) и танталовых нейтронов (4,2 эв), Формула изобретения
1. Устройство для регистрации резонансных нейтронов, содержащее активационный детектор нейтронов и экран, зашишаюший детектор от активации тепловыми и рассеянными резонансными нейтронами, о т л ич а ю ш е е с я тем, что, с целью изме рения потока резонансных нейтронов с энергией большей энергии нейтронов, активируюших детектор, оно содержит рассеиватель из легкого элемента, например, бериллия, а указанный детектор установлен относительно потока нейтронов под углом, определяемым требуемой потерей энергии в рассеивателе.
2. Устройство по и. 1, о т л и ч а юш е е с я тем; что, с целью учета фона нерезонансных нейтронов, оно содержит допол465121
Составитель И. Трофимова
Редактор Е. Гончар Техред Н. Андрейчук Корректор С ол ижар
Заказ 702/115 Тираж 722 По дпис ное
1IHHHIIH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 нительный сменный фильтр из вешества, обладающего свойством резонансного поглощения нейтронов той энергии, поток которых измеряют.
3, Устройство по пп. 1 и 2, о т л и— ч а ю ш е е с я тем, что оно содержит дополнительный фильтр из веществ, поглощающих нейтроны с энергией, отличной от оезонансной энергии измеряемого потока
5 неитр онов.
2