Дифференциальный спектрометр ультрахолодных нейтронов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

ОП М С"А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

746773

Социалистических

Республик (Ф

1 !

/ = --:

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свнд-ву(22) Заявлено 03.04.,78 (2! ) 2597346/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (5! )М, Кл.

H 01 ) 39/34

6 01 Т 3/00

Веудврстввнный комитет

СССР (23)Приоритет00 делам нзебретеннй и открытнй

Опубликовано 07.07.80. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 09.07.80 (53) УДК621.387-, -,426 (088.8) (72) Автор изобретения

B. К. Игнатович

Объединенный институт ядерных исследований (71),Заявитель (54) ЛИФФЕРЕН11ИА ЛЬНЫЙ СПЕКТРОМ ЕТР УЛЬТРАХОЛОЙНЫХ

НЕЙТРОНОВ

Изобретение относится к области экс: периментальной нейтронной физики и может быть использовано для измерения спектров ультрахолодных нейтронов (УХН).

Известен спектрометр УХН интегрального типа, содержащий горизонтальный

5 нейтроновод, изогнутый п -образный нейтроновод, поворачивающийся вокруг оси горизонтального, и детектор (1").

Этот спектрометр позволяет определить полное число нейтронов выше или ниже заданной энергии Е. Недостаток его заключается в том, что он не позволяет опр делить число нейтронов в спектре с заданным E в интервале д E.

Наиболее близким к предлагаемому является дифференииальный спектрометр

УХН, измеряющий число нейтронов в заданном энергетическом интервале (21.

Он содержит горизонтальный нейтроновод 20 нейтроновод г -образного вида, подсоединяемый к горизонтальному и поворачиваемый вокруг оси горизонтального нейт роновода, прямоугольную коробку внутри верхней части П -образного нейтроноводе). одна иэ стенок которой покрыта полиэтиленом, причем коробка может поворачиваться вокруг оси верхней части.П -образного нейтроновода, и детекторы УХН.

Этот дифференциальный спектрометр работает следующим образом.

Когда П -образный нейтроновод повернут так, что верхняя его часть оказывается на высоте Н над горизонтальным нейтроноводом, то к детектору перестают поступать нейтроны с энергией Е mg Н, где rA - масса нейтрона, а ф - ускорение свободного падения. При этом, если коробка с полиэтиленом повернута так, что полиэтилен занимает место на потолке коробки, то,к детектору не должны прохо»-: дить и нейтроны, энергия которых

Emmy(H+b), где h - высота. коробки, поскольку такие нейтроны могут ударить ся о полиэтилен и выбыть иэ числа ульъ рахолодных либо за счет поглощения, либо за счет нагревания в полиэтилене. Если же коробка с полиэтиленом повернута так, что полиэтилен занимает место на полу коробки, то вообще ни один нейтрон не должен достигать детектора. Таким образом, известный дифференциальный спектромвтр должен измерять число нейтронов в диапазоне пуф На Е жф Н+дЕ, где.а Еразрешающая способность спектрометра, равная а E =NPh.

Известный дифференциальный спектрометр УХН обладает плохой разрешающей способностью, так как,когда полиэтилен занимает место на потолке коробки,. часты нейтронов с энергией E>m)(H+ h), которые не достигают потолка в силу того, что они летят почти горизонтально, все же достигают детектора. Частично нейтроны проходят через спектрометр и когда полиэтилен находится на полу коробки причем оценить число паразитных нейтронов и.в том и в другом случае не пред- ставляется возможным.

Указанный недостаток является следст вием того, что паразитные нейтроны при прохождении через коробку с полиэтиленом могут малое число раз сталкиваться с полиэтиленом и не успевают поглотиться или нагреться в нем.

Белью изобретен::я является улучшение разрешающей способности спектрометра и ее вариации в широких пределах. 30

Зта цель достигается тем, что между детектором УХН и изогнутым нейтроноводом, который теперь выполняется в J образном виде, размещена накопитейьная камера с впускным и выпускным клапанами, которая соединена с г -образным нейтроноводом с помощью отрезка нейтроновода с изменяемым наклоном относительно вертикали, т. е. способного, поворачиваться вокруг оси верхней части

-1 -образного нейтроновода.

Санное изобретение поясняется чертежом.

Спектрометр содержит горизонтальный нейтроновод 1, изогнутый нейтроновод 2 45

Л -образной формы, поворачивающийся вокруг оси горизонтального нейтроновода, отрезок 3 нейтроновода, поворачивающийся вокруг оси 4 так, что при всех поворотах - -образного нейтроновода он состав- 5О ляет.с вертикалью всегда один и тот же угол, накопительную камеру 5 с впускным;

6 и выпускным 7 клапанами, детектор 8

УХН.

Спектром етр работает следующим образом. Его разрешающая способность Ь Е определяется разностью высот h между камерой и верхней частью г -образного

3 746773 ! нейтроновода и граничной энергией F

- РК, камеры: л Е=Е„ .ц - high.

Гля измерения числа -,.нейтронов в ин:„ррвале Е<< Е<Е + лЕ поворачивают Гейтроновод 2 так, что верхняя его часть оказывается на высоте Н такой, чтот Н=

Е, затем закрывают клапан 7 и открывают клапан 6 накопительной камеры. B этом (накопительном) режиме число нейт ронов Ц (E<) в каме з устанавливается равной М (E1) =C р (Е )4Г „, ь Е-, где

С - постоянйая; 0(С(1, зависящая от времени 1н наполнения камеры и одинаковая для всех энергий Е при одном и том же времени наполнения; p (E )— плотность нейтронов в нейтроноводе 1.

Затем клапан 6 закрывается и нейтроны некоторое время 1 хранятся в камере, после чего открывается клапан 7 и оставшиеся в камере нейтроны сосчитываются детектором. Время выдержки f. p должно быть достаточно большим, чтобы все паразитные нейтроны с энергиями E > Е успели выйти сквозь стенки камеры, но не слишком большим, чтобы полезные нейтроны с энергиями Е(E p не сильно убавились эа счет поглощения и нагревания в стенках. Времена 4н и 1 подбираются экспериментально один раз. Число нейтронов Ч (E ), сосчитанных детектором, пропорционально р (Е ): МД(Е ) =

=К. р (Е ), причем постоянная К - одинакова для всех энергий, поэтому спектрометр позволяет определить только форму спектра, Абсолютную же величину спектра можно получить, отнормировав величину

K. Ng (Е )4Е, на полный поток на выхоЕ де нейтроновода 1.

Разрешение спектрометра можно менять, измейяя угол трубы 3 относительно вертикали, ибо это меняет высоту )1 накопительной камеры относительно верхней части колена, или же, вкладывая в накопительную камеру пластинки, сделанные из вещества с граничной энергией, меньшей, чем у стенок камеры. При этом под

Ezp „нужно будет понимать граничную энергию этих пластинок. Следует отметить, что для большей компактности спектрометра желательно иметь E р „неболь шой, поскольку тогда небольшими должны быть и размеры трубы 3. Однако при небольшой E rp w уменьшается число накапливаемых нейтронов, кроме того, детектор УХН должен быть опущен по отношению к камере 5, чтобы не было п<>тери его эффективности. Если выходной клапан 7,сделан в виде шторки, имеющей граничную энергию, равную E,ð, мень5 .746773 6 шую стенок камеры, то пропесс накопле-,тем, что, с целью улучшения разрешающей ния и выбывания паразитных нейтронов способности спектрометра и ее вариапии может контролироваться детектором не- в широких йределах, перед детектором посредственно. размещена накопительная камера,.соединенная с изогнутым нейтроноводом с помощью нейтроновода с . изменяемым накФормул а изобретения лоном относительно вертикали.

Составитель Б. Рахманов

Редактор Л. Курасова Техред H. Бабурка Корректор С. Шекмар

Заказ 4724/51 Тираж 844 Подписное

UHHHilH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаа наб., д, 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Дифференпиальный спектрометр ультрехолодных нейтронов, включающий гориэон- $9 тальный нейтроновод, изогнутый нейтроновод, присоединенный к гориэонталЬному с воэможностью поворота вокруг его оси, и детектор, отличающийся

Источники информации, принятые во Внимание при экспертизе

1. Шапиро Ф. Л. Сообщение ОИЯИ F-37175, Дубна, 1973.

2. Дворецкий В. Н. Препринт ИАЭ2715, М., 1976 {прототип).