中子—核作用截面的实验测量ppt.

中子-核作用截面的实验测量核数据分类核反应数据如：中子核数据，带电粒子核反应数据核结构和放射性衰变数据应用裂变、聚变装置的设计加速器设计活化分析屏蔽与辐射防护医学放射治疗环境监测同位素的生产与应用辐射损伤研究地质工作炸药和毒品的检测...........................核数据来源实验测量主要的、测量重要的...理论计算无法实验的、次要的...评价数据库相辅相成原始实验数据编纂（收集、整理、存储等）评价（分析、比较、鉴定、理论处理等）评价数据库核数据核数据中心核数据中心中子评价数据库最新更新时间IAEA-NDSFENDL/E-2.02014中国CNDCCENDL-3.12009欧洲OECDJEFF-3.22014美国NNDCENDF/B-VII.12013日本JANDCJENDL-4.02012俄罗斯CJDBROND-2.22010实验测量中子截面透射法飞行时间法活化法........................................透射法通过直接测量入射粒子经过一定厚度的靶后的透射粒子的数目可以得到粒子的反应总截面。简介中子源0I探测器IIdIxdxt1I工作原理TdIINdx10ITI积分0TNxIeI透射率即总截面11lnTNtT透射法优点好几何条件中子源、样品和探测器同轴，且样品阴影正好遮住探测器的前端面。中子源样品探测器L1L212()DDLLDD源样品探测器样品透射法优点修正内散射探测到的中子来自两部分，一是透射的中子，主要的；二是源中子与样品核发生弹性碰撞并在零度角附近散射的中子，影响了中子透射率。估算修正：01,22121exp()(0)tnnaIQNtNtLL中子源样品探测器L1L2透射法优点修正内散射估算修正：01,22121exp()(0)tnnaIQNtNtLL中子源样品探测器L1L2透射法优点修正本底环境本底常用方法是利用中子截面大的材料制成一锥体，放在中子源和探测器之间，锥体的长度的确定要使得它本身的透射率几乎为零，此时探测到仅是来自于周围物质的散射中子。中子源样品探测器L1L2透射法优点修正多普勒效应靶核的热运动随着温度的增加而增强，所以共振峰的宽度将随着温度的上升而增加，同时峰值截面也逐渐减小。飞行时间法设单位时间出射到和间的立体角内的粒子数为，则微分截面dd'dN'(,)SdNINd单位面积靶核数微分截面'(,),SdNINd单位时间出射到()方向单位立体角内的粒子数单位时间的入射粒子数单位时间的靶核数d飞行时间法实验测量微分截面归结为准确得到出射中子的能量、角度、数目。飞行时间法测量参数212Emv2211()22lEmvmt/2tmEl72.298/tlE30MeV以下飞行时间法起飞时间：加速器脉冲调制法、伴随粒子法、双闪烁体法到达时间：中子探测器给出测量时间飞行时间法影响因素12222222iEEltEltE飞行距离不确定度飞行时间不确定度产生源中子反应的入射带电粒子能量以及中子能量的不确定度中子活化法原理A(n,x)B截面测量直接测量出射粒子x或者产物核B测量产物核B活度得其数目从而知道截面数值第二种方法就是活化法活化截面的测量归结为中子注量的精确的测量和产物核的绝对活度的测量。中子活化法修正样品方面样品的大小和厚度引起中子注量率在样品中衰减、多次反应所以要修正。此项修正与样品、几何尺寸、中子能量有关，目前普遍采用的是M-C模拟计算修正。中子活化法a)源中子被靶材料以及周围物质散射，有可能打到辐照样品上；b)带电粒子与靶的阻止层或者气体靶的窗发生反应产生中子反应；c)在用反应中子源时，为反应的氘会与沉积在靶的阻止层不同深度的氚核发生作用产生中子，这些中子能量比较低；d)在8-13Mev中子能区，目前常用的中子源都伴随有来自破裂反应的低能中子。3423(,)(,)HdnHeHdnHe或中子源方面M-C计算修正采用不含产生中子物质的靶，其他条件不变，作为本底值实验测量修正实验实例——截面241242(,)mgAmnAm、常用方法活化法瞬发γ射线法全吸收技术总能量探测器技术实验实例——截面241242(,)mgAmnAm衰变链实验实例——截面241242(,)mgAmnAm活化法241Am俘获中子生成242g,mAm后，在较短的时间内，242gAm很快衰变成242Cm，而242mAm几乎不衰变。这时称取部分样品，经放化流程分离提纯出242Cm(锔)，并用α能谱法测得242Cm的含量，再根据242gAm的衰变分支比推算出242gAm的生成量。将剩余样品保存数年，此时由242gAm生成的242Cm已全部衰变成238Pu，而242mAm通过递次衰变生成242Cm，该衰变链处于长期平衡，此时，样品中的242Cm基本是来自于242mAm，这时再经放化分离提纯并测量样品的242Cm含量，即可推算出辐照结束时刻242mAm的生成量。由先后两次分别测得的结果可计算反应分支比。实验实例——截面241242(,)mgAmnAm活化法中子能量大于1Mev的截面测量几乎都是采用活化法，但是其测量时间长、要求中子源强度大、样品用量多、依赖半衰期和衰变分支比的精确性。当样品用量较多时，会给样品制备和处理带来一些问题，所以除了热中子能点以外，在其它能点，由于中子源弱，难以采用活化法进行。实验实例——截面241242(,)mgAmnAm瞬发γ法全吸收法技术特点是所使用的探测器几乎能100%吸收俘获所辐射出的伽马射线。适用于高放射性但样品量少情况下。总能量探测器技术特点是探测器对γ射线的探测效率与射线能量成正比。实验实例——截面241242(,)mgAmnAm实验情况实验实例——截面241242(,)mgAmnAm活化法实验实例——截面241242(,)mgAmnAmBaF2优点：BaF2晶体对γ射线探测效率高，不怕潮解，使用保存方便等。BaF2scintillatorisitsfasttimingwhichleadstoagoodγ-γcoincidencetimingandaprecisedeterminationoftheneutrontime-of-flight.实验实例——截面全吸收型4πBaF2晶体探测器:DANCE(LosAlamos洛斯阿拉莫斯中子散射中心)Karlsruhe4πBaF2晶体探测器TAC(欧洲核子研究中心n_TOF上的)GTAF(原子能院在建)241242(,)mgAmnAmDANCE160个晶体，每个晶体深15cm，体积约734cm3,2ns获取一个信号靶核241Am质量219μg，直径6.35mm中子源LujanCenterEn500keV90L15R30R60R90RTarget2120LWeaponsNeutronResearchFacility0.1MeVEn600MeVLineBNRAD,Ultra-ColdNeutronsProtonRadiographyAreaA(futureMTS)ER-1Target1345867ER-291011A/B121312141516H+SourceH-SourceIsotopeProductionFacilityDriftTubeLinearAcceleratorLineDSide-CoupledLinearAcceleratorPSR15L30LLSDSGEANIEFIGARON,ZDANCEProtonFissionLujanCenterEn500keVpulsed800MeVprotonbeamtungstentargetcollimationshuttergammaraysfasterneutronsslowerneutrons15metersneutronsReactionanddetectorareaWNRTOF设备中子束监视器测定中子通量，有三个探测器：N型硅面垒探测器6LiF6Li(n,t)4He电离室BF3+Ar气体10B(n,a)7Li235U裂变电离室P10气体裂变反应DANCE160个晶体，每个晶体深15cm，体积约734cm3,2ns获取一个信号结果改进242mAm与242gAm两个能级的能量差为48.6kev，而BaF2不具有这么高的能量分辨率，只能测量总俘获截面。要想得到两个能级俘获的反应截面比可以利用HPGe探测器。实验实例——截面241242(,)mgAmnAm活化法