《中子计量修改》PPT课件

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1、中子计量(修改版)一、中子计量基础知识中子物理学主要研究中子的性质，中子和物质的相互作用，中子探测技术，中子剂量及其防护技术。中子已在工业、农业、国防和医疗卫生等各方面得到了广泛的应用。基础研究和应用都离不开中子测量技术，随着科学技术的发展，对中子测量准确度的要求也越来越高。要建立中子测量标准，研究相应的传递方法，以统一测量的量值。第一节中子源一．中子的基本特性中子是不带电的中性粒子，其静止质量为1.008664904u(1.6749286×10-24g)，自由中子的寿命为（886.7±2.0）s。不能直接引起电离。探测要靠记录和原子核相互作用产生能引起电离的次级粒子来实

2、现。二．中子引起的核反应中子和原子核的相互作用主要有:产生带电粒子的核反应，弹性和非弹性散射产生反冲核，引起原子核裂变原子核俘获中子后生成不稳定核（也称活化），该核衰变时放出可探测的射线。中子和原子核的相互作用与中子能量密切相关，对不同能量中子，所用探测器、探测原理都可能有很大差别。中子能区的划分不是很严格的，按目前的习惯可分为：1.热中子En=0.0253eV其速度υ=2200m/s对能量更低的中子，称为冷中子，其能量一般为meV量级。2.慢中子En<1keV；3.中能中子1keV

3、中子是核反应的产物，中子场总是伴随有γ射线，一部分是核反应直接产生的另一部分是中子与周围物质发生作用时产生的次级效应形成的γ射线在探测中子时，要注意γ射线的影响。三.中子源产生中子的物质，是中子测量的最基本条件。中子源根据其产生方式可分为：放射性核素中子源加速器中子源反应堆中子源三大类各有优缺点：放射性核素中子源的优点是体积小，结构简单，便于运输，价格便宜，使用方便；缺点是强度低，能谱形状复杂，有些还有很强的γ射线。加速器中子源优点是强度高，利用不同核反应可在很宽的能区内获得单能中子，还可以产生脉冲中子束，在不运行时没有强辐射，但设备复杂，价格较贵。反应堆中子源是更强的中

4、子源，其堆芯活性区中子能谱是软化的裂变谱，堆型不同能谱也不同，且很复杂。对研究用反应堆，通过在水平孔道放置慢化体或过滤器，可以获得很纯的热中子束或准单能的过滤中子束。（一）放射性核素中子源利用放射性核素衰变放出的具有足够能量的γ射线或α粒子轰击某些靶物质，通过核反应产生中子。通常由发射体、靶物质及相应的包壳组成。发射体要求有适当的半衰期，足够高的射线能量，稳定的化学特性。靶物质一般采用中子结合能低的轻核材料，铍是最常用的物质之一重核通过自发裂变产生中子，也属于放射性核素中子源。放射性核素中子源可分为（α、n）、（γ、n）和自发裂变三种。1．（α，n）中子源这类中子源主要是

5、具有足够高能量的α粒子打在靶物质上产生中子。241Am，226Ra，210Po及238Pu等常用作为α粒子发射体铍则是最常用的靶物质，特殊用途的中子源也有用硼、锂等作靶材对（α，n）Be中子源主要的核反应是：9Be+α→12C+n+5.711MeV上述发射体发射的α粒子能量都在4～6MeV之间α粒子与靶核的反应可能有多个反应道和靶材料的散射和慢化，因此（α，n）类中子源具有复杂的连续能谱。一般都是发射体与靶物质均匀混合形成中子源活性区，还有些制成合金或陶瓷体后装在不锈钢封壳内，通常不少于两层封壳，以防止放射性物质的泄漏。此类中子源常用比源强（s-1Bq-1）来表示其产额特

6、性。226Ra、210Po、238Pu、241Am是常用的α发射体。241Am可以做成Am-Be（α，n）和Am-B（α，n）等类中子源后者能谱比较简单，平均中子能量低，比源强也低很多，只及前者的四分之一。目前Am-Be中子源是最常用的中子源，其强度一般在104～107s-1。2．（γ，n）中子源（γ，n）中子源又称光中子源利用某些放射性核素放出的γ射线打到靶物质上，通过（γ，n）反应产生近似单能中子。优点是单色性好，可获得几十keV到1MeV能区的多个能量点，有些其它方法不易得到；缺点是比源强低，伴随有很强的γ射线，不易操作，多数寿命短。由于（γ，n）是吸热反应，有较高

7、的阈能，所以只有少数轻核（如氘和铍）适合于做靶材料。其核反应式分别如下：γ+9Be→8Be+n-1.665MeVγ+2H→p+n-2.226MeV表1几种常用光中子源的参数光中子源有很强的γ射线，如Sb-Be中子源的γ剂量当量率为中子剂量当量率的近104倍。类型T1/2平均中子能量/keV标准中子产额/MBq-1·s-124Na-Be15.0h9592.9～3.524Na-D2O15.0h2645.8～7.3124Sb-Be60.2d22.84.1～5.1228Th-Be1.91a2270.68～1.9228Th-D2O1.9