Основы активационного метода детектирования нейтронов

Июль 23, 2022

Главная
Физика
Основы активационного метода детектирования нейтронов

Содержание

2. Активационный метод Способ определения параметров нейтронного посредством облучения радиатора в нейтронном поле , накапливания в нём
3. Активационный метод Способ определения параметров нейтронного поля посредством облучения образца в нейтронном поле, накапливания в нём
4. Основные достоинства активационного метода детектирования нейтронов индикаторы подходящих форм и размеров могут быть помещены внутрь реактора;
5. Процедура измерений с образцами включает несколько обязательных этапов: облучение образца в экспериментальной установке; извлечение образца из
6. Основные понятия и соотношения активационного метода Активация - процесс образования радиоактивных атомов в результате поглощения нейтронов
7. где: Σ act (Е)=γσact(Е) - микросечение реакции активации; σаct(Е) - микросечение реакции активации; γ - плотность
8. Скорость реакции R можно переписать тождественным образом: , где: черта означает усреднение по спектру нейтронов в
9. Наряду с накапливанием в образце радиоактивных атомов происходит их распад. Изменение N(t) числа радиоактивных атомов в
10. Определение активности Активность образца А(t0,t) равна отношению числа самопроизвольных распадов радиоактивных ядер dN(t) в образце за
11. Активность образца в момент окончания облучения to: Если время облучения t >> 1/λ, то А(t) приближается
12. Между моментом окончания облучения образца и началом измерения его активности проходит некоторое время, называемое временем высвечивания
13. где: ; w - абсолютная интенсивность (выход) регистрируемого излучения на 1 распад; К1 - поправка на
14. Измерение активности образцов Следующие обстоятельства должны быть учтены при выборе способа измерения активности образца: Часть продуктов
15. Измерения активности образца по бета излучению Наибольшую трудность представляет учет самопоглощения в образце и поглощения в
16. Спектр бета излучения Энергия связи нуклонов в ядре, образующемся в результате β-распада, больше, чем в исходном.
17. Измерения активности образца по испускаемому фотонному (гамма) излучению Практически все нестабильные нуклиды, образую-щиеся при облучении образцов
18. Калиброванные с помощью аттестованных образцовых спектрометрических фотонных (гамма) источников (ОСГИ) спектрометры фотонного излучения применяют для абсолютных
20. Скачать презентацию

Слайд 2

Активационный метод
Способ определения параметров нейтронного посредством облучения радиатора в нейтронном

поле , накапливания в нём возникающих в результате протекания ядерных реакций нестабильных ядер и измерения их активности называют активационным методом.
Облучаемый в нейтронном поле радиатор называют образцом или индикатором.
Процессы накапливания нестабильных ядер и измерения их активности разделены во времени и в пространстве.

Слайд 3

Активационный метод
Способ определения параметров нейтронного поля посредством облучения образца в

нейтронном поле, накапливания в нём возникающих в результате протекания ядерных реакций нестабильных ядер и измерения их активности называют активационным методом.
Облучаемый в нейтронном поле образец называют индикатором.
Процесс, накапливания нестабильных ядер и измерения их активности разделены во времени и в пространстве.

Слайд 4

Основные достоинства активационного метода детектирования нейтронов
индикаторы подходящих форм и размеров

могут быть помещены внутрь реактора;
индикаторы не чувствительны к другим видам излучения реактора;
индикаторы в меньшей степени, чем другие нейтронные детекторы, возмущают своим присутствием нейтронное поле.

Слайд 5

Процедура измерений с образцами включает несколько обязательных этапов:
облучение образца в экспериментальной

установке;
извлечение образца из установки и транспортировку в измерительную лабораторию (и, если необходимо, высвечивание - ожидание распада короткоживущих продуктов реакции);
регистрацию продуктов распада радиоактивных ядер в образце;
обработку результатов измерения (определение активности насыщения и других представляющих интерес параметров, внесение поправок на возмущение нейтронного поля).

Слайд 6

Основные понятия и соотношения активационного метода
Активация - процесс образования радиоактивных атомов

в результате поглощения нейтронов в образце.
Скорость реакции активации R - число радиоактивных ядер, образующихся за 1 секунду в образце помещенном в поле тепловых нейтронов:
.

Слайд 7

где:
Σ act (Е)=γσact(Е) - микросечение реакции активации;
σаct(Е) - микросечение реакции

активации;
γ - плотность ядер в образце;
К1 - поправка на возмущение нейтронного поля образцом;
Ф(Е,Т)-дифференциальное энергетическое распределение плотности потока тепловых нейтронов (спектр Максвелла);
Т – температура нейтронов в спектре Максвелла;
V – объем облучаемого образца;
N0 = γV - число ядер в образце.

Слайд 8

Скорость реакции R можно переписать тождественным образом:
,
где:
черта означает усреднение по спектру

нейтронов в среде;
- интегральная плотность потока нейтронов;

Слайд 9

Наряду с накапливанием в образце радиоактивных атомов происходит их распад. Изменение

N(t) числа радиоактивных атомов в образце описывается уравнением:
Интегрируя последнее уравнение c нулевыми начальными условиями можно получить выражение для числа радиоактивных атомов, накопившихся в образце за время облучения t0 .

Слайд 10

Определение активности
Активность образца А(t0,t) равна отношению числа самопроизвольных распадов радиоактивных

ядер dN(t) в образце за малый интервал времени dt к этому интервалу времени:
В системе СИ единица активности – Беккерель (Бк). 1 Бк равен одному ядерному превращению за 1 с.
Ранее широко использовалась другая единица активности – Кюри (Кu). 1 Кu равен 3.7*1010 ядерных превращений за 1 с.

Слайд 11

Активность образца в момент окончания облучения to:
Если время облучения t

>> 1/λ, то А(t) приближается к асимптотическому значению AS
,
называемому активность насыщения. Активность насыщения обычно используют для представления и сопоставления результатов измерений активности образцов.
В состоянии насыщения скорость образования неста-бильных ядер равна скорости их распада. Практически, состояние насыщения достигается через (5 - 6 ) Т1/2 .

Слайд 12

Между моментом окончания облучения образца и началом измерения его активности проходит

некоторое время, называемое временем высвечивания tв, в течение которого часть радиоактивных атомов распадается. Активность образца на момент начала измерений равна
.
Зарегистрированное за время измерений tи число продуктов распада радиоактивных ядер в образце выражается соотношением

Слайд 13

где:
;
w - абсолютная интенсивность (выход) регистрируемого излучения

на 1 распад;
К1 - поправка на возмущение нейтронного поля образцом;
КС - поправка на поглощение детектируемого излучения образцом;
К2 – поправка, учитывающая потери информации в электронном тракте;
К3 - коэффициент, учитывающий накапливание и распад нестабильных ядер в радиаторе;
ε - эффективность регистрирующего устройства.
По измеренному значению C(t0,tв,tи ) можно вычислить AS и Ф, если все другие параметры известны:
, .

Слайд 14

Измерение активности образцов
Следующие обстоятельства должны быть учтены при выборе способа измерения

активности образца:
Часть продуктов распада нестабильных ядер может поглощаться в самом образце. В таком случае в процессе измерений получают заниженную активность.
В образце могут происходить несколько различных реакций, продукты которых регистрируются одновременно (фон), затрудняя определение активности насыщения интересующей реакции.

Слайд 15

Измерения активности образца по бета излучению
Наибольшую трудность представляет учет самопоглощения в

образце и поглощения в окне детектора, так как проникающая способность бета частиц мала.
Например, средняя величина массового коэффициента поглощения бета частиц, испускаемых 116мIn равна 22 см2/г. При прохождении бета частиц через слой индия толщиной 70 мг/см2 80% частиц поглощаются и на детектор попадают бета частицы, испущенные только поверхностными слоями образца.
По этой причине бета излучение регистрируют лишь в опытах с тонкими, слабо поглощающими образцами или используют спектрометры бета частиц с жидкими сцинтилляторами, в которые вводят раствор индикатора.

Слайд 16

Спектр бета излучения
Энергия связи нуклонов в ядре, образующемся в результате β-распада,

больше, чем в исходном. Энергия, соответствующая этой разности делится между продуктами реакции, причем большая часть уносится нейтрино. Спектр β-частиц непрерывен.

Слайд 17

Измерения активности образца по испускаемому фотонному (гамма) излучению

Практически все нестабильные нуклиды,

образую-щиеся при облучении образцов нейтронами, испускают фотоны (гамма кванты). Фотонное излучение обладает более высокой проникающей способностью, чем бета-излучение, поэтому его самопоглощение относительно мало. Например, массовый коэффициент поглощения фотонов с энергией 1,29 МэВ испускаемых 116мIn равен 0,05 см 2/г, то есть в 440 раз меньше, чем для бета частиц.

Слайд 18

Калиброванные с помощью аттестованных образцовых спектрометрических фотонных (гамма) источников (ОСГИ)

спектрометры фотонного излучения применяют для абсолютных измерений дифференциальных энергетических распределений (спектров) фотонного излучения.
Дискретная, индивидуальная для каждого нуклида, структура спектра фотонного излучения создает принципиальную возможность идентификации нуклида, а интенсивность фотонных линий – позволяют определить количество ядер, распавшихся за время измерений.

Основы активационного метода детектирования нейтронов

Содержание

Активационный метод Способ определения параметров нейтронного посредством облучения радиатора в нейтронном

Активационный метод Способ определения параметров нейтронного поля посредством облучения образца в

Основные достоинства активационного метода детектирования нейтронов индикаторы подходящих форм и размеров

Процедура измерений с образцами включает несколько обязательных этапов: облучение образца в экспериментальной

Основные понятия и соотношения активационного метода Активация - процесс образования радиоактивных атомов

где: Σ act (Е)=γσact(Е) - микросечение реакции активации; σаct(Е) - микросечение реакции

Скорость реакции R можно переписать тождественным образом: , где: черта означает усреднение по спектру

Наряду с накапливанием в образце радиоактивных атомов происходит их распад. Изменение

Определение активности Активность образца А(t0,t) равна отношению числа самопроизвольных распадов радиоактивных

Активность образца в момент окончания облучения to: Если время облучения t