,

Wypełniając licznik proporcjonalny wodorem, rejestrujemy protony odrzucone pod wszystkim możliwymi kątami i otrzymuje się ciągłe widmo impulsów. Dla energii neutronów nie przekraczajacych 10 MeV, widmo impulsów ma kształt prostokątny.

Mierząc liczbę impulsów o wysokości większej od pewnej zadanej, otrzymuje się linię prostą o ujemnym nachyleniu do osi energii. Przecięcie przedłużenia tej prostej z osią energii daje energię protonów równą energii neutronów E_n.

W metodzie licznikowej można się posłużyć również detektorem scyntylacyjnym ze scyntylatorem zawierającym wodór. Można też zastosować licznik półprzewodnikowy z radiatorem zewnętrznym w postaci folii polietylenowej pokrywającej czułą powierzchnię detektora.

W zakresie energii od 0,3 MeV do kilkunastu MeV otrzymuje się dla spektrometrów licznikowych wykorzystujących protony odrzutu, zdolności rozdzielcze od 3 do 6%, przy wydajnościach rzędu ułamka procenta.

Trudności występują przy bardziej bogatym widmie zawierającym kilka grup neutronów o różnych energiach. Uzyskane widmo miałoby wówczas kształt krzywej schodkowej, której maksima odpowiadają energiom poszczególnych grup neutronów. Można też od razu otrzymać liniowe widmo impulsów, rejestrując protony odrzutu emitowane pod określonym kątem, a zatem mające energie E_p. Kierunek emisji protonów z radiatora (np. folia polietylenowa) wybrać można stosując układ liczników (tzw. teleskop licznikowy) pracujących w koincydencji, przez które przechodzą protony odrzutu na swej drodze do detektora mierzącego ich energię. Jak również można zastosować drugi detektor mierzący neutrony rozproszone pod określonym kątem.

a) teleskop licznikowy do pomiaru energii protonów odrzutu, b) koincydencje między dwoma licznikami, wybierające kąt odrzutu.
rys.1.144-5. str.100: A.Strzałkowski, "Wstęp do fizyki jądra atomowego"

Koincydencje impulsów z obu liczników określają wówczas kąt odrzutu, wysokość impulsów z licznika 1 wyznacza energię odrzuconych protonów, a opóźnienie koincydencji odpowiednio do czasu przelotu między licznikami neutronu rozpraszanego pozwala na znaczne obniżenie tła pochodzącego od promieni . Zdolność rozdzielcza takich liczników jest rzędu (3÷12)%.

W spektrometrach licznikowych używa się również innych reakcji jądrowych.

gdzie n - neutron, a p - proton.

Jeśli zasięgi powstających cząstek naładowanych mieszczą się w objętości licznika, to otrzymuje się impulsy o wysokości odpowiadającej energii E_n+Q (Q - energia reakcji). Przy użyciu liczników półprzewodnikowych wprowadza się między nie dwa liczniki: gazowy lub folię). Jedna z cząstek emitowanych w wyniku reakcji jest wówczas rejestrowana przez jeden detektor, a druga przez drugi. Impulsami odpowiadającymi koincydencji tych cząstek uruchamiany jest układ elektroniczny wpuszczający do analizatora amplitudy impuls, będący sumą impulsów z obu liczników. Wydajność tych liczników jest bardzo mała, a rozdzielczość dla energii 3 MeV wynosi 50 keV.

Spektrometr neutronów.
rys.1.144-6. str.100: A.Strzałkowski, "Wstęp do fizyki jądra atomowego"

b) detektory śladowe jako spektrometry neutronów prędkich. Również wykorzystanie zjawiska odrzutu protonów. W tym celu na przykład wypełniana jest komora mgłowa wodorem (mogą też być komory pęcherzykowe wypełnione ciekły wodorem, jednak dolna granice energii neutronów jest wyższa - 5 MeV). Wypełniający komorę gaz ma małą zdolność hamowania, co nadaje się do pomiaru energii neutronów o małych energiach (poniżej 1 MeV).

Emulsje jądrowe są też dobrymi detektorami dla celów spektrometrii neutronów o energiach w zakresie 1-15 MeV.

c) metoda czasu przelotu. Dla neutronów prędkich jest trudniejsza do zrealizowania ze względu na duże prędkości i krótsze czasy przelotu (czas w obszarze nanosekund).

Gdzie t jest czasem przelotu, L jest długością drogi neutronów, a E ich energią.

Metoda ta jest najczęściej stosowaną w spektrometrii neutronów prędkich.
Energetyczna zdolność tej metody:

.

t jest niepewnością wyznaczenia czasu przelotu, t czasem przelotu, E energią neutronów. Składa się na: czas trwania impulsu przerywanej wiązki neutronów, nieokreśloność czasowa momentu detekcji związana z grubością detektora, nieokreśloność czasu związana z fluktuacjami czasu między przejściem cząstki a pojawieniem się impulsu.

Dla impulsowania wiązki neutronów wykorzystuje się przerywanie strumienia cząstek z akceleratora, wytwarzających neutrony w jakiejś reakcji jądrowej. Metody:
1. Periodyczne odchylanie wiązki w zmiennych polach elektrycznych lub magnetycznych i wycinanie przesłonami odpowiednich impulsów.
2. Wytwarzanie początkowo impulsu jonów o stosunkowo dużej długości, a następnie stosując odpowiednie, zmienne pola elektryczne skraca się go do znacznie mniejszej długości.
3. Zastosowanie kombinacji zmiennego pola elektrycznego i magnetycznego.

Rozmycie czasowe w metodzie czasu przelotu jest związane z grubością detektora L_D:

, gdzie:
_t - rozmycie czasowe w metodzie czasu przelotu, - prędkość neutronów, t - czas, L - długość drogi neutronów.

Można je zmniejszyć redukując grubość detektora, jednakże obniża się przy tym wydajność liczenia.

Na górę

Strona główna