ГЛАВА 8 - Страница 5
Пропорционални броячи. Ако реакцията с бор се случи вътре в пропорционален брояч, тогава получените 4 He и 7 Li ядра, разсейващи се с енергии съответно 1,6 и 0,9 MeV, могат лесно да бъдат открити. Обикновено неутронните пропорционални броячи имат достатъчно дебели стени, за да изключат навлизането на заредени частици в газа отвън. Борът е включен в пълнежа по два начина. Първо, броячите могат да се напълнят с газ BF3, в който 10 В влиза в молекулата. Второ, тънък
слой твърд B4C може да бъде нанесен върху вътрешната повърхност на стената на брояча (в този случай само една от частиците участва в йонизация, тъй като другата се абсорбира от стената). Следователно камерите, пълни с газ BF3, са по-ефективни от камерите с твърдо легло B4C.
Имайте предвид, че вероятността (напречно сечение) за улавяне на бързи неутрони от ядрото 10 В е много малка. С голяма вероятност се улавят само топлинните неутрони. От друга страна
Фигура 8.1 Брояч на всички вълни
Дизайнът на брояч на всички вълни, който може да регистрира неутрони в диапазона от 0,1 до 5 MeV с постоянна ефективност, е показан на фигура 8.1. Броячът се състои от два цилиндрични парафинови блока (1), вмъкнати един в друг (диаметър 380 и 200 mm, дължина съответно 500 и 350 mm), между които има екран (2), състоящ се от слой B2O3. Екранът и външният цилиндричен парафинов блок са проектирани да намалят чувствителността на брояча на всички вълни към разсеяни неутрони, идващи от дясната страна на брояча. Вътре в парафиновите блокове е инсталиран пропорционален борен брояч (4), който е затворен от десния край с кадмиева капачка (5), за да го предпази от директния лъч топлинни неутрони. За да се повиши ефективността на регистрацията на бавни неутрони, бяха пробити няколко дупки в крайната част на парафина около обиколката (3). Бързите неутрони проникват в парафина, където се забавят и регистрират от брояча. При плътност на неутронния поток
1 neigr/(cm 2 s) скоростта на броене на брояча на всички вълни достига 200 броя/min
Ефективност на борметъра h, в зависимост от дължината на работния обем л, неутронна енергия Е.н и налягане на газа стр, може да се определи по формулата:
η = 1 - опит (-0,07 p л/ En 1/2) (8 27)
С р = 0,1 МРа, л = 20см, Е.н = 0,0253 eV, η = 0,9
Делителни камери. Разделянето на тежки ядра в разделителните камери, например 235 U и 239 Pu, може да се използва за регистриране на неутрони с всякаква енергия. Сеченията на делене за тях се променят незначително в широк диапазон на неутронни енергии и имат най-високи стойности в сравнение с сеченията на делене за други радионуклиди. За да се избегне самопоглъщането на продуктите на делене, делящото се вещество се нанася на тънък слой (0,02 - 2 mg/cm 2) върху електродите на йонизационна камера, пълна с аргон (0,5 - 1,0 MPa). Разделянето на уран произвежда продукти на делене с обща енергия от около 165 MeV; следователно импулсите на йонизационния ток са доста големи. Наличието на такива импулси дава възможност да се прави разлика между малки импулси от друг произход (например α-частици, придружаващи γ-лъчение).
Фигура: 8.2. Камера за разделяне с висока ефективност.
В сравнение с борните измервателни камери камерите за делене са по-трайни и могат да работят при високи температури. Ефективността на камерите за делене с 235 U е 0,6%, което е значително по-ниско, отколкото при борните броячи. За да се увеличи чувствителността на делящите се камери към неутронно излъчване, е необходимо да се увеличи повърхността на камерните електроди.
Камера за делене с висока ефективност с четири концентрични алуминиеви електроди е показана на фиг. 8.2. Слой U2O3, съдържащ до 90% 235 U, се нанася върху електродите с обща повърхност до 0,1 m 2. Обхватът на измерване на камерата е от 10 до 2 · 10 5 неутрона/(cm 2 · s) при плътност на потока на γ-излъчване до 10 10 фотона/(cm 2 s)
Сцинтилационни броячи. Сцинтилационните броячи със специални сцинтилатори се използват широко за регистриране на бързи неутрони.
Бързите неутрони при еластично разсейване върху водородните ядра пренасят към тях по-голямата част от енергията си, която се изразходва за йонизиране на водородсъдържаща среда. Следователно органичните сцинтилатори, съдържащи голям брой водородни атоми (например, стилбен), са с висока ефективност при откриване на бързи неутрони. Въпреки това, ефективността на откриване на γ-лъчение с такива сцинтилатори също е висока
За регистриране на бързи неутрони се използват и сцинтилатори, съдържащи водород и бор. Бързият неутрон след няколко еластични сблъсъка с водородни ядра губи енергията си и става термичен. В резултат броячът регистрира протони на откат, произтичащи от взаимодействието на бързи неутрони с водородни ядра, както и алфа частици и литиеви ядра, възникващи в ядрената реакция 10 V (n, α) 7 Li в резултат на взаимодействието на топлинната неутрони с бор.
За регистриране на топлинните неутрони се използва спинтилатор, направен от смес на ZnS (Ag) с B2O3 (с дебелина около 80 mg/cm 2), ефективността на която е около 5%. Сцинтилаторът, състоящ се от смес от 6 LiI (Eu) (или 6 LiF) и ZnS (Ag), е по-ефективен от спинтилилатора, съдържащ естествена смес от литиеви изотопи. Ефективността достига 90% за топлинните неутрони и 4% за неутроните с енергия от 1 keV (дебелина на кристала 5 cm).