Взаимодействие нейтронов с веществом

В силу важности нейтронного излучения, как в прикладном, так и научном плане, энергетический интервал условно разбивают на следующие области (см. таблицу 6.1):

Таблица 6.1

№	Энергетический диапазон	Тип нейтронов	Диапазон длин волн
1.	En>10 МэВ	нейтроны больших энергий	l<10^-13 см
2.	0,1<En<10 МэВ	нейтроны промежуточных энергий	10^-12>l>10^-13см
3.	0,1эВ<En<0,1МэВ	нейтроны малых энергий	10^-9>l>10^-12см
4.	10^-2 эВ<En<0,1 эВ	тепловые нейтроны	l@10^-8см
5.	10^-5эВ<En<10^-2эВ	холодные нейтроны	10^-8>l>10^-6см
6.	En<10^-5эВ	ультрахолодные нейтроны	l>10^-6см

. Е@кТ; Т@Е/к;

для энергии 1 эВ соответствующая температура будет:

Взаимодействие нейтронов с веществом в значительной степени зависит от их энергии. При больших энергиях (E_n >10МэВ) длина волны нейтрона меньше радиуса ядра (R) и поэтому эффективное сечение определяется лишь поперечными размерами рассеивающего ядра (s@pR²). Наоборот, при малых энергиях, когда длина волны нейтрона значительно больше размеров ядра, эффективное поперечное сечение определяется длиной волны рассеиваемого нейтрона (s@pl²). Схематическая зависимость поперечного сечения взаимодействия нейтронов от энергии (функция возбуждения) представлена на рис. 6.5.

Как видно из вышеприведенного длина волны холодного нейтрона сравнима с междуатомными промежутками, а длина волны ультрахолодного нейтрона на несколько порядков больше чем расстояние между атомами в кристаллической решетке. Эти свойства делают холодные и ультрахолодные нейтроны прекрасным инструментом для исследований в физике твердого тела. Длина волны нейтронов больших энергий меньше радиуса ядра. Это позволяет использовать их для изучения свойств последнего. Тоже можно сказать и о нейтронах промежуточных энергий.

Нейтроны малых энергий характеризуются тем, что их энергия попадает в диапазон энергий возбуждения ядра (Е_возб=Е_{св.нейтр}+Е_нейтр.), где имеются ещё изолированные уровни возбуждённого ядра. На эксперименте это приводит к резонансному усилению поперечного сечения взаимодействия и наблюдается в энергетической зависимости последнего в виде резонансов.

Рис. 6.5. Энергетическая зависимость сечения рассеяния нейтронов.

Дата добавления: 2014-01-14