Ионизационные камеры для медленных (тепловых) нейтронов

Ионизационные камеры для быстрых нейтронов

Камеры для g-излучения

Для измерения g-излучения применяются интегрирующие ионизационные камеры, часто с повышенным давлением газа.

Их объем – несколько литров (до 10 л); больше, чем для b-излучения. Камеры применяются, в основном, для относительных измерений. Точность и чувствительность измерений зависит от многих факторов: спектра излучения, формы и материала камеры, природы и давления наполняющего газа. Это связано с тем, что ионизация обусловлена вторичными электронами, которые образуются в газе-наполнителе, в стенках камеры, в окружающем камеру пространстве.

При изменении энергии g-частиц и толщины стенок изменяется влияние электронов различного происхождения на ионизационный ток. При измерении стремятся к тому, чтобы число электронов, выбиваемых из стенок, было малым, чтобы ионизация была, в основном, связана с комптоновским рассеянием в газе камеры. Поэтому стенки камеры изготавливаются из легкого вещества (например, алюминия). В некоторых случаях (при измерении мягкого рентгеновского излучения) применяются камеры с входным окном из алюминиевой фольги, непрозрачной для a- и b-излучений.

Ионизационные методы измерения потоков быстрых нейтронов основаны преимущественно на использовании энергии ядер отдачи, образующихся при упругом рассеивании нейтронов. Регистрацию ионизации от ядер отдачи можно производить как импульсными, так и интегрирующими ионизационными камерами. Так как легким частицам нейтрон передает большую долю энергии, то быстрые нейтроны обнаруживают по протонам отдачи.

Конструктивно ионизационные камеры для быстрых нейтронов подобны камерам для a-частиц. Отличие: или внутренние стенки камеры частично покрываются парафином, или парафин помещается перед входным окошком, которое в этом случае закрывается фольгой из Al толщиной 20 мкм, задерживающей a-частицы, но пропускающей протоны отдачи.

При измерении потоков медленных нейтронов используют ионизацию, возникающую под действием заряженных частиц, образующихся при ядерных реакциях. Чаще всего используют реакцию:

₅ B¹⁰ + _o n ¹® (₅ B¹¹)^* ® ₃ Li⁷ + ₂He⁴ ₅ B¹⁰(n, a) ₃ Li⁷ (s= 3840барн)

Эта реакция протекает при взаимодействии с тепловыми нейтронами для элементов с большим поперечным сечением – 750 барн для естественной смеси изотопов (20 % ₅В¹⁰ и 80% ₅В¹¹). Образующиеся при этой реакции a-частицы и ядро ₃Li⁷ в камере создают до 80 000 пар ионов.

Ионизационные камеры для медленных нейтронов могут работать и в импульсном, и в интегрирующем режиме. Конструктивно их можно осуществить в двух вариантах:

1) стенки камеры покрываются тонким слоем бора или борсодержащих соединений;

2) камера наполняется борсодержащим газом – трифторидом бора – BF₃.

Для увеличения эффективности часто применяют BF₃, обогащенный легким изотопом B¹⁰F₃.

Так как эффективность камеры, то есть отношение числа сосчитанных импульсов к числу нейтронов, прошедших через камеру, низка, то для увеличения чувствительности размер камер увеличивают (например, камера КН-14 ‒ импульсный вариант, V_раб=80 см³, BF₃ при p = 300 мм рт. ст., наполнение обогащенным ¹⁰В ‒ 85 %).

Дата добавления: 2014-01-14