20246

Взаємодія повільних нейтронів

Доклад

Физика

Зіткнення нейтрона з ядром може відбуватись двома шляхами: або 1без утворення проміжного ядра коли нейтрон розсіюється безпосередньо силовим полем ядрапружне та непружне розсіяння 2або з утворенням проміжного збудженого ядра з наступним його розпадом по одному з можливи каналів: Авипромінювання γ квантів процес радіаційного захвату нейтрона ядром Б випромінювання заряджених частинок В ділення ядра В області повільних нейтронів енергія 1еВ основні процеси пружне ядерне розсіяння радіаційний захват нейтрона ядрома бо...

Украинкский

2013-07-25

57 KB

0 чел.

30. Взаємодія повільних нейтронів

З 4-ох існуючих в природі типів взаємодії елементарних частинок і полів (сильне, слабке, електромагнітне і гравітаційне) для нейтронів, що взаємодіють з речовиною, суттєві 2: сильна (ядерна) і електромагнітна взаємодія, обумовлена наявністю у нейтрона магнітного дипольного моменту.

Електромагнітна взаємодія, можливі наступні процеси:

1.Магнітна взаємодія – взаємодія магнітного моменту  нейтрона з магнітним моментом електронної оболонки атому.

2. Взаємодія магнітного моменту  нейтрона з електронним полем ядра (взаємодія Швінгера)

3. Взаємодія магнітного моменту  нейтрона з магнітним моментом атомного ядра

4. Нейтрон-електронна взаємодія , обумовлена властивостями нейтрона, як елементарної частинки.

Основним процесом взаємодії нейтрона з речовиною є ядерна взаємодія. Взаємодія може бути пружною і не пружною. В першому випадку сумарна кінетична енергія нейтрона і ядра зберігається, у другому не пружні процеси змінюють сумарну кінетичну енергію. Зіткнення нейтрона з ядром може відбуватись двома шляхами: або 1)без утворення проміжного ядра, коли нейтрон розсіюється безпосередньо силовим полем ядра(пружне та непружне розсіяння), 2)або з утворенням проміжного збудженого ядра з наступним його розпадом по одному з можливи каналів:

А)випромінювання γ – квантів (процес радіаційного захвату нейтрона ядром)

Б) випромінювання заряджених частинок

В) ділення ядра

В області повільних нейтронів (енергія<1еВ) основні процеси - пружне ядерне розсіяння, радіаційний захват нейтрона ядром(а) (бо випромінюючи γ – квант ядро може перейти на менш збуджені рівні, тобто при випромінюванні  γ – кванта є багато варіантів протікання реакції, а при випромінюванні заряджених частинок лише 1, тому (а) більш імовірнісний процес). Електронне розсіяння досягає значної величини лише в магнітних матеріалах (обумовлене взаємодією між магн. моментом нейтрона та ел. оболонкою атома) 

Нехай на зразок падає потік нейтронів І0 в одиницю часу на одиницю площі. Якщо прийняти Іs і Ia як кількість актів розсіяння і поглинання нейтронів в одиницю часу в зразку, то повний переріз розсіяння  і поглинання  будуть визначені через наступні співвідношення:

  

Обидві величини , мають розмірність площі. Як правило вони вимірюються в барнах:

1 барн = 10-24см2.

В теорії розсіяння нейтронів також вводять диференційний та двічі диференційний перерізи розсіяння

 Диференційний переріз розсіяння  задає ймовірність того, що в результаті розсіяння нейтрон вилетить із зразка під певним кутом  в елемент тілесного кута

 Двічі диференційний переріз  задає ймовірність того, що в результаті розсіяння нейтрон вилетить із зразка під певним кутом  в елемент тілесного кута  і при цьому зміна енергії нейтрона потрапляє в інтервал від  до .

Розглянемо задачу про розсіяння в загальному вигляді. Нехай є два розсіюючі центри. Падаючи на ці центри, початкова плоска хвиля розсіюється на них, і кожен центр стає джерелом вторинних сферичних хвиль. Таким чином, хвиля, що пройшла через речовину представляє собою суперпозицію двох хвиль: падаючої плоскої хвилі і розсіяної сферичної . Для розсіяної хвилі в першому борнівському наближенні маємо:

де:  ,  – хвильові вектори падаючої та розсіяної хвилі, А0 – амплитуда падаючої хвилі, - амплітуда розсіяння нейтронної хвилі (довжиною розсіяння), яка визначається виглядом потенціалу взаємодії нейтрона з ядром. θ – кут розсіяння. Амплітуда розсіяння може сильно відрізнятися для ізотопів однієї речовини. Довжина розсіяння є фундаментальною характеристикою взаємодії нейтрона з ядром, яка залежить від типу ізотопу елемента і відносної орієнтації спіну нейтрона та спіну ядра.

Якщо розсіяння нейтрона відбувається на групі атомів (чи молекул), то внаслідок того, що довжина хвилі повільного нейтрона співрозмірна з міжатомною відстанню чи навіть перевищує її, нейтронна хвиля взаємодіє з колективом атомів. Це значить, що один розсіюючий акт повинен бути віднесений не до окремого атома, а до колективу.

При когерентному розсіянні складаються амплітуди хвиль, розсіяних різними центрами. В результаті інтерференції виникає єдина хвиля (з сумарною амплітудою), розсіяна колективом як цілим. Квадрат цієї сумарної амплітуди і визначає когерентну складову перерізу розсіяння.

 Наявність елементу безладдя в колективі розсіюючих центрів, всіляких відхилень від загальної норми призводить до некогерентного розсіяння. Тоді складаються квадрати амплітуд окремих розсіяних хвиль, тому переріз неког. розсіяння є просто сума перерізів розсіяння на окремих центрах.

, , i- номер розсіюючого центра

Види некогерентності: ізотопічна, спінова (залежність від взаємної орієнтації спінів нейтрона і ядра), структурна (тепловий рух атомів).

 Таким чином, атоми колективу можуть брати участь в розсіянні двояким чином: або як єдиний колектив, або як окремі незалежні розсіюючі центри. Наслідком цього є розбиття перерізу розсіяння на дві складові – когерентну і некогерентну:


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

54679. Организация питания в походах и путешествиях 45.5 KB
  Турист в водных походах тратит приблизительно 60 ккал день на кг собственного веса или 3500 ккал день а при нормальных ежедневных нагрузках 25003000 Ккал день. Такой вид питания часто необходимо предусматривать в транспорте утром с поезда сошли а потом ещё часов 56 на автотранспорте до реки добираться надо в день стапеля Стапелем называется процесс сборки сплавных средств. Часто проходит в населённом пункте где нет возможности развести костёр в последний день прохождения населённый пункт в близи ж д станции во время ожидания...
54680. Організація змістовної життєдіяльності дітей в групі продовженого дня 135 KB
  Мета особистісне орієнтованої освіти знайти підтримати розвинути людину в людині закласти в ній механізм самореалізації Передмова Внаслідок посилення демократичних тенденцій у житті суспільства освітні системи як його значущі складові почали переносити акцент із масових педагогічних явищ на особистість дитини вивчення можливостей і обставин її індивідуального розвитку умов саморозкриття і самореалізації людини на різних етапах ЇЇ життєдіяльності. На сторінках проблемної...
54681. Будова та функції органів дихання 362 KB
  Цілі: сформувати в учнів поняття про дихання як процес необхідний для життя; устоновити взаемозвязок будови і функції органів дихання; зясувати як змінюеться повітря в дихальних шляхах; обгронтувати необхідність дихання носом; продовжувати формувати науковий світогляд на основі знань про еволюцію дихальної системи; розвивати вміння порівнювати аналізувати загальнувати;вдосконалювати вміння а навички роботи з текстом підручникамалюнками. Обладнання: таблиці Органи дихання таблиці з...
54682. Орієнтація на вулиці 44.5 KB
  So, you know a lot about London! But what is the difference in Road Safety in this country and what we must know to cross the street there? Right! You should first look right when you cross the street in London.
54683. Мій край – моя історія. Оріхів -місто серця мого 61.5 KB
  Нас зацікавила історія нашого міста району яким воно було у давнину коли одержало статус міста хто був першим головою міста На всі ці питання можна одержати відповідь із книжок Оріхів. Статус міста Оріхів одержав у 1801 році 19 лютого і став центром Мелітопольського повіту Таврійської губернії. В розпорядження міста була віддана земля 2602 десятини.
54685. Монополизм: сущность, формы, последствия. Естественная монополия 22.63 KB
  Рынок, где доминирует монополия, находится в резком контрасте со свободным рынком, на котором конкурирующие продавцы предлагают для продажи стандартизированный товар. Доступ других фирм на монополизированный рынок затруднен или невозможен, так как существуют барьеры, не позволяющие конкурентам войти в отрасль.
54686. Oберегu моєї оселі 123 KB
  Мета: Пропаганда літератури із народознавства, історії нашого народу, його мови, звичаїв, пробудити цікавість до народної символіки, прикмет, до невмирущих скарбів народу.
54687. Мереживо осінніх барв 252 KB
  Багату палітру кольорів дарує нам осінь коли природа одягається у розкішне вбрання. Яке розмаїття фарб Осінь міняє зелене вбрання на червоне золоте. Після спекотного літа після серпневих теплих днів настала золота осінь. Листя жовкне денеде: Панна осінь в гості йде.