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

66880. Споживчий ринок товарів 22.5 KB
  Основними тенденціями розвитку народного споживання можна вважати зростання обсягів споживання зміну структури в бік збільшення частки непродовольчих товарів. Слід відмітити тенденцію зростання питомої ваги суспільних фондів споживання.
66881. Продукційна модель представленнязнань 39.3 KB
  Вивчення представлення знань засобами С++ та ПАСКАЛЬ в рамках продукційної моделі. Папір - метод читання оптичний, обєм середній, перезапис неможливий. Перфокарта - метод читання оптичний, обєм малий, перезапис неможливий. ГМД - метод читання магнітний, обєм середній, перезапис можливий.
66882. Комбинационные микросхемы 389 KB
  В лекции рассказывается о комбинационных микросхемах: шифраторах дешифраторах мультиплексорах и компараторах кодов об их алгоритмах работы параметрах типовых схемах включения а также о реализации на их основе некоторых часто встречающихся функций.
66883. ПЕРВОБЫТНОЕ ИСКУССТВО 86 KB
  Наскальные изображения. Зооморфные и антропоморфные изображения. Изображения людей: а женщины б мужчины в лицевая часть головы г человек в композиции с другими объектами. Изображения женщин встречаются двух видов: 1 наиболее древние изображения...
66884. Системное проектирование программных средств 173 KB
  Цели и принципы системного проектирования сложных программных средств Комплекс формально организованных мероприятий по достижению единой цели создания сложной системы с требуемыми характеристиками качества при ограниченных ресурсах получил название...
66886. МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК МЕТОД НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ 206.5 KB
  Компьютерная модель это программная реализация математической модели дополненная различными служебными программами например рисующими и изменяющими графические образы во времени. Это лишь другая форма абстрактной модели которая однако может интерпретироваться не только математиками...
66887. Предмет теории моделирования 105 KB
  Познание любой системы S сводится по существу к созданию её модели. Сами ВС как сложные и дорогостоящие технические системы могут являться объектами моделирования. Обычно процесс разработки сложной системы осуществляется итерационно с использованием моделирования проектных решений.
66888. Побудова розгорток паперових моделей будівлі засобами комп’ютерної графіки 647 KB
  Графіка – вид мистецтва, що включає малюнок і художнє зображення (походить від грецькі слова графо, що означає пишу, креслю, малюю). Комп’ютерна графіка – це галузь знань, що вивчає та розробляє методи і засоби синтезу, збереження й перетворення цифрових зображень за допомогою ЕОМ та інших технічних пристроїв.