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

51538. Степінь з натуральним показником 65.5 KB
  Мета: Створити комфортні умови для навчання, за яких кожен учень відчуває свою успішність, інтелектуальну спроможність, самостійність. Розвивальна : розвивати логічне мислення учнів через проведення таких операцій як аналіз, систематизація, формувати комунікативно – мовленнєві вміння й навички школярів, розвивати творчі здібності, творчу і пізнавальну самостійність
51540. ЗАПОРІЗЬКА СІЧ В ІІ ПОЛОВИНІ Х\/ІІ СТОЛІТТЯ 82.5 KB
  Історичний атлас портрет Івана Сірка картина Розповідь учителя Демонстрація портрета Івана Сірка. Про народження Сірка легенда розповідає що він зявився на світ із зубами і тількино повитуха піднесла його до столу від одразу ж ухопив звідти пиріг з начинкою і зїв його. сказано що Бог його вибрав Сірка поклавши свій знак з правого боку на губі як червоний плат.
51541. СЦЕНАРІЙ ДО ДНЯ ВЧИТЕЛЯ 54.5 KB
  Ведуча: Вклонiться люди вчителю своєму Володаревi слова i пера Крiзь бiль i радiсть роздуми i втому любов його безсмертна проросла. Ведуча: Дорогi вчителi До Вас сьогоднi слова щирої шани сердечної вдячностi. Ведуча: Щоранку поспiшає до школи наш директор.I сьогоднi дорогий наш директор даруємо Вам...
51542. 1 вересня 91.5 KB
  І ліцей відкриває гостинно всі двері назустріч новій дітворі. Сміх навкруги розсипає Дружна ліцейна сім’я Сьогодні знов у наше братство проводжає Дітей своїх Україна моя Ідуть вони в ліцей знання щоб здобувати Щоб стати найкращими в світі І щоб Україну свою будувати Й прославить у цьому столітті. Знов гомінливо у ліцейному дворі Це значить – що стартує рік навчальний Ми зустрічаємо із відкритим серцем першачків Ліцей співає пісню величальну Хор співає Зелене жито Слова палкі мелодія врочиста Державний гімн і прапор майорить...