3.2.4. Особенности обработки экспериментальных результатов для газонаполненного детектора

В качестве детектора используется газоразрядный счетчик нейтронов СНМ-12, предназначенный для регистрации медленных нейтронов в диапазоне энергий 0,03…100 эВ в коронном режиме. Помещенный в среду детектор в присутствии источника будет регистрировать число импульсов, которое пропорционально среднему значению плотности потока нейтронов с энергией 0,03…100 эВ в объеме (рис. 3.10):

,

где h – длина детектора (для СНМ-12 составляет 28,5 см). Для определения потока тепловых нейтронов необходимо повторить эксперимент на данном расстоянии, но детектор поместить в кадмиевый фильтр. Использование кадмиевого фильтра позволяет получить число импульсов пропорциональное среднему значению плотности потока надтепловых нейтронов. Разность показаний счетчика без кадмиевого фильтра и с ним будет пропорционально среднему значению плотности потока тепловых нейтронов. Для уменьшения величины h можно воспользоваться укороченным кадмиевым фильтром, что позволит уменьшить объем и повысить точность эксперимента.

Рис. 3.10. Схема эксперимента с газонаполненным детектором:

1 – источник нейтронов; 2 – детектор

Среднее значение плотности потока нейтронов и число импульсов, регистрируемых счетчиком, связаны соотношением:

где – регистрирующая поверхность детектора;– радиус детектора;t – время измерения, с; ω – вероятность регистрации частицы.

3.2.5. Порядок проведения работы

1. Изучить инструкцию по технике безопасности при работе в лаборатории и, выполняя указанные в ней требования, приступить к измерениям с разрешения преподавателя. Время измерения во всех экспериментах должно составлять не менее 60 с.

2. Привести счетную установку в рабочее состояние. Убедиться в работоспособности счетного устройства в проверочном режиме. Измерить 3 раза фон счетной установки.

3. Поместить нейтронный источник в канал (шахту) замедлителя, предварительно убедившись в отсутствии в нем дисков и вынимающихся блоков.

4. В первом измерении детектор располагается в непосредственной близости к источнику. Измерение количества импульсов в каждой точке с кадмиевым фильтром и без него производится дважды.

5. Последующие измерения скорости счета производятся последовательно при перемещении детектора через 2 см. Полученные результаты заносятся в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Пример таблицы результатов эксперимента

r, см	, c-1	, c-1	, c-1	, c-1
0
2
и т. д.

Примечание:– фон счетной установки;,– число импульсов в случае, когда детектор открыт и закрыт кадмиевым фильтром, соответственно;– число импульсов, обусловленное тепловыми нейтронами.

6. Определить среднее значение скорости счета в каждой точке (), обусловленное потоком тепловых нейтронов, и абсолютную погрешность его измерения ().

7. Определить среднее значение плотности потока тепловых нейтронов () и его погрешность ().

8. Построить график зависимости плотности потока тепловых нейтронов от расстояния до источника нейтронов: .

9. Определить среднее значение функции () на радиусе r и его погрешность ().

10. Построить график функции .

11. По графику определить расстояние (r₀), с которого начинается экспоненциальный спад (область выполнения диффузионного приближения).

12. Для расстояний r₀ и более определить значения функции и его погрешность (). Все результаты расчета заносятся в табл. 3.2.

13. Построить график функции . Результаты расчетов занести в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Пример таблицы результатов расчета

r, см	, c-1	, c-1	, см2с-1
0
2

Примечание:r₀– расстояние, с которого начинается экспоненциальный спад функции.

14. Методом наименьших квадратов аппроксимировать зависимость прямой линией (полиномом первой степени). По тангенсу угла наклона определяют значение материального параметра среды и, следовательно, длину диффузии тепловых нейтронов.

15. Для расстояний определить значения функции и построить график, по которому оценить значение возраста замедляющихся нейтронов.

16. Оценить значение длины миграции нейтронов.

17. Записать закон распределения плотностей тока и потока тепловых нейтронов в диффузионном приближении и построить их графики.

18. Составить отчет о выполненной работе, который должен включать следующее:

• самостоятельно сформулированную цель работы;

• необходимые теоретические сведения;

• результаты измерений и расчеты необходимых величин;

• расчеты погрешностей прямых и косвенных измерений;

• вывод по работе.