Материалы и оборудование

В качестве слабопоглощающей среды используется полиэтиленовая призма, в которой обеспечивается расстояние от источника нейтронов, помещенного внутрь призмы, до поверхности, равное 24 см. Источником нейтронов служит лабораторный плутоний-бериллиевый источник мощностью 10⁶10⁷ нейтр./с. На различных расстояниях от источника размещаются активационные детекторы, представляющие собой индиевые фольги (период полураспада индия 54,5 мин.). Причем на каждом расстоянии располагается по два детектора: один – заключен в кадмиевый экран, другой – находится без экрана. Активность облученных детекторов измеряется торцевым бета-счетчиком, помещенным в защитный домик. Сигналы с детектора регистрируются пересчетным прибором типа ПСО2-4.

Порядок выполнения работы и обработка результатов

1. Предварительно преподавателем производится установка источника нейтронов и размещение активационных детекторов на различных расстояниях от источника в полиэтиленовой призме.

2. Измеряется фоновая скорость счета. Измерения проводятся 57 раз, затем исключаются наибольшее и наименьшее значение измеренного фона, а по оставшимся значениям определяется среднее значение фоновой скорости счета и погрешность его определения.

3. Производится измерение активности детекторов, размещенных на различных расстояниях от источника. Активность фольг определяется по скорости регистрации излучения, испускаемого детекторами. Для каждой фольги измерения проводятся аналогично п. 2. При этом необходимо учитывать тот факт, что измеренная активность фольг меньше активности насыщения из-за переносов детекторов до места регистрации, нахождения детекторов в защитном домике. Если время облучения достаточно велико, то скорость счета, соответствующая активности насыщения детектора, может быть определена по следующей формуле:

, (18)

где N – зарегистрированная скорость счета; t_в – время выдержки (время между извлечением фольги из призмы и началом счета); t_c – время счета. Необходимо помнить, что, так как измерения одной фольги проводятся несколько раз, время выдержки для второго измерения складывается из времени между извлечением фольги из призмы и началом счета (времени выдержки первого измерения) и времени счета первого измерения, для третьего – из времени выдержки второго и времени счета второго измерения и т.д.

После определения среднего значения скорости счета, соответствующей активности насыщения детектора, и его погрешности из полученного результата исключается фон с учетом погрешности его определения. По полученным значениям для каждого расстояния рассчитывается активность, наведенная тепловыми нейтронами.

Результаты измерений и расчетов заносятся в таблицу.

r, см	Номер измерения
2	1
	2
	3
	. . .
4	1
	2
	3
	. . .
. . .

r – расстояние от источника нейтронов до места расположения детектора, см; N и N_cd – зарегистрированные скорости счета активности фольг без кадмиевого экрана и с ним, соответственно, с^-1; и – среднее значение величины N и погрешность ее определения, соответственно; и – среднее значение величины N_cd и погрешность ее определения, соответственно; и – среднее значение скорости счета, обусловленной тепловыми нейтронами, и погрешность ее определения, соответственно: ; .

4. На графике N_т = f(r) наносятся экспериментально полученные значения N_т со своими доверительными интервалами. Производится аппроксимация экспериментальных точек зависимостью (6). С этой целью рассчитываются постоянные аппроксимации и погрешности их определения по соотношениям (12) и (16). Если аппроксимирующая кривая проходит через доверительные интервалы всех экспериментальных точек, можно утверждать, что на всем расстоянии "источник-поверхность" справедливо диффузионное приближение. В противном случае необходимо последовательно исключать из рассмотрения точки, расположенные вблизи границы и источника, каждый раз проводя аппроксимацию оставшихся экспериментальных точек зависимостью (6). Указанную процедуру следует проводить до тех пор, пока аппроксимирующая кривая удовлетворительно не опишет оставшиеся точки. Такой участок является асимптотическим в полном распределении нейтронного потока.

5. Производится линейная экстраполяция асимптотического участка путем проведения касательной к полученной кривой в последней точке асимптотического участка до пересечения ее с осью r. Рассчитывается длина линейной экстраполяции и погрешность ее определения.

6. Составляется отчет о работе, который должен включать следующее:

– кратко необходимые теоретические сведения и соотношения;

– математическую процедуру получения постоянных аппроксимации экспериментальных данных по методу наименьших квадратов;

– теоретический расчет величин , , d по табулированным значениям ядерно-физических констант для полиэтилена;

– результаты измерений активности фольг, размещенных на различных расстояниях от источника;

– результаты расчетов активности, обусловленной тепловыми нейтронами;

– процедуру определения асимптотического участка в распределении потока тепловых нейтронов, расчет постоянных аппроксимации B и и погрешностей их определения;

– результаты линейной экстраполяции асимптотического участка, расчет длины линейной экстраполяции и погрешности ее определения;

– сравнение полученных экспериментальных данных по величинам , d с теоретически рассчитанными;

– аргументированные выводы по работе.