neutronų detektoriai

neutrònų detèktoriai, prietaisai neutroninei spinduliuotei registruoti. Neutronai registruojami pagal antrinę spinduliuotę – didelės energijos elektrines daleles ir gama kvantus, susidariusius įvykus įvairioms branduolinėms reakcijoms: (n, p), (n, α), radiacinio pagavimo (n, γ), branduolinio dalijimo neutronais (n, f). Registruojama jonizacinėmis kameromis, proporcingaisiais ar scintiliaciniais (blyksimaisiais) skaitikliais. Branduolinių reakcijų produktai, atatrankos neutronai ar dalijimosi reakcijų skeveldros dar gali būti registruojami branduolinėse emulsijose. Detektuojant neutronus svarbu atstumas tarp detektoriaus ir neutronų šaltinio, erdvinis kampas, kuriuo neutronai patenka į detektorių bei detektoriaus apsauga nuo alfa, beta spinduliuotės (tam naudojama švino, plastiko, anglies ar kitos apsauginės medžiagos). Lėtieji ir šiluminiai neutronai dažniausiai aptinkami pagal (n, p) ir (n, α) branduolines reakcijas stebint išlėkusių protonų ar alfa dalelių sukurtą signalą. Jonizacinėje kameroje dažnai naudojamas boro izotopas ¹⁰B, proporcingasis skaitiklis pripildomas boro fluorido BF₃ arba užpildomas boro ir metalo junginių sluoksniais, kuriuose vyksta ¹⁰B(n, α)⁷Li branduolinė reakcija (Li dažniausiai išlieka sužadintosios būsenos). Šiluminių neutronų pagavimo skerspjūvis σ bore ¹⁰B labai didelis (3,84·10^–25 m²). Jis atvirkščiai proporcingas neutronų greičiui, kuris didėja augant neutronų energijai (iki 100 keV), todėl galima nustatyti neutronų energiją. Neutronams registruoti naudojami ir proporcingieji skaitikliai su sluoksniais, kuriuose vyksta ⁶Li(n, α) (σ = 0,94·10^–25 m²), ³He(n, p) (σ = 5,33·10^–25 m²) branduolinės reakcijos. Šiluminiams neutronams registruoti t. p. naudojamos sunkiųjų branduolių, pvz., ²³⁵U (σ = 0,545·10^–25 m²), dalijimosi reakcijos, t. p. naudojamos mikroskopinės kelių sluoksnių (vienas ²³⁵U sluoksnis pamatinis, kitas – matuojamasis elementas) dalijimosi kameros. Greitieji neutronai registruojami skystuose organiniuose scintiliatoriuose pagal atatrankos protonus, t. p. kaip lėtieji neutronai, greituosius neutronus sulėtinus helio, vandenilio dujose ar parafine arba naudojant ²³⁸U ar ²³²Th sluoksnius. Labai greiti neutronai (E > 25 MeV) registruojami naudojant bismuto Bi sluoksnius. Siekiant aptikti tik tam tikros slenkstinės energijos neutronus naudojami prieš detektorių įtaisyti filtrai (pvz., kadmio filtras). Didelės energijos (E_n > 1 MeV) neutronų pluošto profiliui visame energijų intervale nustatyti naudojami MicroMega detektoriai – lygiagrečiųjų plokštelių griūtiniai skaitikliai, registruojantys neutronų sukeltų ²³⁵U, ²³⁸U, ²⁰⁹Bi branduolių dalijimosi reakcijų produktus. Neutronų srauto tankis matuojamas radioaktyviųjų indikatorių metodu – medžiaga, kurioje gerai žinomas tam tikros energijos neutronų pagavos skerspjūvis, dirbtinai aktyvinama neutronais, kol nusistovi radioaktyvioji pusiausvyra (susidarančių branduolių skaičius lygus skylančių branduolių skaičiui). Tokios medžiagos aktyvumas proporcingas medžiagą kertančių neutronų srautui. Šiluminių neutronų srautui tirti dažnai naudojami ⁵⁵Mn, ¹⁰⁷Ag, ¹⁹⁷Au izotopai, rezonansinių neutronų – ⁵⁵Mn, ⁵⁹Co, ¹⁰³Rh, ¹¹⁵In, ¹²⁷I, ¹⁰⁷Ag, greitųjų neutronų – ¹²C, ³²S, ⁶³Cu izotopai.

1213