skan0117

228 A. FULIŃSKI

nyra kierunku) są następnie wychwytywane przez odpowiednie liczniki. Aby otrzymać widmo energetyczne rozproszonych (w dany kąt bryłowy) neutronów, należy zmierzyć energie poszczególnych neutronów, padających na tace liczników. Można w tym celu stosować kilka odmiennych metod — opiszemy tu metodę pojęciowo najprostszą, tzw. metodę czasu przelotu. Ponieważ neutrony są cząstkami o skończonej masie spoczynkowej, wobec tego ich energia zależy tylko od ich prędkości. Używając więc przerywanej (np. za pomocą mechanicznego przerywacza) wiązki neutronów i mierząc czas przelotu neutronów na znanej odległości (tzw. baza) od próbki do liczników, można wyznaczyć ich energię. Zazwyczaj używa się baz o długości kilku do kilkunastu metrów — w najlepszych wykonanych dotychczas pomiarach [2, 3] baza wynosiła 45 m (prędkość zimnych neutronów jest rzędu 1 km/s). Cała ta procedura powoduje dalsze straty rejestrowanych neutronów. W efekcie ilość neutronów rejestrowanych w jednym kanale analizatora czasowego (tzn. mających określoną energię) wynosi zazwyczaj kilkanaście do stukilkudziesięciu neutronów na godzinę na kanał o szerokości kilkudziesięciu //s.

3. Charakterystyczne cechy nieelastycznego rozpraszania neutronów

Ze względu na różne trudności natury technicznej, związane z otrzymywaniem dostatecznie monoenergetycznych wiązek neutronów, z niewielkimi natężeniami tych wiązek oraz z nieregularnością pracy samych 'reaktorów będących źródłem neutronów, co szczególnie daje się zauważyć przy długotrwałych pomiarach (długi czas trwania pomiaru jest spowodowany małymi natężeniami neutronów), uzyskiwane widma neutronowe nie są na ogół tak dokładne jak widma optyczne. Jako dosyć typowy przykład może służyć widmo neutronowe wody i lodu [2, 3] pokazane na rys. 1 ¹\ Na rysunku tym jest przedstawiony podwójnie różniczkowy przekrój czynny na rozpraszanie (tj. prawdopodobieństwo rozproszenia neutronów) w jednostkowy kąt

numer kanału, analizatora czasowego

Rys. 1. Widmo neutronowe lodu (—3°C) i wody (+1,4 i 17°C), wg [2,3]. Kąt rozproszenia 0 = 75°. Szerokość kanału analizatora czasowego = 32ps

bryłowy dQ i w jednostkowy przedział długości fali neutronu e/A jako funkcja długości fali neutronu A(A) i numeru kanału analizatora czasowego (o szerokości 32 /zs), a więc w skali czasu przelotu. Zmiana energii neutronu (energia przejść) wzrasta od prawej ku lewej stronie rysunku. Wierzchołek znajdujący się najbardziej na prawo odpowiada rozpraszaniu quasi-tla-stycznemu, wierzchołki na lewo od niego — rozpraszaniu nieelastycznemu neutronów na stopniach swobody układu rozpraszającego. Dokładniej omówimy to widmo w następnym paragrafie; obecnie zwrócimy uwagę, że poszczególne wierzchołki są dosyć szerokie i niezbyt wyraźnie oddzielone od siebie². Dane optyczne określają na ogół znacznie dokładniej położenia poszczególnych pasm.

1

⁾ Rysunek ten, jak również rys. 3, jest reprodukowany z rozprawy doktorskiej dr Antoniego Szkatuły z Instytutu Fizyki Jądrowej w Krakowie, któremu pragnę w tym miejscu gorąco podziękować za zezwolenie na wykorzystanie tych rysunków.

2

Należy tu zaznaczyć, że ponieważ skala długości fali nie jest liniowa względem energii neutronów {E~X~²), wobec tego rysując widmo w skali energii otrzymamy zwężenie wierzchołków niskoenergetycznych, a poszerzenie wierzchołków wysokoenergetycznych w stosunku do skali czasu przelotu. Innymi słowy, na rys. 1 prawa część widma jest sztucznie rozciągnięta w porównaniu z lewą.