Нейтроны и их свойства

Поэтому кратко рассмотрим основные принципы метода. Физической основой метода рассеяния нейтронов является замедление ядрами водорода, содержащегося во влажном материале, быстрых нейтронов, испускаемых источником.

Нейтроны обладают массой, равной 1,008 992 атомной единицы; они распадаются на протоны и электроны с периодом полураспада 12,8 мин. Нейтроны классифицируют по скорости или энергии. Характер взаимодействия нейтронов с веществом зависит от энергии нейтронов. Выделены следующие энергетические группы нейтронов:

При столкновении нейтронов, испускаемых источником, с ядром вещества-замедлителя может происходить упругое или неупругое Рассеяние или захват. Вероятность этих процессов зависит от энергии нейтронов и вещества-замедлителя. Рассеянные нейтроны изменяют направление движения и теряют энергию. При захвате нейтронов могут наблюдаться ядерные реакции, которые часто используются для обнаружения процесса.

Рассеяние является основным результатом взаимодействия быстрых нейтронов с веществом, тогда как захват характерен для медленных нейтронов. Однако процесс рассеяния быстрых нейтронов ведет к появлению медленных, которые можно использовать для обнаружения процесса рассеяния и его количественной оценки.

В области тепловых энергий нейтрон может с равной вероятностью и приобретать, и терять энергию. Это состояние можно считать устойчивым и плотность тепловых нейтронов в среде практически постоянной во времени. Тепловые нейтроны движутся в среде хаотически. Их движение может быть описано на основе теории диффузии.

Упругие столкновения можно оценить с помощью законов ньютоновской механики и определить темп потери энергии быстрым нейтроном при столкновении его с медленно движущимся атомом. Если быстрые нейтроны имеют энергию 1 мэв, а тепловые – 1/10 эв, то число столкновений, требуемых для замедления, составляет для Si, Н и О соответственно 17; 240 и 136. Весьма существенна для замедления нейтронов относительная вероятность их взаимодействия с атомными ядрами данного элемента.