Исследование взаимодействия ультрахолодных нейтронов с поверхностью вещества методом нейтрон-радиационного анализа

• Автор: Чернявский, Сергей Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 109 с. : ил.

Глава 1. Проблема аномалии взаимодействия ультрахолодных нейтронов с конденсированными средами и методы ее решения

1.1 Общие положения теории взаимодействия УХН с конденсированными средами

1.2 Основные этапы экспериментального исследования взаимодействия ультрахолодных нейтронов с веществом
Глава 2. Метод нейтрон-радиационного анализа ядерного состава поверхности на ультрахолодных нейтронах

2.1 Методики измерения полной и парциальных вероятностей потерь УХН

Глава 3. Экспериментальные установки и калибровочные

измерения

3.1. Общие требования, предъявляемые к конструкции экспериментальной установки

3.2 Установка на основе сцинтилляционного детектора у- излучения

3.2.1. Описание конструкции установки

3.2.2 Калибровочные измерения

3.3 Экспериментальные установки на базе германиевого у - детектора
высокого разрешения
3.3.1 Описания конструкции установок
3.3.2 Исследование параметров установок и калибровочные измерения
Глава 4. Обнаружение водорода на поверхности и определение его
вклада в избыточный (аномальный) коэффициент потерь УХН
4.1 Изучение процессов неупругого рассеяния и захвата УХН водородом на поверхности
нержавеющей стали

4.2 Изучение процессов неупругого рассеяния и захвата УХН водородом на поверхности бериллия
4.3 Результаты измерений корреляционной зависимости вероятности неупругого рассеяния УХН от вероятности захвата на поверхностном водороде для меди, молибдена, латуни, графита, тефлона и безборного стекла
Глава 5. Исследование процесса радиационного захвата УХН на поверхности моноэлементных веществ
5.1 Изучение процесса захвата УХН на поверхности бериллия
5.2 Изучение процесса захвата УХН на поверхности меди, никеля и молибдена
Глава 6. Обнаружение и объяснение эффекта селективного усиления
радиационного захвата УХН на поверхности сплавов
6.1 Наблюдение эффекта селективного усиления захвата УХН на поверхности нержавеющей стали марки 1Х18Н9Т
6.2 Кластерная структура вещества как причина селективного усиления захвата УХН, взаимодействующих с поверхностью нержавеющей стали марки 1Х18Н9Т
6.3 Изучение процесса радиационного захвата УХН, взаимодействующих
с поверхностью латуни
Заключение
Литература

За 30 лет своего существования экспериментальная физика ультрахолодных нейтронов (УХН) шагнула далеко вперед, дав новые результаты по определению фундаментальных свойств нейтрона. Это эксперименты по измерению времени жизни свободного нейтрона до бета-распада [1], по поиску электрического дипольного момента нейтрона [2] и электрического заряда нейтрона [3].
Малая энергия УХН (2 1(Г7зВ ) является причиной того, что они испытывают полное отражение от энергетических барьеров, обусловленных ядерным, магнитным и гравитационным взаимодействиеми. Вытекающая отсюда возможность хранения ультрахолодных нейтронов в сосудах и магнитных ловушках позволила не только осуществить вышеуказанные эксперименты, но и поставила перед исследователями проблему, до сих пор не получившую окончательного решения.
Время удержания ультрахолодных нейтронов в сосуде хранения существенно зависит от вероятностей процессов их неупругого рассеяния и захвата на ядрах материала стенок. Суммарную вероятность этих процессов принято называть полной вероятностью потерь УХН.
Несмотря на многолетние исследования, до сих пор не ясно, почему получаемые в экспериментах по хранению УХН значения полной вероятности потерь заметно превосходят величины, рассчитанные из общепринятых теоретических представлений о взаимодействии медленных нейтронов с конденсированной средой. Это расхождение сильно меняется от вещества к веществу, с которыми взаимодействуют УХН. Причем величина избыточной вероятности потерь слабо зависит от температуры и способов обработки поверхности [5,6].
На поверхности исследуемых веществ не были обнаружены примеси ядер с большими сечениями захвата (например, бора, азота, хлора) в количествах достаточных для объяснения наблюдаемого эффекта.

Чтобы избежать ошибки из-за перепада потока вдоль оси установки, в процессе калибровки детекторы УХН последовательно устанавливались в положение монитора, входное отверстие которого облучалось постоянным изотропным потоком УХН. Измерение скоростей счета каждого детектора при выбранных порогах дискриминации привело к следующим сотношениям для эффективностей регистрации:
^Ц2 ~ О-923(2^0з, ^о ~ 0.902(2^03 •
Последущие процедуры калибровок выглядят аналогично для обеих установок и различаются лишь формой калибровочных образцов. Поэтому, ограничимся их последовательным описанием лишь для первого варианта установки (рис.11), дополнив результатами для второго (рис. 12).
Е (Е)
Калибровка установок по отношению — , являющемуся функцией энергии у

квантов, состояла из относительной и абсолютных калибровок с использованием специальных образцов, имитирующие распределение полей у- квантов захвата и нагретых нейтронов исходящих от поверхности образца.
Цель относительной калибровки состояла в построении графика относительной эффективности регистрации у-квантов, исходящих из области расположения исследуемого образца. Для проведения измерений использовался образец из алюминиевой фольги толщиной 0.3 мм в виде гофры, свернутой в спираль (Рис. 15а). Внешний диаметр образца составлял 80мм, длина - 100 мм. Поскольку для алюминия Е11т = 55нэВ, то основная часть УХН, облучавших образец, проникала в материал образца, создавая у-излучение из реакции 27А1 + и—>28Л/ + у. Эта реакция детально исследована на тепловых нейтронах и характеризуется большим числом у-переходов с хорошо известными выходами. Используя полученный экспериментальный у-спектр и данные по выходам у-лучей из работы [51],
Еу( Е)
была получена ненормированная энергетическая зависимость