Рассеяние нейтронов на изотопах элементов

Очевидно, что для полного описания рассеяния нейтронов на кристалле определенного элемента надо знать амплитуды рассеяния на всех стабильных изотопах как при параллельных, так и при антипараллельных спинах нейтрона и ядра. Однако обычно такая полная информация не требуется. Если изотопный состав элемента фиксирован (за некоторыми исключениями он постоянен не только в земной коре, но и во всех известных галактиках, гл. XII, 2) и если спины ядер и нейтронов ориентированы хаотично, то все нейтронно-оптические явления выражаются через две независимые величины когерентную амплитуду и некогерентную амплитуду а . Обе эти амплитуды получаются посредством осреднения амплитуд, соответствующих рассеянию на определенном изотопе с определенной ориентацией спинов. Полное сечение а рассеяния на N ядрах равно сумме сечений когерентного и некогерентного рассеяний [c.553]

Для элементов с низким атомным номером первый возбужденный уровень обычно на 1 Мэв (или более) выше основного состояния. Поэтому в случае легких элементов упругое рассеяние нейтронов с энергией <1 Мэв более вероятно, чем неупругое рассеяние. С увеличением атомного номера. минимальная энергия возбуждения ядра уменьшается примерно до 0,1 Мэв, и нейтроны с большей энергией могут испытывать как упругое, так и неупругое рассеяние. В реакциях (п, п ) быстрые нейтроны сначала соединяются с ядром-мишенью, образуя составное ядро, затем испускается нейтрон с меньшей энергией, а ядро-мишень остается в возбужденном состоянии. Обычно возбуждение очень быстро снимается испусканием у-лучей, но иногда возбужденное состояние является метастабильным, т. е. изомерным состоянием устойчивого изотопа. [c.194]

РАССЕЯНИЕ НЕЙТРОНОВ НА ИЗОТОПАХ ЭЛЕМЕНТОВ [c.845]

При наличии нескольких беспорядочно расположенных в решетке изотопов или ядер, обладающих спином, рассеяние частично происходит на каждом ядре независимо (некогерентно). При некогерентном рассеянии закон сохранения импульсов не выполняется. Энергия нейтрона не зависит от угла рассеяния. Из естественных элементов почти целиком некогерентно рассеивают кристаллы ванадия и водорода [34]. Среди металлических элементов почти полное когерентное рассеяние дает алюминий [35]. [c.89]

Поскольку рассеяние тепловых нейтронов вообще не зависит явно от атомного номера исследуемого вещества, то с помощью дифракции нейтронов легко выявляется различие атомов с близкими. Z (например, при исследовании упорядочения атомов Fe и Со в системе Fe — Со), что трудно сделать рентгенографически и электронографически. При использовании дифракции нейтронов возможно изучение изотопических (часто рассеивающие способности изотопов одного и того же элемента значительно различаются) и спиновых различий атомов, входящих в решетку, причем такие различия не замечают ни рентгеновские лучи, ни электроны. В то же время при дифракции нейтронов могут оказаться неразличимыми (имеющими приблизительно равную амплитуду рассеяния) совершенно разные атомы. Так как легкие вещества рассеивают нейтроны также эффективно, как и тяжелые, то с помощью нейтронографии успешно проводят изучение кристаллической структуры веществ, в состав которых входят одновременно атомы легких и тяжелых элементов (атомы водорода в гидриде циркония, углерода в аустените), а также структур из легких элементов (льда, гидрида натрия, дейтерита натрия, графита). Такие структуры нельзя исследовать с помощью рентгеновских лучей и затруднительно с помощью электронов нз-за незначительного рассеяния их легкими элементами. [c.37]

При переходе от микроскопического рассеяния нейтронов на отдельных ядрах к макроскопическому прохождению нейтронных волн в кристалле мы столкнемся еще с двумя осложняющими обстоятельствами, отсутствующими в случае рентгеновских лучей. Во-первых, если ядро обладает ненулевым спином, то амплитуда зависит от взаимной ориентации спинов нейтрона и ядра. Во-вторых, если в состав кристалла входит элемент, имеющий несколько стабильных изотопов, то амплитуда различна для разных изотопов, причем различие иногда наблюдается не только по величине, но даже по знаку, Так, например, амплитуда рассеяния нейтрона положительна для изотопа никеля 2sNi и отрицательна для изотопа [c.552]

Как уже указывалось, рассеяние нейтронов происходит на ядрах атомов. В отличие от атомных амплитуд для рентгеновых лучей и электронов, всегда положительных, амплитуды рассеяния нейтронов ядрами имеют как положительные, так и отрицательные значения. Так, например, / для равно — 0,38 для дейтерия + 0,65, для углерода 4-0,66, азота -Ь0,94, марганца Мп —0,37. Ядра являются практически точками для длин волн около 1 А, поэтому / не уменьшаются с увеличением I [ср. (57)]. Результирующий спад рассеяния обусловлен только тепловым движением ядер. Отличительным свойством рассеяния нейтронов является чувствительность его к изотопическому составу, так как различные изотопы одного и того же элемента имеют разные амплитуды рассеяния. [c.39]

Другим следствием ядерной природы процесса рассеяния нейтронов является зависимость длины рассеяния от ядерного спина и изотопического состава. Иногда это свойство может быть достоинством, а иногда — недостатком. При рассмотрении сплавов уже подчеркивалось значение изотопического эффекта. Вместе с тем в тех случаях, когда естественный элемент состоит из различных изотопов с разными длинами рассеяния или из одного изотопа, но с зависящей от спина длиной рассеяния, очень большое значение может иметь пекогерентное сечение рассеяния Наиболее [c.94]

Изучение сечений наиболее важных замедляющих материалов показывает, что в пределах экспериментальных погрешностей рассеяние нейтронов на бериллии, углероде и кислороде оказывается полностью когерентным. Следует ожидать, что для двух последних элементов преобладающие изотопы углерод-12 и кислород-16 имеют ядерный спин, равный нулю. Рассеяние нейтронов дейтерием в основном когерентное (а ог = 5,4 барн н Oj, — 7,6 барн), в то время как рассеяние водородом почти полностью некогерентное (Oj-op = 1,8 барн и Oj, = 81,5 барн). Приведенные выше значения относятся к ядрам с произвольно ориентированными спинами. Некогерентность рассеяния водородом является следствием сильной спиновой зависимости нейтрон-протон-ных сил. Интересно отметить, что этой зависимостью частично определяется наблюдающееся различие в когерентном рассеянии нейтронов молекулами ортоводорода с параллельными спинами ядер и параводорода с антипараллель-ными спинами ядер [81. [c.255]

К сожалению, даже это допущение недостаточно обосновано. Если взять, например, парциальные структурные факторы, вычисленные методом Перкуса— Йевика для бинарных жидких смесей модели твердых шаров [15], то окажется, что они заметно зависят от концентрации. Правильнее в принципе пользоваться различными длинами рассеяния нейтронов для разных изотопов одного и того же химического элемента. Как отмечалось в работах [16, 17], рассеяние на трех образцах сплава, имевших одинаковый химический состав, но различное относительное содержание изотопов одной из компонент, дает достаточную информацию для раздельного определения трех парциальных структурных факторов. Так, На рис. 4.2 представлены данные, полученные для сплава СпвЗпд путем исследования рассеяния на образцах, содержащих соответственно чистый изотоп Си, чистый и природную смесь Си/ Си [18]. Этот метод, несомненно, более трудоемок и дорог, чем рассеяние рентгеновских лучей на сплавах с разным химическим составом, но он кажется единственным способом получить однозначную информацию о расположении атомов в жидких смесях без привлечения теоретических моделей и малообоснован- [c.165]

Основным требованием к элементу или изотопу, используемому как резонансный П, ф,, является наличие у него выраженного одиночного резонанса с большим сеченпем взаимодействия. Этому требованию удовлетворяет ряд элементов (Na, Мп, Со, Rh, d, In, Те, s, Tu, Au) [1 ]. Наиболее часто применяются следующие Н, ф, на основе резонансного поглощения — d (резонансная энергия р = 0,178 0,002 9в), 1и115 Е = 1,458 0,003 зе) и Аи Е = = 4,906 0,010 эв) и П, ф. на основе резонансного рассеяния — Со (Е — 132 rt 2 ав) и Мп ( р = = 337 О эв). Разность эффектов, измеренных в пучке нейтронов с фильтром и без фильтра, будет соответствовать нейтронам резонансной энергии. Применение резонансных И. ф, практически ограничено областью энергий в иесколько сотен эв. Обычно ими [c.399]

Спожность в изучении когерентного рассеяния медленных нейтронов возникает в связи с тем, что не все ядра в данном материале рассеивают одинаковым образом. Ясно, что ядра различных элементов будут рассеивать по-разному, так же как и различные изотопы данного элемента. Кроме того, если ядро имеет спин, то рассеяние будет зависеть от того, в каком спиновом состоянии находится система нейтрон — ядро 1 + 1/2 или 1 —1/2. [c.254]

Предположим, что нейтроны претерпевают рассеяние в среде, содержащей связанные атомы одного элемента. Рассеяние может зависеть от ядерного спина и от наличия разл[1чных изотопов, как в разд. 7.1.4, различием масс которых пренебрегается. Было показано [20], что функцию рассеяния можно записать в этом случае в виде суммы дважды дифференциальных макроскопических сечений когерентного и некогерентного рассеяний, т. е. [c.266]

Нейтроны рассеиваются ядрами атомов, размеры к-рых значительно меньше длины волны де Бройля нейтронов, поэтому нейтронный ядерный фактор не зависит от угла рассеяния. Кроме того, не существует к.-л. определ. зависимости /н от Z. Значения /н различны для изотопов одного элемента. А, ф. /н определяются только опытным путём, их абс. значения 10 1 см, т. е. нейтроны слабее рентг. лучей взаимодействуют с в-вом. [c.42]

Н. устойчивы только в составе стабильных ат. йдер. Свободный Н.— нестабильная ч-ца, распадающаяся по схеме n->p-f-e +Vg бета-распад Н.) ср. время жизни Н. т 15,3 мин. В в-ве свободные Н. существуют ещё меньше (в плотных в-вах — единицы — сотни мкс) вследствие их сильного поглощения ядрами. Поэтому свободные Н. возникают в природе или получаются в лаборатории только в яд. реакциях. Свободные Н., взаимодействуя с ат, ядрами, вызывают разл. ядерные реакции. Большая эффективность Н. в осуществлении яд. реакций, своеобразие вз-ствия с в-вом медленных Н. (резонансные эффекты, Дифракц. рассеяние в кристаллах и т. п.) делают Н. исключительно важным орудием исследования в яд. физике и физике тв. тела (см. Нейтронография). В практич. приложениях Н. играют ключевую роль в яд. энергетике, в производстве трансурановых элементов и радиоакт. изотопов (искусств, радиоактивность), а такй е используются в хим. анализе (активац. анализ) и в геол. разведке (нейтронный каротаж). [c.451]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...