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中子的来源主要有(中子是怎么形成的)

中子的来源主要有(中子是怎么形成的)

更新时间:2024-02-28 08:10:54

中子的来源主要有

中子存在于原子核之中,要想获得中子,把中子从原子核里面释放出来。天然放射性衰变出的射线和原子核反应可以产生中子,但束流极小,一般无法用于大规模实验研究。

产生中子必须依赖于中子源,目前世界上常用的中子源有两种:核反应堆中子源和散裂中子源。核反应堆中子源主要就是利用铀元素裂变的链式反应,让核裂变过程尽可能释放出中子来,用重水浸泡反应堆芯,就可以让反应堆产生的中子在不断和氢原子碰撞的过程中逐渐减速,最终提高在中子实验需要的能量段获得尽可能多的中子束流强度。

核反应堆产生的中子属于连续源,只要反应堆在运行,产生的中子是源源不断的。因为各种能量的中子都有,反应堆直接出来的中子又叫做白光中子,需要进一步单色化,即利用晶体反射原理选取特定能量的中子出来,然后再打到测量样品中并对散射中子进行测量,从而得知材料内部原子或磁矩的信息。散裂中子源的原理就是把原子核“敲碎”让其释放中子,先把质子加速到量级后,去打用钨、汞等重金属(含中子数目多)做成的靶。质子把金属靶里的原子核打碎,原子核在退激时蒸发裂变过程产生高能量中子,经过慢化后再输出到谱仪前端。

加速器里出来的质子是脉冲式的,散裂产生的中子也是具有脉冲时间特征,有别于反应堆的连续源。这种脉冲特征,使得人们可以更加方便地通过衡量中子飞行时间来得知中子的能量,通过飞行的方向来得知动量,综合中子入射样品前后的变化,就可以得到相关样品内部的信息。

世界上开放的中子源并不多,大部分都分布在发达国家,如英美日欧澳等。这些中子源大部分都是反应堆中子源,目前仅有美国、日本和英国建有脉冲式散裂中子源。我国拥有北京先进研究堆(反应堆中子源)和中国散裂中子源(东莞)等几个中子源。其中中国散裂中子源预计年月通过验收,届时我国将跻身世界上少数几个散裂中子源科学平台。

欧洲目前也正在瑞典建设新一代的中子源——欧洲散裂中子源,预计年左右建成。在未来年内,年代建设的欧美反应堆中子源大都面临关闭停堆,散裂中子源无疑是未来中子散射平台的最佳选择。

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