什么是中子源?
2011-08-01|文章來源: |瀏覽次數(shù):
 

  中子源是能夠產(chǎn)生中子的裝置,進(jìn)行中子核反應(yīng)、中子衍射等中子物理實(shí)驗(yàn)的必要設(shè)備。要用中子研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu),必須有一個(gè)適當(dāng)?shù)闹凶釉础W钤缡褂玫氖欠派湫酝凰刂凶釉?,但?qiáng)度較低,壽命有限。20世紀(jì)用于中子核物理研究的主要中子源,是用低能粒子加速器產(chǎn)生的帶電粒子束轟擊靶而產(chǎn)生的中子,其能量單一、脈沖性好,但中子產(chǎn)生效率較低。反應(yīng)堆中子源中子通量高,應(yīng)用最為廣泛,但由于反應(yīng)堆散熱技術(shù)的限制,使其最大中子通量受到限制。

  散裂中子源的出現(xiàn)則突破了反應(yīng)堆中子源中子通量的極限。

  當(dāng)高能量粒子如高能質(zhì)子轟擊重原子核時(shí),一些中子被“剝離”,或被轟擊出來,這個(gè)過程稱為散裂。與裂變反應(yīng)相比,散裂反應(yīng)釋放的能量較低,但它可以將一個(gè)原子核打成幾塊,這個(gè)過程中會(huì)產(chǎn)生中子、質(zhì)子、介子、中微子等,有利于開展核物理前沿課題研究和應(yīng)用研究,且次生中子還會(huì)與臨近的靶核作用而產(chǎn)生中子——即核外級(jí)聯(lián)。一個(gè)質(zhì)子在打靶后大概可以產(chǎn)生20到30個(gè)中子,這是散裂中子源的基本條件。

  上世紀(jì)80年代起,由質(zhì)子加速器驅(qū)動(dòng)的散裂中子源,逐漸進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。其原理比較簡(jiǎn)單,用高能強(qiáng)流質(zhì)子加速器,產(chǎn)生1 GeV左右的質(zhì)子轟擊重元素靶(如鎢或鈾),在靶中產(chǎn)生散裂反應(yīng)。散裂中子源的特點(diǎn)是在比較小的體積內(nèi)可產(chǎn)生比較高的脈沖中子通量,能提供的中子能譜更加寬廣,大大擴(kuò)展了中子科學(xué)研究的范圍。