(Luận Văn Thạc Sĩ Vật Lý) Sử Dụng Phương Pháp Nhiễu Xạ Nơtron Khảo Sát Cấu Trúc Tinh Thể Và Cấu Trúc Pha Trật Tự Từ Của Vật Liệu Dymno3

M Þ ĐẦU NhiÇu x¿ n¢tron vãi nhčng °u viÉt nh° có thÅ xác đánh chính xác vá trí cąa các nguyên tċ và cho phép xác đánh cÃu trúc tĉ cąa vËt liÉu là mát trong nhčng ph°¢ng pháp hiÉn đ¿i, đã

B Þ GIÁO DỤC

VÀ ĐÀO T¾O

VI àN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ CÔNG NGH à VIàT NAM

H ỌC VIàN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHà

Nguy ßn Qußc An

LUÊN VN TH¾C S) VÊT LÝ

Nha Trang - 2023

B Þ GIÁO DỤC

VÀ ĐÀO T¾O

VI àN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ CÔNG NGH à VIàT NAM

H ỌC VIàN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHà

Nguy ßn Qußc An

Chuyên ngành : VËt lý nguyên tċ và h¿t nhân

L àI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu trong luận văn này là công trình nghiên cứu của tôi dựa trên những tài liệu, sá liệu do chính tôi tự tìm hiểu và

này chưa từng xuất hiện trong bất cứ một nghiên cứu nào Các sá liệu, kết

qu ả nêu trong luận văn là trung thực, nếu sai tôi hoàn chịu trách nhiệm trước pháp lu ật

Tác gi Á

Nguy ßn Qußc An

L àI CÀM ¡N

ĐÅ hoàn thành luËn vn này, tôi xin chân thành cÁm ¢n TS Đinh Thanh KhÇn – GiÁng viên VËt lý t¿i tr°ång Đ¿i hãc S° ph¿m – Đ¿i hãc Đà Nẵng đã tËn tình h°ãng dÉn, quan tâm, giúp đÿ, t¿o điÃu kiÉn giúp tôi hoàn thành luËn

vn này

Tôi xin chân thành cÁm ¢n quý thÅy giáo, cô giáo và các cán bá thuác Khoa VËt Lý và Phòng Đào t¿o, Hãc viÉn Khoa hãc và Công nghÉ, đã tËn tình giÁng d¿y và t¿o điÃu kiÉn đÅ tôi hoàn thành ch°¢ng trình th¿c s*

Tôi xin chân thành cÁm ¢n quý thÅy giáo, cô giáo và các cán bá thuác ViÉn Nghiên Cću và Ćng Dăng Công NghÉ Nha Trang đã tå chćc lãp hãc, t¿o điÃu kiÉn c¢ sç vËt chÃt và trang thiÁt bá tát nhÃt đÅ tôi hãc tËp và hoàn thành ch°¢ng trình hãc

Nha Trang, tháng 6 năm 2023

Tác giÁ

M ỤC LỤC

LäI CAM ĐOAN

LäI CÀM ¡N

MĂC LĂC 1

DANH MĂC CÁC CHČ CÁI VIÀT TÌT 4

DANH MĂC CÁC BÀNG 5

DANH MĂC HÌNH ÀNH, Đâ THà 6

Mæ ĐÄU 8

CH¯¡NG 1 TäNG QUAN LÝ THUYÀT 10

1.1 S¡ L¯ĀC VÂ LàCH SĊ N¡TRON 10

1.2 TÍNH CH ÂT CĄA N¡TRON 12

1.2.1 N¢tron biÁn đåi thành proton 13

1.2.2 Proton bi Án đåi thành n¢tron 13

1.2.3 B Ít gič điÉn tċ 14

1.3 T¯¡NG TÁC GIČA N¡TRON VÀ VÊT CHÂT 15

1.3.1 Tán x ¿ đàn hãi cąa n¢tron vãi h¿t nhân 17

1.3.1.1 Tham s á va ch¿m À 19

1.3.1.2 Lethargy 20

1.3.1.3 S á va ch¿m S 20

1.3.1.4 Đá dài làm chËm 21

1.3.1.5 Đá dài khuÁch tán 21

1.3.2 Tán x ¿ không đàn hãi 22

1.3.3 Tán x ¿ đàn hãi cáng h°çng 23

1.3.4 Các phÁn ćng h¿t nhân khi n¢tron t°¢ng tác vãi h¿t nhân nguyên tċ

24

1.3.4.1 PhÁn ćng (n,´) 25

1.3.4.2 PhÁn ćng (n,p), (n,α) 26

1.3.4.3 PhÁn ćng (n,2n) 27

1.3.5 Ph Án ćng phân h¿ch h¿t nhân 27

1.3.5.1 Ph Án ćng phân h¿ch h¿t nhân 27

1.3.5.2 Ti Át diÉn cąa phÁn ćng phân h¿ch h¿t nhân 29

1.3.6 Nhi Çu x¿ n¢tron 29

1.4 TäNG QUAN VÂ VÊT LIÈU DyMnO3 31

1.4.1 T ång quan và vËt liÉu đa pha điÉn tĉ 31

1.4.2 Tång quan và vËt liÉu manganite RMnO3 33

1.4.3 Tång quan và vËt liÉu manganite DyMnO3 34

CH¯¡NG 2 ĐàI T¯ĀNG VÀ PH¯¡NG PHÁP NGHIÊN CĆU 36

2.1 ĐàI T¯ĀNG NGHIÊN CĆU 36

2.2 PH¯¡NG PHÁP NGHIÊN CĆU 39

2.2.1 Nhi Çu x¿ n¢tron 39

2.2.2 Nhi Çu x¿ tia X 40

CH¯¡NG 3 KÀT QUÀ VÀ THÀO LUÊN 42

3.1 CÂU TRÚC TINH THÄ VÀ TÍNH CHÂT TĈ CĄA DyMnO3 T¾I NHIÈT Đà PHÒNG 42

3.2 KHÀO SÁT ÀNH H¯æNG CĄA NHIÈT Đà ĐÀN CÂU TRÚC TINH THÄ VÀ TĈ TÍNH CĄA VÊT LIÈU DyMnO3 BÎNG NHIÆU X¾ N¡TRON 44

3.3 KHÀO SÁT ÀNH H¯æNG CĄA ÁP SUÂT ĐÀN CÂU TRÚC TINH THÄ CĄA VÊT LIÈU DyMnO3 BÎNG NHIÆU X¾ TIA X 49

3.4 KHÀO SÁT ÀNH H¯æNG CĄA ÁP SUÂT ĐÀN TÍNH CHÂT TĈ CĄA VÊT LIÈU DyMnO3 BÎNG NHIÆU X¾ N¡TRON 54

KÀT LUÊN VÀ KIÀN NGHà 56

1 K ÀT LUÊN 56

2 KI ÀN NGHà 57

TÀI LIÈU THAM KHÀO 58

DANH M ỤC CÁC CHĆ CÁI VI¾T TÀT

DRAM Bá nhã truy xuÃt ngÉu nhiên đáng (Dynamic Random

Access Memory )

MRAMs Bá nhã truy cËp ngÉu nhiên điÉn trç (Magnetoresistive

random access memory) NPD GiÁn đã nhiÇu x¿ n¢tron (Neutron diffraction pattern)

FeRAMs Bá nhã truy cËp ngÉu nhiên (Ferroelectric Random Access

Memory) RRAM Bá nhã máy tính truy cËp ngÉu nhiên không bay h¢i

(Resistive random-access memory)

DANH M ỤC CÁC BÀNG

BÁng 3.1 Các thông sá cÃu trúc cąa DyMnO3 43

DANH M ỤC HÌNH ÀNH, Đà THỊ

Hình 1.1 S¢ đã thí nghiÉm cąa James Chadwick đ°a đÁn khám phá ra n¢tron

10

Hình 1.2 Sự phă thuác  vào nng l°āng n¢tron E 23 ie Hình 1.3 TiÁt diÉn tán x¿ đàn hãi cáng h°çng cąa n¢tron 24

Hình 1.4.Sự nhiÇu x¿ n¢tron trên mặt tinh thÅ 29

Hình 1.5.S¢ đã tán x¿ cąa sóng phẳng t¿i nguyên tċ Hình 6.Sự nhiÇu x¿ tia X trên các mặt tinh thÅ 30

Hình 1.6 Mái t°¢ng quan tĉ và điÉn trong vËt liÉu đa pha điÉn tĉ 32

Hình 1.7 CÃu trúc trực thoi cąa manganite RMnO3 Hình Ánh nhìn (a) trong không gian ba chiÃu và (b) dãc theo trăc b 33

Hình 1.8 CÃu trúc lăc giác cąa manganite RMnO3 vãi R là Y 34

Hình 2.1 NghiÃn trán các tiÃn chÃt 36

Hình 2.2 Khuôn t¿o viên nén 37

Hình 2.3 Máy ép thąy lực 37

Hình 2.4 Lò nung nhiÉt đá 1800C t¿i phòng thí nghiÉm Khoa hãc vËt liÉu cąa Khoa VËt lí, Tr°ång ĐH S° Ph¿m - ĐH Đà Nẵng 38

Hình 2.5.Quy trình thực hiÉn cąa ph°¢ng pháp phÁn ćng pha rÍn 39

Hình 2.6 Phå kÁ n¢tron DISK 40

Hình 2.7 Beamline <Extreme Conditions= cąa máy gia tác thÁ hÉ 3 PETRA III t¿i DESY 41

Hình 3.1 GiÁn đã nhiÇu x¿ (a) n¢tron và (b) tia X cąa vËt liÉu DyMnO3 t¿i nhiÉt đá phòng 42

Hình 3.2 CÃu trúc trực thoi thuác nhóm đái xćng pnma cąa DyMnO3 44

Hình 3.3 GiÁn đã nhiÇu x¿ n¢tron cąa DyMnO3 t¿i các nhiÉt đá khác nhau

45

Hình 3.4 Sự phă thuác nhiÉt đá cąa các hÏng sá m¿ng cąa DyMnO3 46

Hình 3.5 Sự phă thuác nhiÉt đá cąa thÅ tích ô c¢ sç trong DyMnO3 47

Hình 3.6 Sự phă thuác nhiÉt đá cąa các chiÃu dài liên kÁt giča các ion Mn và

O trong bác diÉn MnO6 48 Hình 3.7 Sự phă thuác nhiÉt đá cąa các góc liên kÁt Mn-O-Mn giča các bác

diÉn MnO6 liÃn kà 48 Hình 3.8 (a) GiÁn đã nhiÇu x¿ tia X cąa vËt liÉu DyMnO3 t¿i nhiÉt đá phòng

và áp suÃt tĉ 0,9 đÁn 9,1 GPa 50 Hình 3.8 (b) GiÁn đã nhiÇu x¿ tia X cąa vËt liÉu DyMnO3 t¿i nhiÉt đá phòng

và áp suÃt tĉ 11,1 GPa đÁn 18,6 GPa 51 Hình 3.9 Sự phă thuác áp suÃt cąa các hÏng sá m¿ng cąa DyMnO3 Các chÃm đen là kÁt quÁ đo thực tÁ trong khi đ°ång màu đß là kÁt quÁ khãp hàm 52 Hình 3.10 Sự phă thuác áp suÃt cąa thÅ tích ô c¢ sç cąa DyMnO3 53 Hình 3.11 GiÁn đã nhiÇu x¿ n¢tron cąa vËt liÉu DyMnO3 t¿i các nhiÉt đá và

áp suÃt khác nhau 55

M Þ ĐẦU

NhiÇu x¿ n¢tron vãi nhčng °u viÉt nh° có thÅ xác đánh chính xác vá trí cąa các nguyên tċ và cho phép xác đánh cÃu trúc tĉ cąa vËt liÉu là mát trong nhčng ph°¢ng pháp hiÉn đ¿i, đã và đang đ°āc sċ dăng ráng rãi đÅ nghiên cću cÃu trúc tinh thÅ và tính chÃt điÉn - tĉ cąa các vËt liÉu, đặc biÉt vËt liÉu đa pha điÉn tĉ

Đái vãi vËt liÉu đa pha điÉn tĉ, đây là nhčng vËt liÉu tãn t¿i đãng thåi

cÁ tính chÃt sÍt điÉn và tĉ tính trong cùng mát pha cÃu trúc Mái t°¢ng quan

tĉ và điÉn cho phép chúng ta có thÅ điÃu khiÅn tính chÃt tĉ trong các vËt liÉu

đa pha điÉn tĉ bÏng điÉn tr°ång và ng°āc l¿i Chính vì thÁ các vËt liÉu đa pha điÉn tĉ đ°āc nghiên cću ráng rãi đÅ có thÅ ćng dăng trong các thiÁt bá nh° cÁm biÁn điÉn tĉ có đá nh¿y cao, thiÁt bá cáng h°çng tĉ điÃu khiÅn bçi điÉn tr°ång, thiÁt bá phát siêu âm điÃu chßnh điÉn tĉ, bá l°u trč dč liÉu, phÅn tċ nhã đa tr¿ng thái, Các vËt liÉu đa pha điÉn tĉ hiÉn nay đang đ°āc nghiên cću và ćng dăng mát cách ráng rãi trong công nghÉ và trong cuác sáng, trç thành mát phÅn không thÅ thiÁu trong quá trình hiÉn đ¿i hóa – công nghiÉp hóa đÃt n°ãc

VËt liÉu đa pha điÉn tĉ đ°āc chia làm hai lo¿i chính và vËt liÉu DyMnO3 đ°āc sċ dăng đÅ khÁo sát cÃu trúc tinh thÅ và cÃu trúc pha trËt tĉ trong luËn vn này thuác lo¿i II VËt liÉu DyMnO3 hiÉn nay đang ít đ°āc giãi khoa hãc quan tâm nghiên cću vì lý do chính có l¿ đÁn tĉ sự khó khn trong quá trình chÁ t¿o ra các đ¢n tinh thÅ DyMnO3 chÃt l°āng cao Đ¢n tinh thÅ DyMnO3 đ°āc trãng bÏng ph°¢ng pháp dung dách nhiÉt đá cao có cÃu trúc

trực thoi thuác nhóm đái xćng Pbnm(62) vãi các hÏng sá m¿ng a = 5,795(2)

Å, b = 7,380(4) Å và c = 5,272(2) Å Đ¢n tinh thÅ DyMnO3 cũng có thÅ đ°āc

chÁ t¿o ç cÃu trúc tinh thÅ lăc giác thuác nhóm đái xćng P63cm vãi các hÏng

sá m¿ng a = 6.1891 Å và c = 11.4059 Å DyMnO3 d¿ng gám đ¢n pha đ°āc chÁ t¿o bÏng ph°¢ng pháp phÁn ćng pha rÍn ç nhiÉt đá 1623 K có cÃu trúc

tinh thÅ trực thoi thuác nhóm đái xćng Pnma vãi các thông sá m¿ng a =

5,275 Å, b = 7,426 Å và c = 5,798 Å Sự khác nhau trong cÃu trúc tinh thÅ cąa

vËt liÉu DyMnO3 khi đ°āc chÁ t¿o bÏng các ph°¢ng pháp khác nhau đã giúp các nhà khoa hãc phát hiÉn ra sự khác nhau trong cÃu trúc tĉ tính cąa chúng

ĐÅ khÁo sát sự Ánh h°çng cąa các tham sá nhiÉt đáng đÁn cÃu trúc tinh thÅ và cÃu trúc pha trËt tự tĉ cąa vËt liÉu DyMnO3 thì tôi đã sċ dăng ph°¢ng pháp nhiÇu x¿ n¢tron làm ph°¢ng pháp chính đÅ nghiên cću và sċ dăng ph°¢ng pháp nhiÇu x¿ tia X đÅ bå trā trong luËn vn này

Khác nhau c¢ bÁn giča nhiÇu x¿ n¢tron và nhiÇu x¿ tia X là n¢tron bá tán x¿ bçi h¿t nhân nguyên tċ h¢n là các electron ç lãp vß nguyên tċ nh° tr°ång hāp cąa tia X ĐiÃu này giúp cho ph°¢ng pháp nhiÇu x¿ n¢tron có thÅ xác đánh chính xác vá trí cąa các nguyên tċ nhẹ nh° O và H, các nguyên tá có

sá thć tự nguyên tċ gÅn nhau hoặc các đãng vá, Tĉ chß xác đánh chính xác

vá trí cąa các nguyên tċ cũng nh° cÃu trúc tinh thÅ cąa vËt liÉu, các đặc tr°ng sÍt điÉn cąa vËt liÉu cũng có thÅ đ°āc làm sáng tß H¢n nča, sự tãn t¿i momen

tĉ cąa n¢tron cho phép ph°¢ng pháp nhiÇu x¿ n¢tron xác đánh cÃu trúc pha trËt tự tĉ cąa vËt liÉu Chính vì thÁ nhiÇu x¿ n¢tron rÃt phù hāp cho viÉc nghiên cću các vËt liÉu khái

Tĉ nhčng lý do trên, trong đà tài này tôi nghiên cću áp dăng nhiÇu x¿ n¢tron vào viÉc khÁo sát cÃu trúc tinh thÅ cũng nh° cÃu trúc pha tĉ cąa vËt liÉu đa pha điÉn tĉ manganite DyMnO3 đ°āc chÁ t¿o bÏng ph°¢ng pháp phÁn ćng pha rÍn

Vãi măc tiêu đã đà ra, nái dung bài luËn vn đ°āc trình vãi cÃu trúc gãm các ch°¢ng nh° sau:

Ch°¢ng 1: Tång quan lý thuyÁt

Ch°¢ng 2: Đái t°āng và ph°¢ng pháp nghiên cću

Ch°¢ng 3: KÁt quÁ và thÁo luËn

KÁt luËn và kiÁn nghá

bćc x¿ gamma nào đã đ°āc tìm thÃy và do đó đã t¿o nên sự khó khn cho hai nhà khoa hãc này trong viÉc giÁi thích chúng [2]

Hình 1.1 Sơ đồ thí nghiệm của James Chadwick đưa đến khám phá ra

cąa Walther Bothe và Herbert Becker rÏng chùm bćc x¿ thu đ°āc trong phÁn ćng bÍn phá Be bÏng h¿t anpha là chùm tia gamma trç nên lung lay

Sau nhčng thí nghiÉm tiÃn đà cąa Bothe – Becker và vā chãng Frédéric – Irène, Chadwick đã lËp luËn rÏng <Không có khái l°āng, photon s¿ không thÅ đánh bËt các h¿t nặng nh° proton ra khßi tÃm chÍn= [4] Vào nm 1932, khi thực hiÉn các thí nghiÉm trên nhčng tÃm chÍn khác nhau nh° Heli, Nit¢

và Liti, Chadwick nhËn đánh rÏng đã có nhčng h¿t không mang điÉn đ°āc sinh ra tĉ các thí nghiÉm bÍn phá Be, Heli, mà ông và các nhà khoa hãc đã thực hiÉn tr°ãc đây Dựa vào nhËn đánh trên, Chadwick có thÅ giÁi thích đ°āc

vÃn đà nhčng h¿t mãi đ°āc phát hiÉn có khÁ nng đâm xuyên tát h¢n proton

Tĉ nhčng điÃu trên và mát sá quan sát bå sung, Chadwick rút ra kÁt luËn vào nm 1932 rÏng đã phát hiÉn ra mát h¿t không mang điÉn ch°a đ°āc biÁt cho đÁn nay và h¿t này có khái l°āng gÅn bÏng khái l°āng cąa proton Ông đặt tên cho h¿t mãi là n¢tron, kí hiÉu <n= và mô tÁ quá trình t¿o ra n¢tron tĉ Beri đ°āc chiÁu x¿ bÏng các h¿t α (4

2He) theo ph°¢ng trình [2]:

9Be ñ 12Ca n (1.1) Tháng 2 nm 1932, Chadwick đã công bá phát hiÉn cąa mình trên t¿p chí Nature bÏng bài báo vãi tên gãi <The Possible Existence of a Neutron= Trong bài báo này, ông đã chćng minh các bćc x¿ đ°āc nhËn đánh tr°ãc đây

cho ra đåi bài báo thć hai và đ°āc đng trên Kỷ yÁu cąa HiÉp hái Hoàng gia Anh (Proceedings of the Royal Society) vãi tên gãi <The Existence of a Neutron= vãi nái dung chi tiÁt h¢n và các đặc tính cąa n¢tron mà ông đã tìm

ra [2]

Dựa vào viÉc Chadwick thành công phát hiÉn ra n¢tron, điÃu này đã đem l¿i cho chúng ta chìa khóa đÅ giÁi quyÁt nhiÃu câu hßi và cÃu trúc h¿t nhân Vào nm 1932, nhà khoa hãc Werner Heisenberg cho rÏng h¿t nhân

nguyên tċ chß chća proton và n¢tron [6] Theo cách này, nhčng kiÁn thćc cũ cho rÏng các h¿t nhân chća proton và electron dÉn đÁn nhčng khó khn lãn và mặt lý thuyÁt có thÅ bá lo¿i bß N¢tron đ°āc giÁ đánh là mát h¿t ån đánh trong h¿t nhân và giÁ thuyÁt này đang tãn t¿i cho đÁn tËn ngày nay

Vãi thành tựu phát hiÉn ra n¢tron, James Chadwick đã làm thay đåi góc nhìn cąa giãi khoa hãc lúc bÃy giå và cÃu t¿o nguyên tċ Nm 1935, ông vinh

dự đ°āc nhËn giÁi th°çng Nobel VËt lí cho khám phá và n¢tron

H¿t nhân nguyên tċ đ°āc cÃu t¿o tĉ hai thành phÅn c¢ bÁn là n¢tron (n)

và proton (p) Khái l°āng cąa n¢tron là 1,008662u = 1,675.10 -27 kg, không lãn h¢n quá nhiÃu so vãi khái l°āng cąa proton và lãn h¢n khoÁng 1800 lÅn khái l°āng cąa electron N¢tron là h¿t không trung hòa và điÉn và có thåi gian sáng trung bình khoÁng 877 giây [7] N¢tron không tãn t¿i lâu bên ngoài

h¿t nhân và khoÁng 15 phút nó s¿ phân rã thành mát electron, mát proton và phÁn neutrino N¢tron có spin là 1/2 và tuân theo tháng kê Fermi – Dirac nên

nó thßa mãn nguyên lý lo¿i trĉ Pauli [7]

N¢tron có momen tĉ và đ°āc hai nhà khoa hãc Alvarez và Bloch công

bá lÅn đÅu tiên vào nm 1940 [8] Giá trá đo đ°āc chính xác đ°āc xác đánh bçi Cohen, Corngold và Ramsey bÏng ph°¢ng pháp cáng h°çng Rabi [8] Momen tĉ cąa n¢tron là µn = -1,91348 µN; trong đó N 2 p 1836B

¼ e

m c là magneton Bo và là đ¢n vá đo momen tĉ nguyên tċ N¢tron có

cÃu trúc bên trong phćc t¿p vì mặc dù n¢tron có điÉn tích bÏng không nh°ng

l¿i có momen tĉ khác không [7]

Nhčng phát triÅn trong vËt lý h¿t nng l°āng cao trong thÁ kß 20 đã chćng tß rÏng h¿t c¢ bÁn cąa h¿t nhân không phÁi là proton và n¢tron Nhčng thí nghiÉm và các dÉn chćng khoa hãc đã chćng minh rÏng chúng đ°āc t¿o

thành tĉ các h¿t c¢ bÁn cực nhß gãi là các quarks N¢tron bao gãm hai quarks down, mßi h¿t có 1

3 điÉn tích c¢ bÁn và mát quarks up, có 2

3 điÉn tích c¢ bÁn [7]

N¢tron và proton t°¢ng tác vãi nhau qua lực h¿t nhân Spin cąa chúng

giáng nhau Do đó, trong vËt lý h¿t nhân, nucleon đ°āc sċ dăng đÅ gãi chung cho cÁ proton và n¢tron Trong nhčng điÃu kiÉn nhÃt đánh, cÁ n¢tron và proton đÃu có thÅ biÁn đåi qua l¿i lÉn nhau Sau đây là các biÁn đåi giča n¢tron và proton

1.2.1 N¢tron bi¿n đãi thành proton

Trong phát x¿ điÉn tċ (phân rã ò ), mát h¿t nhân không ån đánh phát ra 

mát electron nng l°āng có khái l°āng t°¢ng đái nhß, mát phÁn neutrino electron (có rÃt ít hoặc có thÅ không có khái l°āng nghß) và mát n¢tron biÁn đåi thành mát proton tãn t¿i trong h¿t nhân [9] Do n¢tron có khái l°āng lãn h¢n proton (xÃp xß 0,14%) nên ç tr¿ng thái tự do n¢tron phân rã thành proton vãi chu kì bán rã T1/2 = 11,7 phút [7] Sự phân rã cąa n¢tron có liên quan đÁn

sự biÁn đåi cąa h¿t quarks bên trong nó Khi mát quarks down bên trong n¢tron biÁn thành mát quarks up do lực h¿t nhân yÁu thì s¿ diÇn ra quá trình phân rã Phân rã ò đ°āc Ernest Rutherford tìm ra vào nm 1899 

Tĉ quá trình phân rã ò , mát h¿t nhân con có sá proton (sá hiÉu 

nguyên tċ) nhiÃu h¢n mát h¿t so vãi h¿t nhân mẹ nh°ng sá khái (tång sá proton và n¢tron) bÏng nhau đ°āc sinh ra Ngoài ra, đi kèm vãi h¿t nhân con

là mát phÁn neutrino electron ½e[9] Quá trình này đ°āc mô tÁ bÏng ph°¢ng trình sau:

e

1.2.2 Proton bi ¿n đãi thành n¢tron

Trong phát x¿ positron (phân rã ò ), h¿t nhân tự đáng phát ra mát 

positron (e+) và mát h¿t neutrino (v) Positron (e+) và electron có khái l°āng bÏng nhau, có giá trá điÉn tích bÏng nhau nh°ng ng°āc dÃu vãi nhau (e+ có điÉn tích là 1,6.10-19 C) Positron là mát phÁn h¿t cąa electron [7]

Tĉ quá trình phân rã ò , mát h¿t nhân con có sá hiÉu nguyên tċ nhß 

h¢n h¿t nhân mẹ cąa nó mát h¿t nh°ng có sá khái bÏng nhau đ°āc t¿o ra Ngoài ra, đi kèm vãi h¿t nhân con là mát neutrino electron ½e Sự phát x¿ positron lÅn đÅu tiên đ°āc Frédéric và Irène Joliot - Curie quan sát thÃy vào

nm 1934 [9] Quá trình này đ°āc mô tÁ bÏng ph°¢ng trình sau:

1.2.3 B Át gić đián tą

BÍt gič điÉn tċ (electron capture) là mát quá trình phân rã phóng x¿ Trong quá trình này, mát electron quay quanh h¿t nhân s¿ kÁt hāp vãi mát proton trong h¿t nhân đÅ t¿o ra mát n¢tron tãn t¿i bên trong h¿t nhân, đãng

thåi quá trình trên cũng phát x¿ mát h¿t neutrino kèm theo mát tia X hoặc bćc x¿ gamma [9] Thông th°ång, electron s¿ bá bÍt gič t¿i lãp vß K cąa các electron khi chúng quay xung quanh h¿t nhân Do đó, đây còn đ°āc gãi là quá trình K – capture Trong quá trình này, sá hiÉu nguyên tċ bá giÁm đi mát đ¢n

vá còn sá khái đ°āc gič không đåi [9]

Ví dă: Nit¢ - 13 phân rã thành Cacbon - 13 bÏng cách bÍt electron

7 N e 6C  ½ (1.4) Vào nm 1934, Gian - Carlo Wick đã đặt ra vÃn đà và sự bÍt gič electron [10] Luis Alvarez là ng°åi đÅu tiên quan sát thÃy sự bÍt gič electron t¿i lãp K cąa đãng vá Vanadi – 48 [10] Vào nm 1937, Luis Alvarez đã công

bá phát hiÉn cąa mình trên t¿p chí Physical Review [10]

1.3 T¯¡NG TÁC GIĆA N¡TRON VÀ V¾T CHÂT

Bên trong nguyên tċ, giča n¢tron và electron luôn tãn t¿i t°¢ng tác điÉn tĉ do sự t°¢ng tác giča các momen tĉ cąa chúng mặc dù n¢tron là h¿t trung hòa và điÉn Tuy nhiên, t°¢ng tác này rÃt yÁu T°¢ng tác này yÁu đÁn

mćc đÅ ion hóa mát nguyên tċ cÅn mát nng l°āng khoÁng 10 eV và nó phÁi xÁy ra ç khoÁng cách 10-13 m [11] Vì vËy, tiÁt diÉn mÃt nng l°āng cąa n¢tron do ion hóa vào khoÁng 10-22 cm2 [11] TiÁt diÉn t°¢ng tác cąa n¢tron nhanh vãi h¿t nhân vào khoÁng 10-24 cm2 [11] Có thÅ thÃy, tiÁt diÉn mÃt nng l°āng cąa n¢tron do ion hóa nói trên lãn h¢n khoÁng 100 lÅn tiÁt diÉn t°¢ng tác cąa n¢tron nhanh vãi h¿t nhân Tuy nhiên, đá mÃt nng l°āng khoÁng 10

eV do ion hóa nhß h¢n rÃt nhiÃu so vãi đá mÃt nng l°āng do n¢tron t°¢ng tác vãi h¿t nhân cąa nguyên tċ [11] Că thÅ, n¢tron có thÅ mÃt toàn bá nng l°āng cąa mình khi va ch¿m vãi proton [11]

GiÁ thuyÁt rÏng trong thåi gian sáng cąa mình, n¢tron đ°āc cÃu t¿o tĉ hai h¿t vãi điÉn tích trái dÃu nhau nên bên trong n¢tron có điÉn tích phân bá

và điÉn tích đó s¿ t°¢ng tác vãi điÉn tích cąa electron [11] Tuy nhiên, t°¢ng tác này còn yÁu h¢n t°¢ng tác giča momen tĉ cąa n¢tron vãi momen tĉ cąa electron [11] Ta chß xem sự t°¢ng tác giča momen tĉ cąa n¢tron và momen

tĉ cąa electron là đáng kÅ khi các momen tĉ cąa tÃt cÁ các electron có cùng mát đánh h°ãng [11]

Chính vì các yÁu tá trên, có thÅ thÃy t°¢ng tác cąa n¢tron vãi vËt chÃt

chą yÁu là t°¢ng tác cąa nó vãi h¿t nhân nguyên tċ Phă thuác vào viÉc n¢tron có xuyên sâu vào bên trong h¿t nhân hay không mà ta có thÅ chia t°¢ng tác cąa n¢tron vãi h¿t nhân thành hai lo¿i t°¢ng tác:

- Khi n¢tron không xuyên sâu vào bên trong h¿t nhân, ta có t°¢ng tác đÅu tiên là quá trình tán x¿ đàn hãi thÁ bçi lực h¿t nhân [11]

- Khi n¢tron xuyên sâu vào bên trong h¿t nhân, ta có lo¿i t°¢ng tác thć hai là các quá trình: tán x¿ không đàn hãi; tán x¿ đàn hãi cáng h°çng; các

phÁn ćng (n,´), (n,p), (n,α), [11]

Quá trình làm chËm n¢tron trong mát sá vËt liÉu xÁy ra khi t°¢ng tác tán x¿ đàn hãi thÁ v°āt trái h¢n các quá trình t°¢ng tác khác [11] Quá trình làm chËm n¢tron là quá trình n¢tron nhanh mÃt nng l°āng thông qua chußi các va ch¿m đàn hãi liên tiÁp nhau vãi h¿t nhân cąa nguyên tċ vËt chÃt [11]

ĐÅ xem xét quá trình n¢tron t°¢ng tác vãi vËt chÃt, ng°åi ta chia các n¢tron dựa trên nng l°āng cąa chúng Gãm có:

- N¢tron nhiÉt: nng l°āng n¢tron tĉ 0 đÁn 0,5 eV Gãi các n¢tron đó là n¢tron nhiÉt vì trong các môi tr°ång kích th°ãc lãn ít có khÁ nng thÃt thoát

và hÃp thă, chúng nÏm trong tr¿ng thái cân bÏng nhiÉt đáng vãi các nguyên tċ cąa môi tr°ång xung quanh và chúng phân bá nng l°āng theo phân bá Maxwell [12]

- Các n¢tron trung gian: nng l°āng n¢tron tĉ 0,5 eV đÁn 10 keV Trong vùng nng l°āng này xác suÃt t°¢ng tác cąa các n¢tron vãi các h¿t nhân có tính cáng h°çng [12]

- Các n¢tron nhanh có nng l°āng n¢tron tĉ 10 keV đÁn 10 MeV [12] T°¢ng tác cąa n¢tron vãi vËt chÃt phă thuác rÃt lãn vào nng l°āng cąa n¢tron

Đặc tr°ng cho xác xuÃt t°¢ng tác cąa các n¢tron vãi các h¿t nhân là tiÁt diÉn t°¢ng tác, đ°āc biÅu diÇn bÏng diÉn tích hiÉu dăng cąa h¿t nhân [13]

DiÉn tích hiÉu dăng là diÉn tích cÍt ngang cąa miÃn không gian xung quanh

h¿t nhân bia mà khi đi xuyên qua đó, h¿t n¢tron bay vào s¿ có xác suÃt 100%

t°¢ng tác vãi h¿t nhân bia này [14] TiÁt diÉn v* mô Σ là tiÁt diÉn t°¢ng tác

cąa các n¢tron vãi các h¿t nhân Ta có:

Trong đó N là sá l°āng h¿t nhân bá hÃp thă trong 1 cm3 và Ã là tiÁt diÉn

hÃp thă vi mô cąa môi tr°ång [12] Đ¢n vá diÉn tích đ°āc dùng làm đ¢n vá cąa tiÁt diÉn Ngoài ra tiÁt diÉn còn có đ¢n vá là <barn= vãi 1 barn = 1024cm2[13]

Khi n¢tron xuyên sâu vào nguyên tċ thì xác suÃt xÁy ra t°¢ng tác vãi

h¿t nhân trong bÁn hÃp thă có đá dày x đ°āc xác đánh bÏng tích Σ.x vãi điÃu

kiÉn Σ.x << 1 Xác suÃt cąa viÉc n¢tron s¿ đi qua mà không t°¢ng tác là eΣx T°¢ng tự, xác suÃt n¢tron chß mát lÅn t°¢ng tác vãi h¿t nhân là 1 e Σx [13] Khi cho chùm n¢tron có c°ång đá ban đÅu I 0 đi qua bÁn hÃp thă có đá dày x thì thu đ°āc chùm n¢tron có c°ång đá I Mái liên hÉ giča I và I 0 đ°āc biÅu

diÇn qua biÅu thćc sau [12]:

à in, tiÁt diÉn cąa các phÁn ćng h¿t nhân Ãxvà tiÁt diÉn cąa phÁn ćng phân h¿ch

à f TiÁt diÉn t°¢ng tác toàn phÅn Ãt đ°āc tính theo biÅu thćc [13]:

à t = à e.l + à in + à x + à f (1.7)

1.3.1 Tán x ¿ đàn hái cÿa n¢tron vßi h¿t nhân

Có thÅ thu đ°āc tán x¿ đàn hãi khi thực hiÉn mát trong hai ph°¢ng pháp sau đây:

- Sċ dăng các n¢tron có nng l°āng gÅn bÏng nng l°āng cąa mát trong sá các cáng h°çng đÅ t°¢ng tác vãi h¿t nhân môi tr°ång [15] H¿t nhân lúc này đóng vai trò là <bia= H¿t nhân bÍt gič n¢tron và trç thành h¿t nhân phćc hāp (hāp chÃt) Cuái quá trình, h¿t nhân s¿ phát x¿ n¢tron và chuyÅn và tr¿ng thái c¢ bÁn Đây đ°āc gãi là quá trình tán x¿ đàn hãi cáng h°çng [15]

- Quá trình tán x¿ đàn hãi xÁy ra khi cho n¢tron nhanh t°¢ng tác vãi các h¿t nhân có sá nguyên tċ nhß đ°āc gãi là quá trình tán x¿ đàn hãi thÁ [13] TiÁt diÉn tán x¿ đàn hãi thÁ Ãel hÅu nh° không phă thuác vào nng l°āng

T°¢ng tự nh° c¢ hãc cå điÅn, ta xét tác đá n¢tron v nhß h¢n nhiÃu lÅn

tác đá ánh sáng c Ban đÅu, n¢tron bay đÁn vãi tác đá là v và va ch¿m vãi h¿t nhân đćng yên Tĉ các đánh luËt bÁo toàn đáng nng, bÁo toàn đáng l°āng, ta

Dựa vào mái quan hÉ giča tác đá và nng l°āng, ta tìm đ°āc mái liên

hÉ giča v và v 'theo biÅu thćc:

Trong đó: E ’ và E lÅn l°āt là nng l°āng n¢tron tr°ãc và sau tán x¿; θ

là góc tán x¿ cąa n¢tron; A là sá khái cąa h¿t nhân; m n là khái l°āng n¢tron [15]

Ngoài ra, trong hÉ thćc trên, khái l°āng h¿t nhân đ°āc giÁ đánh bÏng

tång các khái l°āng cąa các nucleon bên trong h¿t nhân Tćc là: m hn = Am n

Trong công thćc trên, khi n¢tron tán x¿ và phía tr°ãc thì E = E’ Khi E ’

= ·E thì n¢tron giËt lùi và phía sau [11]

Ta xét vãi h¿t nhân Hidro ø ù1

1H thì · = 0 Chćng tß rÏng khi t°¢ng tác,

n¢tron đã truyÃn toàn bá đáng nng cąa nó cho Hidro [11] Đái vãi các h¿t nhân nặng thì ·  0 nên n¢tron không thÅ truyÃn toàn bá đáng nng cąa nó cho h¿t nhân trong mát lÅn va ch¿m [11] Ví dă, h¿t nhân Nit¢ có · = 0,751,

do đó phÅn đáng nng mà n¢tron truyÃn cho Nit¢ trong mát va ch¿m trực diÉn là:

Tham sá va ch¿m ξ (hay đá mÃt nng l°āng logarit trung bình) là đ¿i

l°āng đặc tr°ng cho đá mÃt nng l°āng cąa n¢tron khi va ch¿m vãi h¿t nhân cąa nguyên tċ và đ°āc xác đánh theo công thćc [16]:

Lethargy là đ¿i l°āng đặc tr°ng cho mćc đá làm chËm cąa n¢tron khi

va ch¿m Lethargy là hàm phă thuác nng l°āng E cąa n¢tron và giá trá

Lethargy s¿ tng khi nng l°āng E cąa n¢tron giÁm Chúng liên hÉ vãi nhau

Đá dài làm chËm là quãng đ°ång n¢tron nhanh đi đ°āc cho đÁn khi trç

thành n¢tron nhiÉt Đá dài làm chËm bÏng cn bËc hai cąa tuåi Fermi Ä và

Trong đó: E 0 = 2 MeV là nng l°āng n¢tron nhanh; E là nng l°āng

n¢tron trong quá trình làm chËm

Mái liên hÉ giča đá dài tán x¿ λS và đá dài dách chuyÅn λ tr cąa n¢tron trong môi tr°ång đ°āc tính theo công thćc sau [11]:

Tr°ãc khi bá môi tr°ång hÃp thă, các n¢tron nhiÉt s¿ bá khuÁch tán

trong môi tr°ång Ng°åi ta dùng đá dài khuÁch tán L đÅ đặc tr°ng cho quãng

đ°ång n¢tron đi đ°āc tĉ trç thành n¢tron nhiÉt cho đÁn khi bá môi tr°ång hÃp

thă và đ°āc xác đánh theo công thćc [11]:

a tr

Nng l°āng cąa tiÁt diÉn tán x¿ không đàn hãi mang đặc tính có ng°ÿng vãi nng l°āng ng°ÿng là [15]:

Sự phă thuác cąa tiÁt diÉn tán x¿ không đàn hãi à (inelastic) vào nng in

l°āng n¢tron E đ°āc thÅ hiÉn trên hình 1.2 Trong đó, Ã ≠ 0 khi E ≥ E in ng và đ¿t giá trá cực đ¿i đái vãi nng l°āng 10 MeV– 15 MeV [16] Đái vãi các h¿t nhân nhẹ, E1 có giá trá cÿ vài MeV Đái vãi các h¿t nhân nặng, E1 có giá trá nhß h¢n 100 keV Do đó, tán x¿ không đàn hãi chą yÁu xÁy ra trong miÃn n¢tron nhanh đái vãi các h¿t nhân nặng [16]

1.3.3 Tán x¿ đàn hái cßng h°ßng

Nh° đã trình bày ç trên Quá trình tán x¿ đàn hãi cáng h°çng xÁy ra khi n¢tron tãi t°¢ng tác vãi h¿t nhân và bá h¿t nhân bÍt gič và chuyÅn lên tr¿ng thái kích thích Sau cùng, h¿t nhân s¿ phát ra n¢tron và trç và tr¿ng thái c¢ bÁn

TiÁt diÉn tán x¿ đàn hãi cáng h°çng à er phă thuác vào nng l°āng

n¢tron E và đ°āc thÅ hiÉn qua biÅu thćc sau [15]:

Trong đó: Er là nng l°āng t¿i đßnh cáng h°çng; Ãer (E r ) là tiÁt diÉn tán

x¿ đàn hãi t¿i E r; Γ là đá ráng toàn phÅn cąa nċa chiÃu cao cąa mćc kích

thích h¿t nhân hāp phÅn

Hình 1.2 S ự phụ thuộc vào năng lượng nơtron E [16].

[.11 ]

T¿i gÅn đßnh cáng h°çng thì tiÁt diÉn tán x¿ đàn hãi cáng h°çng lãn h¢n nhiÃu so vãi tiÁt diÉn tán x¿ đàn hãi thÁ, còn t¿i miÃn nng l°āng xa cáng h°çng thì tiÁt diÉn tán x¿ đàn hãi cáng h°çng nhß h¢n tiÁt diÉn tán x¿ đàn hãi thÁ [16]

1.3.4 Các ph Án āng h¿t nhân khi n¢tron t°¢ng tác vßi h¿t nhân nguyên

t ą

PhÁn ćng hÃp thă n¢tron (n,b) là các phÁn ćng cąa n¢tron khi t°¢ng tác vãi h¿t nhân nguyên tċ mà trong đó sau quá trình t°¢ng tác s¿ t¿o ra các h¿t mãi b Đó là các quá trình (n,´), (n,p), (n,α), (n,³), (n,2n), (n,f), trong đó

(n,f) là phÁn ćng phân h¿ch h¿t nhân [16]

TiÁt diÉn hÃp thă n¢tron à ađ°āc xác đánh theo biÅu thćc [16]:

à = à +à +à +à +à +à + (1.27)

TiÁt diÉn hÃp thă n¢tron à a trong miÃn n¢tron nhiÉt phă thuác vào nng

l°āng n¢tron E theo công thćc [16]:

Hình 1.3 Ti ết diện tán xạ đàn hồi cộng hưởng của nơtron [16]

³ Dựa vào ho¿t đá cąa các đãng vá này ng°åi ta nhËn đánh và các dòng n¢tron và thành phÅn nng l°āng cąa chúng [13] Ví dă ta có ph°¢ng trình

HÅu hÁt các nguyên tċ bÃn đã biÁt đÃu hÃp thă các n¢tron nhiÉt vãi xác

suÃt lãn hoặc nhß TiÁt diÉn bÍt phóng x¿ cąa các n¢tron nhiÉt bçi các h¿t nhân khác nhau có thÅ khác nhau Thí dă, tiÁt diÉn bÍt đái vãi 135Xe là gÅn

18

3.10 cm2, còn đái vãi Deutron là gÅn 3.1028cm2 Trong vùng nng l°āng nhiÉt cąa các n¢tron, tiÁt diÉn bÍt phóng x¿ th°ång tß lÉ nghách vãi vËn tác n¢tron [13]

NÁu đái vãi các n¢tron nhiÉt và trung gian tiÁt diÉn bÍt phóng x¿ thay đåi không đÃu đặn theo tĉng nguyên tċ, thì trong vùng nng l°āng cao h¢n 10 keV – 100 keV tiÁt diÉn phă thuác t°¢ng đái tr¢n tru vào nng l°āng n¢tron

(tiÁt diÉn, mát cách gÅn đúng, giÁm tß lÉ nghách vãi nng l°āng n¢tron) và ít

phă thuác vào sá nguyên tċ cąa h¿t nhân, nÁu không quan tâm đÁn các h¿t nhân magic và gÅn magic [13] H¿t nhân magic là h¿t nhân có sá n¢tron (hoặc proton) vĉa đą đÅ lÃp đÅy mát lãp vß h¿t nhân H¿t nhân s¿ bÃn včng khi sá magic là 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 [17]

1.3.4.3 Ph ản ứng (n,2n)

PhÁn ćng h¿t nhân (n,2n) t¿o ra hai n¢tron và mát h¿t nhân con ç cuái quá trình t°¢ng tác vãi h¿t nhân mẹ PhÁn ćng (n,2n) cÅn nng l°āng đą lãn

đÅ thÍng nng l°āng liên kÁt cąa n¢tron trong h¿t nhân nên phÁn ćng (n,2n) là

phÁn ćng có tính chÃt ng°ÿng [16] Nng l°āng ng°ÿng cąa phÁn ćng này r¢i vào khoÁng 8 MeV đÁn 10 MeV đái vãi đa sá các đãng vá và khoÁng 1,75 MeV đái vãi h¿t nhân 9Be[16] Ví dă bÏng ph°¢ng trình phÁn ćng sau:

và có khái l°āng gÅn bÏng nhau [16] Các đãng vá cąa thori, urani và các nguyên tá hã urani có thÅ phân h¿ch khi hÃp thă n¢tron Xác suÃt phân h¿ch phă thuác nhiÃu vào nng l°āng kích thích cąa h¿t nhân NÁu khi hÃp thă n¢tron, nng l°āng cąa tr¿ng thái kích thích cao h¢n rào cÁn Coulomb đái vãi các mÁnh phân h¿ch vĉa hình thành thì xác suÃt phân h¿ch cao [13] NÁu nh° nng l°āng kích thích thÃp h¢n rào cÁn Coulomb thì phân h¿ch bá hãm l¿i nhiÃu, bçi vì các mÁnh phân h¿ch trong tr°ång hāp đó phÁi v°āt qua rào cÁn Coulomb bÏng hiÉu ćng đ°ång ngÅm [13] Phân h¿ch các h¿t nhân nặng thành hai mÁnh vÿ là có lāi thÁ và nng l°āng, vì vËy có thÅ có sự phân h¿ch

tự phát Thåi gian sáng trung bình đái vãi phân h¿ch tự phát là lãn và đái vãi các đãng vá plutoni, urani và thori thåi gian đó nÏm trong ph¿m vi 1010 nm đÁn 1018nm [13]

Nng l°āng liên kÁt n¢tron trong các h¿t nhân chẵn – chẵn th°ång cao h¢n trong các h¿t nhân chẵn – lẻ Vì rào cÁn Coulomb đái vãi các đãng vá cąa

mát nguyên tá là nh° nhau nên các đãng vá chẵn – lẻ có ng°ÿng hiÉu dăng phân h¿ch thÃp h¢n so vãi các đãng vá chẵn – chẵn Chính điÃu đó đã lý giÁi hiÉn t°āng các đãng vá 233U,235U,239Pu có xác suÃt phân h¿ch cao khi hÃp

thă n¢tron nhiÉt, còn các đãng vá 232Th,238U,240Pu có xác suÃt phân h¿ch lãn nÁu nng l°āng cąa n¢tron bá hÃp thă cao h¢n 0,5 MeV – 1,5 MeV [13]

Các n¢tron khi tham gia phÁn ćng phân h¿ch còn có hai đặc tr°ng không thÅ bß qua đó là sá n¢tron trên mát phân h¿ch ¿ và sá n¢tron trÇ trong toàn bá các n¢tron trên mát phân h¿ch ³ æ đây, đ¿i l°āng ¿ phă thuác vào nng l°āng Đái vãi các h¿t nhân khác nhau thì chúng s¿ có sá ³ khác nhau

Vì lý do đó nên ³ là đ¿i l°āng đặc tr°ng đ°āc sċ dăng đÅ phân biÉt các d¿ng nhiên liÉu vãi nhau [16]

Trong phân h¿ch các h¿t nhân, ngoài viÉc sÁn phÇm phân h¿ch là các

mÁnh phân h¿ch thì phÁn ćng còn phát ra khoÁng 3 phôton có nng l°āng

trung bình gÅn 2 MeV và tĉ 5 phôton đÁn 7 phôton có nng l°āng trung bình gÅn 1 MeV Ngoài ra, các mÁnh phân h¿ch không bÃn còn phát ra bćc x¿ ´ trÇ

và các n¢tron trÇ [13] N¢tron trÇ là các n¢tron đ°āc sinh ra trÇ h¢n so vãi

thåi điÅm xÁy ra phân h¿ch Các n¢tron trÇ th°ång chiÁm không quá 1% sá l°āng các n¢tron phân h¿ch Tuy nhiên, các n¢tron trÇ l¿i có vai trò quan trãng trong viÉc điÃu khiÅn quá trình phÁn ćng dây chuyÃn Các n¢tron trÇ

xuÃt hiÉn khi các mÁnh vÿ phân h¿ch Chúng chą yÁu xuÃt hiÉn ç các h¿t nhân nh° I-át (I), Brôm (Br) và phân rã ³ H¿t nhân sau phân rã ³ s¿ có nng l°āng kích thích đą lãn đÅ sinh ra n¢tron trÇ [16] Dựa vào thåi gian sáng cąa

Hình 1.4. S ự nhiễu xạ nơtron trên mặt tinh thể

mÁnh vÿ phân h¿ch do phân rã ³ ng°åi ta s¿ tính toán đ°āc thåi gian sáng cąa n¢tron trÇ

1.3.5.2 Ti ết diện của phản ứng phân hạch hạt nhân

TiÁt diÉn cąa phÁn ćng phân h¿ch h¿t nhân phă thuác vào nng l°āng n¢tron tham gia phÁn ćng Các nhân phân h¿ch nh° các đãng vá

233 U, 235 U, 239 Pu là nhčng nguyên tċ có sá n¢tron lẻ thì không có ng°ÿng nng l°āng phân h¿ch [15] Đái vãi nhčng nuclit phân h¿ch, chúng tãn t¿i ba vùng đặc tr°ng cąa các tiÁt diÉn phân h¿ch, lÅn l°āt là [15]: vùng n¢tron nhiÉt, vùng cáng h°çng và vùng n¢tron nhanh có tiÁt diÉn phân h¿ch hÅu nh° không thay đåi [15]

1.3.6 Nhi ßu x¿ n¢tron

NhiÇu x¿ n¢tron là mát d¿ng cąa tán x¿ đàn hãi cąa n¢tron N¢tron là

mát trong hai h¿t c¢ bÁn t¿o nên h¿t nhân nguyên tċ Tuy nhiên, theo giÁ thuyÁt De Broglie, n¢tron vÉn thÅ hiÉn bÁn chÃt sóng B°ãc sóng cąa n¢tron

phă thuác vào vËn tác cąa nó theo biÅu thćc sau: