x X2 f Y e
2.3.2. Xác định tiết diện bắt nơtron nhiệt
Tiết diện bắt nơtron nhiệt của phản ứng hạt nhân 108Pd(n,)109Pd đƣợc xác định bằng phƣơng pháp tƣơng đối, trên cơ sở so sánh với tiết diện bắt nơtron nhiệt đã đƣợc xác định chính xác của phản ứng hạt nhân 197Au(n,)198
Au. Trong thực nghiệm mẫu nghiên cứu (lá kim loại Pd) và mẫu chuẩn (lá kim loại Au) đƣợc kích hoạt và đo hoạt độ phóng xạ trong điều kiện giống nhau và những khác biệt nếu có sẽ đƣợc hiệu chỉnh với độ chính xác cao.
Trƣờng nơtron tạo ra trên máy gia tốc electron tuyến tính đƣợc nhiệt hóa bao gồm hai thành phần chủ yếu là nơtron nhiệt có đỉnh theo phân bố Maxwell và nơtron trên nhiệt (hay nơtron cộng hƣởng) có dạng phân bố theo 1/ trong đó là số đo độ
lệch của phổ thực với dạng phổ lý tƣởng, phân bố theo 1/E và có thể hoặc
Khi mẫu và mẫu chuẩn đƣợc kích hoạt trong trƣờng nơtron hỗn hợp thì cả nơtron nhiệt và nơtron trên nhiệt đều tham gia phản ứng hạt nhân (n,) và do đó tốc độ của phản ứng hạt nhân sẽ là:
Trong đó: , và là tổng tốc độ tổng cộng của phản ứng hạt nhân, tốc độ phản ứng với nơtron nhiêt, và nơtron trên nhiệt. Tốc độ của phản ứng hạt nhân gây bởi nơtron nhiệt và trên nhiệt đƣợc tính nhƣ sau:
(2.17)
( ) (2.18)
Trong đó g là hệ số Westcott, hay số đo độ lệch của tiết diện so với định luật 1/v trong vùng năng lƣợng nhiệt, tiết diện bắt nơtron nhiệt với năng lƣợng 0,0253 eV, tƣơng ứng với tốc độ là 2200 m/s, Gth và là hệ số hiệu chính hiệu ứng tự chắn đối với nơtron nhiêt và nơtron trên nhiệt. và là thông lƣợng nơtron nhiệt và trên nhiệt, ( ) là tiết diện tích phân với nơtron cộng hƣởng có phân bố 1/ và FCd là hệ số hấp thụ Cd.
Nhƣ đã biết, nơtron nhiệt bị hấp thụ bởi lớp Cd có bề dày 0,5 mm, do đó có thể “lọc” nơtron nhiệt bằng cách bọc mẫu bằng lớp Cd trong khi chiếu. Nhƣ vậy, sau 2 lần chiếu mẫu hoặc chiếu 2 mẫu giống nhau, một mẫu chiếu trực tiếp trong trƣờng nơtron (mẫu trần) và một mẫu đƣợc bọc Cd, ta có thể xác định đƣợc tốc độ của phản ứng hạt nhân (n,) với nơtron nhiệt và trên nhiệt. Tuy nhiên, trong thực tế Cd cũng hấp thụ một phần nơtron trên nhiệt trong giải năng lƣợng xấp xỉ 0,1-0,55 eV, do đó khi xác định tốc độ phản ứng hạt nhân với nơtron trên nhiệt bằng phƣơng pháp bọc Cd cần đƣa vào hệ số hiệu chính Cd:
/ (2.19) Trong đó là tốc độ phản ứng của mẫu bọc 0,5 mm Cd. Nhƣ vậy, trong nghiên cứu Trong đó là tốc độ phản ứng của mẫu bọc 0,5 mm Cd. Nhƣ vậy, trong nghiên cứu thực nghiệm xác định tiết diện bắt nơtron nhiệt thì hệ số có ý nghĩa rất quan trọng.
Tiết diện bắt nơtron nhiệt của phản ứng hạt nhân 108Pd(n,γ)109Pd đƣợc xác định bằng phƣơng pháp tƣơng đối, nghĩa là so sánh với tiết diện của một phản ứng chuẩn. Trong nghiên cứu này phản ứng hạt nhân 197Au(n,)198
Au đƣợc lựa chọn làm phản ứng chuẩn vì tiết diện của nó đã đƣợc biết với độ chính xác cao. Từ (2.16), (2.17), (2.18) và (2.19) rút ra cơng thức tính tiết diện bắt nơtron nhiệt của Pd, theo tiết diện của Au, nhƣ sau [30]:
σ0,Pd =σ0,Au ×
×
×
Trong đó:
0,Pd là tiết diện bắt nơtron nhiệt của phản ứng 108Pd(n,)109
Pd. 0,Au là tiết diện bắt nơtron nhiệt của phản ứng 197Au(n,)198
Au, Rx và Rx,Cd lần lƣợt là tốc độ phản ứng trên một nguyên tử của nguyên tố X trần hay bọc Cd (X có thể là Pd hay Au).
Fx,Cd là hệ số hiệu chỉnh Cadmium đặc trƣng cho sự khác nhau về tốc độ của mẫu X đƣợc bọc Cd và mẫu trần.
Gth,x là hệ số tự che chắn nơtron nhiệt cho mẫu X. gx là hệ số Westcott đối với mẫu X.