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表達無奈心情的詩句


[拼音]:hefanying jiemian

[英文]:cross section of nuclear reaction

表示入射粒子和靶核之間發生某一特定核反應機率大小的物理量。這個量在原子核物理學中有重要的意義。一方面,通過對各種反應截面行為的分析,人們可以瞭解核的結構以及入射粒子與靶核之間的相互作用的性質。另一方面,各種反應截面、特別是中子引起的核反應的截面資料,對於核能和核技術的應用有著重大的實際意義,因此截面的測量在核物理實驗中佔有非常重要的位置。

這種機率之所以叫截面,是因為它在經典力學中具有橫截面的直觀含義,而在量子力學中仍具有面積量綱的緣故。

反應截面

核反應截面σ的定義為(對薄靶)

表達無奈心情的詩句

對於帶電粒子核反應,通常σ直接用下式表示

σ=n/(I·Ns),

式中n是單位時間發生指定反應的事件數,I是單位時間打在靶上的入射粒子數(粒子流強),Ns是單位面積上的靶核數。對於中子核反應,習慣上中子流強用中子注量率嗞,即單位時間通過單位面積上的中子數表示。於是σ表示為

σ=n/(嗞·N),

式中N是靶中的核數目(設靶上所有原子核都受到中子輻照)。

截面的絕對值是很小的,因此截面單位通常採用靶恩(b,1靶恩=10-298米2)或毫靶恩。

各類分截面和全截面隨入射粒子能量變化的規律,稱為激發函式或激發曲線。圖1是一此反應的典型的激發曲線的示意圖。

表達無奈心情的詩句

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微分截面

反應後出射到某個方向 (θ,嗞)的單位立體角內的作用截面σ(θ,嗞)稱微分截面,也記做 dσ/dΩ。它的表示式為

σ(θ,嗞)=Δn/(φ·NΔΩ),

式中立體角元ΔΩ=sinθΔθΔ嗞(圖2),Δn是出射到方向(θ,嗞)的ΔΩ內的發生指定事件的粒子數。

通常在非極化情況下,出射粒子強度分佈具有對入射粒子運動方向的軸對稱性,所以實驗上只需測量隨角度θ變化的微分截面,並把σ(θ)隨角度θ變化的關係叫做角分佈曲線。常遇到的角分佈形狀有①90°對稱的,②前傾的,③後傾的,④各向同性的,⑤上下起伏的等。顯然

表達無奈心情的詩句

分截面

如果反應後的出射粒子可按某種性質來分類(i=1,2,…),則第i類分截面σi可表示為

σi=ni/(φ·N),

式中ni表示單位時間內產生的第i類粒子數目。

全截面

各類分截面之和。

核反應截面測量技術

在兩體反應情況下,按截面定義,測量反應A(a,b)B的截面,原則上只需要測定三個獨立的物理量,即:

(1)入射粒子束a的注量率或束流φ;

(2)被入射束照射的薄靶的靶核數NA;

(3)單位時間內產生A(a,b)B事件的反應數目nb。由此可見,所謂截面測量技術,主要是指測量這三個量的實驗技術。

注量率或束流

對入射束常提出以下要求:準直、單色、能量已知並連續可變和強度適中。對中子注量率或帶電粒子束流的測量方法依束的性質而定。測量帶電粒子束流,最常用的方法是用微安表或束流積分儀直接測量法拉第筒接收到的粒子所引起的電流或電量。

靶核數

靶核數的測量技術有絕對定量技術和對已知量的標準樣品作相對測定的技術兩種。包括稱重法,α、β、Χ射線吸收法,光學干涉儀法,核反應測定靶厚法,定量化學分析法等。其中以稱重和定量化學分析法最為直接。對非純樣品還需要作化學純度分析和同位素質譜分析。

反應數

在實際的測量工作中,往往是幾種粒子(包括α、t、d、p、n、γ光子等)混雜在一起,而實驗只要求測量其中的一種或分別測量各種粒子,因此反應數的測量至少包括粒子的性質、能量鑑別和數量測量兩種技術。

截面和角分佈測量技術是核物理實驗的基本技術,近年來,這類技術有了很大發展,其重要標誌是,截面測量的高分辨、高精度以及多維分析和計算機的廣泛應用。

參考書目

J.B.Marion and J.L.Fowler,Fast Neutron physics,part 2,Interscience,New York,1963.

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