中子探測

　　對中子的數目和能量的測量。在原子能事業的各個領域中，如核能的利用、放射性同位素的產生和應用、原子核子物理的研究等，都要進行中子的探測。中子本身不帶電，中子的探測並不是直接記錄中子，而是通過中子同原子核的相互作用產生帶電粒子，再對帶電粒子進行測量。基本方法可按所用的核作用來分類（見中子核反應）。

　　反沖質子法　中子同氫核的作用除極小的俘獲反應外，幾乎全是彈性散射。利用中子同質子的的彈性散射產生反沖質子是探測快中子的重要方法。反沖質子動能同中子能量有簡單的關系E _L＝Eⁿcos²θ，θ是質子反沖方向同中子入射方向的夾角。所以通過測量反沖質子的數目和能量分佈可定出中子的數目和能量。

　　所用的探測器可以分成兩類。①產生反沖質子的含氫靶-輻射體同質子探測器分開。如用聚乙烯薄膜作輻射體的半導體反沖計數器、閃爍計數望遠鏡及用有機玻璃粉和ZnS(Ag)粉混合制成的快中子屏；②輻射體同質子探測器合二為一的，如充氫、甲烷的含氫正比計數器、反沖電離室以及用有機晶體、塑料和液體等閃爍體的閃爍探測器等。

　　核反應法　利用(n，p)和(n，α)反應來產生帶電粒子來探測中子。這種方法要求核反應的截面大、反應能大。¹⁰B(n，α)⁶Li反應廣泛地應用於慢中子和中能中子數目的測量。利用這一反應做成的探測器有BF₃正比計數器、硼電離室和慢中子屏〔ZnS(Ag)+甘油+硼酸〕。因為它的快中子截面比慢中子低幾百倍。為瞭提高效率，把BF₃正比計數管放在慢化體(聚乙烯、石蠟等)內，使快中子經過慢化後再被計數管記錄。這樣做的另一個好處是探測器效率同中子能量關系不大。曾被普遍使用於中子測量的快中子長硼計數器就屬於這種類型，它常用作能量小於20MeV 的快中子註量率監測的次級標準。另外兩個反應⁶Li(n，α)T和³He(n，p)T常被用來測量中子能譜。這時需要記下產生的一對帶電粒子全能量的幅度信號，例如“半導體夾心式”中子譜儀，就是把含⁶Li的薄樣品夾在兩個半導體探測器之間。利用³He(n，p)T反應的探測器有³He正比管。利用中子引起重核裂變，記錄裂變碎片來探測中子的核裂變法也屬於這一類。

　　用電離室記錄裂變碎片稱為裂變室。裂變物質如鈾通常做成固體塗層。裂變室甄別γ本底的能力強，可以在強γ本底環境（如核反應堆）中應用。

　　一些重核素如²³⁷Np、²³⁸U的裂變是有閾的。利用這些核素的探測器叫閾探測器。利用一組有不同閾的閾探測器（包括有閾活化探測器）可以測定中子能譜，稱為閾探測器法。

　　活化法　利用中子核反應產生放射性核，再測量它們的人工放射性來探測中子。活化探測器(也叫活化箔)具有體積小、抗γ本底、種類多等優點。利用一套活化探測器可以測量從熱中子到快中子各種能區的註量和能譜。選擇用於活化的核素和反應的條件是截面大、截面數據精確、半衰期適當、放射性容易測量等。在熱中子和共振中子能區常用

In、 Au、 I、 Mn、 Rh、 Dy、 Na和 V等核素的（n，γ）反應產物。對幾兆電子伏以上快中子能區常利用一些核素的 (n，n′)、(n，p)、(n， α)、(n，2n)等反應。這些反應大多數是有閾的，作為中子探測器的還有含氫、載 ⁶Li或 ¹⁰B的 核乳膠。固體徑跡探測器可以與同中子作用產生重帶電粒子（ α 粒子、碎片）的輻射體組合來探測中子，各種有機聚合物薄膜，由於快中子引起的碳、氧及氫等反沖核產生徑跡，可以直接記錄快中子，也是閾探測器。

　　

參考書目

　復旦大學等編：《原子核物理實驗方法》，原子能出版社，北京，1981。

　J.B.Merion and J.L.Fowler， ed.， Fast Neutron Physics，Part 1， Interscience， New York，1960.