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技术文章
Technical articles中子射线是由自由中子组成的高能粒子流,其产生主要依赖于核反应或高能物理过程。
以下是几种常见的产生方式:
1. 核反应堆(核裂变)
原理:通过铀-235(²³⁵U)或钚-239(²³⁹Pu)等重核的裂变链式反应释放中子。
过程:
当一个重核吸收一个中子后变得不稳定,分裂成两个较轻的原子核,同时释放 2-3个快中子 和大量能量。
这些中子经过慢化剂(如水、石墨)减速后,形成可用于实验或工业的中子射线。
原理:利用高能带电粒子(如质子、氘核)轰击靶材,通过核反应释放中子。
常见反应:
氘核轰击铍靶:
质子散裂反应:
高能质子(如能量 > 100 MeV)轰击钨、铅等重核时,引发核散裂,释放大量中子。
原理:利用α粒子或γ射线与轻核的核反应产生中子。
典型例子:
锎-252(²⁵²Cf):
自发裂变时释放中子(每微克每秒约2.3×10⁶个中子)。
镅-铍(Am-Be)源:
α粒子(来自²⁴¹Am衰变)轰击铍靶,触发反应:
原理:轻核聚变(如氘-氚反应)释放中子。
过程:
这种反应主要在实验性聚变装置(如托卡马克)或氢DAN爆炸中发生。
5. 宇宙射线与大气相互作用
自然来源:
宇宙射线中的高能质子与大气中的氮、氧原子核碰撞,引发核反应并产生次级中子。
这是地球表面自然本底中子的主要来源。
激光等离子体产生中子:
CHAO强激光轰击氘化靶材,引发微型聚变反应释放中子。
光致中子发射:
高能γ射线(>2 MeV)轰击铍等轻核时,触发(γ, n)反应。