热中子截面测量

V-51的热中子俘获截面测量

摘要：利用活化法和相对测量法对截面未知样品V-51进行进行热中子截面的测量，并与标准核数据进行比较，分析误差。

关键词：热中子俘获截面：活化法，相对测量法；Al-27，V-51;半衰期； 一 引言

实验目的：

1. 熟悉掌握相关实验仪器的原理与使用

2. 掌握相对测量法测量热中子界面的基本原理 3. 利用所学知识对独立自主设计实验的熟悉 实验原理： 相对测量法：

利用已知热中子截面的Al-27进行活化，对活化后的样品进行γ计数，利用

公式

可以得到在该样品活化点的热中子通量，将待

测样品v-51放置在相同活化地点至饱和，利用NaI闪烁体探测器对其进行γ计数，由于在

同一活化地点具有相同的通量，所以算出样品v-51的热中子俘获界面。 活化法：

利用样品在中子源的辐照下被活化，通过NaI闪烁体探测器测量活化后样品的γ放射性，可以得到样品活化处的中子通量。

实验器材及软件：

NaI闪烁体探测器 SG1121（75*75） 多道分析系统 示波器 电光分析天平 游标卡尺 中子屏蔽腔（铅） 胶带 镊子

MCNP 5 多道分析软件MCA16K 实验样品：

Al-27 V-51 标准样品源Co-60 Cs-137 实验步骤：

1 熟练掌握MCNP 5 和 多道分析软件的使用。

2 测量实验样品的三维尺寸和质量（见表一和表二） 3 利用标准源进行能量刻度。

4 分别将样品放入中子源进行活化（20分钟），活化完成后开始计时（t0=0,t1 ,t2)，利用NaI闪烁体探测器和多道系统对活化样品进行计数，并且记录相关数据（见表三）。

5 每个样品计数完成后，在相应道数对其进行本地计数的测量并且记录数据（见表四）。 6 利用MCNP5对NaI探测器对活化后样品的探测效率的模拟（见表五）。 7数据处理，利用相对测量法算出V-51的热中子俘获截面。 8 误差分析以及实验总结。

实验数据处理：

表二 样品的γ计数及其相应本底计数

查表可知：

28

Al： T2 2.24 min

ln2

λ=T2=5.5173×103 S1

52

V: T2 3.473 min

ln2

λ=T2=3.0864×103 S1

对于

Al,其截面10.241 b

对表一数据通过计数后可得到：

Al1的 N11.015410 （个） Al2的 N18.838310 （个）

24

23

由于使用的V样品为V2O5,所以样品中V 的实际 N11.15371023 （个）

对Al-28和V-51，分别用MCNP 5进行模拟NaI探测器对其γ的探测效率： Al-28:

28

γ28

Al*Al

Eγ1.77885MeV

由MCNP 5的模拟结果可知 探测效率η=4.1636％ （Al1) η=4.3449％ （Al2) V-52:

52

γ52

V*V

Eγ1.4306MeV

由MCNP 5的模拟结果可知 探测效率η=5.8909％ （V) 由公式

N2





N11



e

(t1t0)

e(t2t0)代入Al的核数据可以得到中子通量.



对于第一次测量得到的N2可得：

Al1 16723.126 cm2s1 Al2 27107.624 cm2s1

对于第二次测量得到的N2可得：

Al1 16618.714 cm2s1 Al2 27948.440 cm2s1

对两次测量所得到的的中子通量取平均值得到

7104.303 cm2s1

将得到的和V的数据代入公式 可得到 V-51的截面： 第一次测量 14.6704 b 第二次测量 24.9387 b 所以V-51的平均截面 

N2





N1

e

(t1t0)

e(t2t0)



12

2

4.8045 b

5

3.91％ 5

V-51的标准截面为5 b，所以误差

误差分析：

1 所使用的Al样品部分被氧化，使实际的N1小于理论N1，造成结果误差，使偏小。

2 测量时仪器工作不稳定造成峰位偏移使峰位的净面积有偏差。

3 活化时间为20min，我们实验数据处理时当做饱和状态，1et当做是1来处理，实际情况略小于1 。

4 测量样品长宽高时包含胶带的厚度，使实验在进行MCNP 5 模拟时，有一定的偏差。

5 样品质量测量过程中使用的电光分析天平受使用条件限制，不能精确到0.1mg ,对计算结果有一定的偏差。

V-51的热中子俘获截面测量

摘要：利用活化法和相对测量法对截面未知样品V-51进行进行热中子截面的测量，并与标准核数据进行比较，分析误差。

关键词：热中子俘获截面：活化法，相对测量法；Al-27，V-51;半衰期； 一 引言

实验目的：

1. 熟悉掌握相关实验仪器的原理与使用

2. 掌握相对测量法测量热中子界面的基本原理 3. 利用所学知识对独立自主设计实验的熟悉 实验原理： 相对测量法：

利用已知热中子截面的Al-27进行活化，对活化后的样品进行γ计数，利用

公式

可以得到在该样品活化点的热中子通量，将待

测样品v-51放置在相同活化地点至饱和，利用NaI闪烁体探测器对其进行γ计数，由于在

同一活化地点具有相同的通量，所以算出样品v-51的热中子俘获界面。 活化法：

利用样品在中子源的辐照下被活化，通过NaI闪烁体探测器测量活化后样品的γ放射性，可以得到样品活化处的中子通量。

实验器材及软件：

NaI闪烁体探测器 SG1121（75*75） 多道分析系统 示波器 电光分析天平 游标卡尺 中子屏蔽腔（铅） 胶带 镊子

MCNP 5 多道分析软件MCA16K 实验样品：

Al-27 V-51 标准样品源Co-60 Cs-137 实验步骤：

1 熟练掌握MCNP 5 和 多道分析软件的使用。

2 测量实验样品的三维尺寸和质量（见表一和表二） 3 利用标准源进行能量刻度。

4 分别将样品放入中子源进行活化（20分钟），活化完成后开始计时（t0=0,t1 ,t2)，利用NaI闪烁体探测器和多道系统对活化样品进行计数，并且记录相关数据（见表三）。

5 每个样品计数完成后，在相应道数对其进行本地计数的测量并且记录数据（见表四）。 6 利用MCNP5对NaI探测器对活化后样品的探测效率的模拟（见表五）。 7数据处理，利用相对测量法算出V-51的热中子俘获截面。 8 误差分析以及实验总结。

实验数据处理：

表二 样品的γ计数及其相应本底计数

查表可知：

28

Al： T2 2.24 min

ln2

λ=T2=5.5173×103 S1

52

V: T2 3.473 min

ln2

λ=T2=3.0864×103 S1

对于

Al,其截面10.241 b

对表一数据通过计数后可得到：

Al1的 N11.015410 （个） Al2的 N18.838310 （个）

24

23

由于使用的V样品为V2O5,所以样品中V 的实际 N11.15371023 （个）

对Al-28和V-51，分别用MCNP 5进行模拟NaI探测器对其γ的探测效率： Al-28:

28

γ28

Al*Al

Eγ1.77885MeV

由MCNP 5的模拟结果可知 探测效率η=4.1636％ （Al1) η=4.3449％ （Al2) V-52:

52

γ52

V*V

Eγ1.4306MeV

由MCNP 5的模拟结果可知 探测效率η=5.8909％ （V) 由公式

N2





N11



e

(t1t0)

e(t2t0)代入Al的核数据可以得到中子通量.



对于第一次测量得到的N2可得：

Al1 16723.126 cm2s1 Al2 27107.624 cm2s1

对于第二次测量得到的N2可得：

Al1 16618.714 cm2s1 Al2 27948.440 cm2s1

对两次测量所得到的的中子通量取平均值得到

7104.303 cm2s1

将得到的和V的数据代入公式 可得到 V-51的截面： 第一次测量 14.6704 b 第二次测量 24.9387 b 所以V-51的平均截面 

N2





N1

e

(t1t0)

e(t2t0)



12

2

4.8045 b

5

3.91％ 5

V-51的标准截面为5 b，所以误差

误差分析：

1 所使用的Al样品部分被氧化，使实际的N1小于理论N1，造成结果误差，使偏小。

2 测量时仪器工作不稳定造成峰位偏移使峰位的净面积有偏差。

3 活化时间为20min，我们实验数据处理时当做饱和状态，1et当做是1来处理，实际情况略小于1 。

4 测量样品长宽高时包含胶带的厚度，使实验在进行MCNP 5 模拟时，有一定的偏差。

5 样品质量测量过程中使用的电光分析天平受使用条件限制，不能精确到0.1mg ,对计算结果有一定的偏差。