Wstęp do fizyki jądra atomowego/Oddziaływanie promieniowania z materią: Różnice pomiędzy wersjami

W powyższej reakcji powinien być spełniona zasada zachowania liczby masowej i ładunku elektrycznego, tzn. powinno zachodzić A<sub>1</sub>+A<sub>2</sub>=A, Z<sub>1</sub>+Z<sub>2</sub>=Z. Energia wydzielana w tychże reakcjach jest w postaci energii kinetycznej produktów i wynosić może nawet 200 MeV. Jądra <sup>235</sup>, <sup>239</sup>Pu ulegają reakcji rozszczepienia popd wpływem nuetronów termicznych, jeśli one posiadają energię wyższą od energii progowej, dzięki któremu już reakcja może zajść. Przedstawmy kilka energii progowych dla poszczególnych pierwiastków, dla <sup>238</sup>U to E<sub>p</sub>=1,49 MeV, dla <sup>232</sup>Pa to E<sub>p</sub>=0,5 MeV, dla <sup>237</sup>Np to E<sub>p</sub>=0,75 MeV, dla <sup>209</sup>Bi to E<sub>p</sub>=50 MeV, dla <sup>232</sup>Th to E<sub>p</sub>=1,75 MeV.
 
Teraz opiszemy rozpraszanie neutronów na protonach, wtedy neutron jemu przekazuje część swojej energii, tak by on mógł by być zarejestrowany. Metoda ta jest bardzo pomocna do detekcji neutronów prędkich. Gdy energia protonów dochodzi do 10 MeV, wtedy jego przekrój czynny w zależności od kierunku rozpraszania jest izotropowy w układzie środka masy neutron-proton. Jeśli będziemy zakładać równe masy protonów i neutronów, bo one sa takie same w przybliżeniu. Energia, której uzyskuje proton po roszczepieniu zależy od jego kąta rozproszenia względem prędkości neutronów. Możemy je wyzssnaczyćwyznaczyć również oprócz zasady zachowania pędu, z zasady zachowania energii. Z praw zachowania w mechanice klasycznej powiemy:
{{IndexWzór|<MATH>\Bigg\{\begin{matrix}v_0=v_p\cos\theta+v_n\cos\phi\Rightarrow v_n\cos\phi=v_0-v_p\cos\theta\\
0=v_p\sin\theta+v_n\sin\phi\Rightarrow v_n\sin\phi=-v_p\sin\theta
Z prawa zachowania energii E<sub>p</sub>=E<sub>0</sub>-E<sub>p</sub>, wtedy {{LinkWzór|8.65}} przepisujemy w formie:
{{IndexWzór|<MATH>E_0+E_p-2\sqrt{E_0E_p}\cos\theta=E_0-E_p\Rightarrow E_p=E_0\cos^2\theta\;</MATH>|8.67}}
Do detekcji neutronów możemy posłużyć się gazem, którym jest wodór-1 lub inny gaz zawierający wodór, który wypełnia licznik gazowy. Do wykrywania neutronów możemy również posłużyć się substancjami stałymi, takimi jak parafina lub polistyren. Aby rejestrować protony możemy się posłużyć scyntylatorami organicznymi (np. scyntylator Hornyaka zawierający w składzie ZnS(Ag)) lub stycznymi tworzywami. Do detekcji neutronów również posługujemy się licznikami półprzewodnikowymi z wewnętrznym radiatorem, na którą padają neutrony zderzając się protonami, których ma wykryć wcześniej wymieniony licznik. Neutrony możemy również wykryć przy pomocy helu, ale ta metoda może się posłużyć do wykrywania neutronów prędkich, czyli o wysokich energiach.
 
Aby wykryć neutrony możemy się posłużyć się metodą aktywacyjną, polega ona na obserwowaniu promieniotwórczości wywołanej przez neutrony poprzez schwytanie przez pewne materiały. Materiał, który wydziela promieniowanie naświetlamy neutronami przez pewien czas, i dalej obserwujemy wydzielające się cząstki z tego materiału jakimś licznikiem do detekcji promieniotwórczości. Niech strumień neutronów aktywujący pewien materiał jest n, a przekrój czynny na wywołanie reakcji jest &sigma;(E), to liczba atomów, które są już promieniotwórcze tuż po naświetlaniu w sekundzie przez strumień neutronów &Phi;(E)dE jest:
{{IndexWzór|<MATH>dR=\sigma(R)n\Phi(E)dE\;</MATH>|8.68}}
Jeśli będziemy rozpatrywać różne energie neutronów obejmujących energie od 0 do E<sub>max</sub> jest napisana jako całka wyrażenia {{LinkWzór|8.3268}} po tych określonych energiach:
{{IndexWzór|<MATH>R=\int_0^{E_{max}}\sigma(E)n\Phi(E)dE\;</MATH>|8.69}}
Mając liczbę impulsów C w liczniku w przedziale (t<sub>1</sub>,t<sub>2</sub>), to liczba atomów promieniotwórczych określonych na podstawie wzoru {{LinkWzór|8.33}} jest: