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中子物理讲义（研究生讲座教材）兰州大学物理学院王学智目录绪言第一章Q方程及其应用§1 核反应和反应道§2 Q方程的推导§3 反应阈能和临界能量§4 Q方程的应用§5 L系和C系的出射角转换第二章中子源物理§1 中子产生§2 同位素中子源§3 加速器中子源§4 常用加速器中子源§5 反应堆中子源第三章中子与物质的相互作用§1 基本物理量§2 核反应机制§3 中子与物质相互作用的物理过程第四章中子测量技术§1 长中子计数器§2 伴随粒子法§3 望远镜§4 裂变室§5 活化探测器第五章中子剂量测量方法§1 基本概念§2 中子雷姆仪§3 （n，γ）混合场的吸收剂量测量第六章中子能谱测量§1 反冲质子法§2 特种核乳胶法§3 阈能探测器法§4 中子TOF谱仪§5 聚变中子测温第七章辐射防护问题§1 γ的屏蔽§2 中子屏蔽第八章宏观中子物理§1 中子减速和热化§2 中子在物质中的空间分布§3 多组理论绪言1932年英国人Chachwick 发现中子，这是20世纪物理学发展中的重大事件，它与人工放射性、带电粒子加速技术并列为30年代的原子核研究的三个里程碑。
中子应用于研究物质结构的各门学科中，不仅引起核物理研究的质的飞跃，而且因建立原子核有质子与中子通过强相互作用构成的量子多体体系的认识以及对介子场理论研究和实验研究的深入，并促进粒子物理学发展。
中子应用促进了一系列交叉学科的发展。
核裂变现象不仅为核物理开辟了一个重要分支领域，而且进一步促进核物理－化学的紧密结合－核化学分支。
中子作为改造自然界的工具，在工业、技术、材料、资源等方面的应用，对社会发展、经济增长产生极为广泛的影响。
中子与物质相互作用的主要形式中子与物质的相互作用是一种基本的物理现象，它在原子核物理、中子辐射治疗和中子衍射等领域具有重要的应用价值。
中子与物质的相互作用主要包括散射、吸收和俘获三种形式。
散射是指中子与物质中的原子核或电子相互作用后改变运动方向的过程。
中子与原子核散射的截面主要由核子的弹性散射和非弹性散射组成。
弹性散射是指中子与原子核碰撞后仅改变运动方向而不改变能量的过程，其截面随着中子能量的增加而减小。
非弹性散射是指中子与原子核碰撞后除了改变运动方向外还发生能量转移的过程，其截面与中子能量有关，随能量增加而增大。
中子与电子的散射截面主要与电子的质量和能量有关。
吸收是指中子被物质吸收并转化为其他形式能量的过程。
中子吸收的主要方式是通过中子与原子核的相互作用，被吸收后的中子会使原子核发生裂变或激发，从而转化为核能或电磁能。
中子的吸收截面取决于中子能量、原子核的质量和能级结构等因素。
随着中子能量的增加，吸收截面会减小，但在特定的能量范围内，吸收截面会出现共振增大的现象。
俘获是指中子被原子核俘获并与之发生核反应的过程。
中子的俘获截面与中子能量、原子核的质量和能级结构密切相关。
在低能区，中子的俘获截面主要与热中子速率相关，而在高能区，中子的俘获截面主要与快中子速率相关。
中子的俘获反应可以使原子核发生裂变、放射性衰变或非弹性散射等反应，从而产生核能或放射性同位素。
除了散射、吸收和俘获以外，中子与物质还会发生其他形式的相互作用，如中子与电子的电离作用、中子与原子核的共振吸收等。
这些相互作用形式的研究对于理解中子与物质的相互作用机制以及在核能、医学和材料科学等领域的应用具有重要意义。
总结起来，中子与物质的相互作用主要包括散射、吸收和俘获三种形式。
散射是中子与物质发生碰撞后改变运动方向的过程，吸收是中子被物质吸收并转化为其他形式能量的过程，俘获是中子被原子核俘获并与之发生核反应的过程。
这些相互作用形式的研究对于理解中子与物质的相互作用机制以及在各个领域的应用具有重要意义。
中子与物质相互作用首先，当能量较低时，通常指的是低于1MeV的能量范围，中子与物质的相互作用主要表现为弹性散射、非弹性散射和吸收。
弹性散射指的是中子与物质中的原子核发生碰撞后发生方向改变而能量没有改变，这种散射过程决定了中子在物质中传输的距离。
非弹性散射指的是中子与物质中原子核发生碰撞后能量发生改变，通常会激发目标核或使其发生裂变。
吸收是指中子被物质完全吸收，也就是中子能量被物质吸收后转化为其他形式的能量，通常是电磁辐射、声能等。
其次，当能量在1MeV到10MeV之间时，中子与物质相互作用的主要表现为能量散失、核激发和反应。
能量散失指的是中子在与物质中原子核碰撞后产生动能损失，从而使中子能量减小。
核激发指的是中子与物质中的原子核碰撞后使其状态由基态激发到激发态，通常伴随着γ射线的发射。
反应是指中子与物质中的原子核碰撞后引起核反应，最常见的一种核反应是中子俘获反应。
最后，当能量超过10MeV时，中子与物质的相互作用主要是强子性和电磁性相互作用。
强子性相互作用指的是中子与物质中的质子和中子发生强相互作用，通常表现为中子与质子的碰撞后产生更多的次级粒子，如π介子、重子等。
电磁性相互作用指的是中子与物质中的原子核和电子发生电磁相互作用，通常表现为中子与原子核或电子发生电离作用、辐射损失等。
中子与物质的相互作用对于核能技术的应用具有重要的意义。
例如，在核反应堆中，中子与核燃料发生反应产生能量，实现核能的利用。
同时，中子与反应堆材料的相互作用也会引起材料的辐照损伤和核改变，这对于核材料的设计和安全性具有重要的影响。
总之，中子与物质之间的相互作用是一个非常复杂的问题，取决于中子的能量范围、物质的性质以及具体的实验条件。
研究中子与物质的相互作用可以帮助我们更好地理解原子核物理学和核能技术的基本原理，并为相关领域的应用提供理论和实验依据。
哈工程《核反应堆物理基础》整理燃耗深度：是燃料贫化程度的一种度量，通常把单位质量燃料所发出的能量称为燃耗深度。
后备反应性：控制棒积分价值微观截面：一个中子和一个靶核发生反应的几率。
宏观截面：一个中子与单位体积靶物质内的原子核发生某类反应的几率或总的有效截面。
平均自由程：中子在相继两次相互作用间所穿行的距离称为自由程，其平均值称为平均自由程。
中子核反应率：单位时间单位体积介质内中子与核发生反应的次数。
裂变产物：裂变碎片和它们的衰变产物都叫裂变产物。
反应堆功率：反应堆单位时间释放出的热能，称反应堆的热功率。
热中子：当慢化下来的中子与弱吸收介质（如堆内的慢化剂）原子或分子达到热平衡时，中子的能量基本上满足麦克斯韦分布规律，这种中子称为热中子。
堆芯寿期：反应堆满功率运行的时间为反应堆的堆芯寿期。
停堆深度：多普勒效应：共振吸收截面随温度展宽的现象，称为多普勒展宽或多普勒效应。
斐克定律：中子流密度J的大小与能量密度梯度成正比。
控制棒的微分价值：控制棒的价值：反应堆定义：核反应堆是一种能以可控方式实现自续链式裂变反应的装置。
原子核结合能：核力与静电斥力之差就是使原子核结合在一起的能力，与之相应的能量称为核的结合能。
剩余功率：来源有二、一为停堆后某些裂变产物还继续发射缓发中子，引起部分铀核裂变；二是裂变产物继续发射的β、γ射线在堆内转化成了热能。
第二种称为衰变热。
碘坑时间：从停堆时刻起直到剩余反应性又回升到停堆时刻的值时所经历的时间称为碘坑时间。
燃耗效应：燃料的耗损将引起剩余反应性的下降，这种效应称为反应性的燃耗效应。
温度效应：因反应堆温度变化而引起反应性发生变化的效应，称反应性的温度效应。
允许停堆时间：若剩余反应性大于零，则反应堆还能靠移动控制棒来启动，这段时间称为允许停堆时间。
强迫停堆时间：若剩余反应性小于零，则反应堆无法启动，这段时间称为强迫停堆时间。
反应堆周期：反应堆内平均中子密度变化e 倍所需的时间。
中子与物质的相互作用
中子是一种无电荷的粒子，和物质之间的相互作用是相当重要的。
下面我们将具体讨论中子与物质之间的不同作用。
1. 中子的散射
中子与物质最常见的相互作用是散射。
中子与原子核碰撞后散射，导致其动能损失。
这种相互作用对于中子的测量和分析非常重要。
2. 中子的吸收
中子也可以被物质吸收，这种作用被称为中子吸收。
吸收后中子失去其能量，导致物质中的原子核被激发。
这种作用经常被用来确定物质中的元素配比。
3. 中子的俘获
中子俘获是一种中子与原子核反应的过程，其中中子与原子核结合成为新的原子核。
这种反应可以用于产生新的放射性同位素或用于研究一些物质的性质。
4. 中子的激发
中子还可以被用于激发原子核，这种反应称为中子激发。
在这种反应中，中子被吸收后引起原子核的能态变化。
这种相互作用对于研究原子核物理性质非常重要。
5. 中子的热化
中子与物质相互作用时可以将能量传递给物质分子，使其产生热化。
这种作用被称为中子热化，可用于冷中子源的热化和热中子源的生产。
6. 中子慢化
中子具有很高的速度，因此需要将其速度慢下来才能和物质发生相互
作用。
这种作用被称为中子慢化，可用于生产冷中子源。
综上所述，中子与物质之间的相互作用有很多，包括散射、吸收、俘获、激发、热化和慢化。
这些相互作用对于研究物质结构和性质、生
产同位素以及研究原子核性质非常重要。
《核物理》中子与物质的相互作用核物理研究的对象是原子核及其内部的组成粒子，其中包括中子。
中子是一种构成原子核的无电荷粒子，质量稍大于质子。
在核反应、放射性衰变等核过程中，中子与物质之间发生相互作用。
本文将详细介绍中子与物质相互作用的几个主要方面。
首先，中子可以与物质发生弹性散射。
当中子与物质中的原子核相撞时，会发生弹性散射，也称为Rutherford散射。
这种散射过程中，中子的能量、角度等会发生改变，但中子不会被物质吸收或转化为其他粒子。
这是由于中子没有电荷，故无法与原子中的电子发生库仑散射。
弹性散射的现象和规律可以通过散射实验的方式来研究，揭示中子与物质相互作用的性质。
其次，中子还可以与物质发生非弹性散射。
当中子与物质中的原子核相撞并且被散射后，它可以与其他原子核发生碰撞，从而导致能量转移。
这种现象称为非弹性散射，也叫做光学跳跃。
在非弹性散射过程中，中子可以激发物质中的原子核或者引发核反应。
其中，激发过程可以让原子核处于一个高能级的激发态，而核反应则会导致核的转变和释放出能量。
另外，中子还可以被物质所吸收。
中子在物质中的吸收过程是核物理中的重要研究内容，也是利用中子进行材料分析和创建核反应堆等应用的基础。
中子的吸收可以导致中子损失能量并与物质发生相互作用，引起核反应或者放射性衰变。
由于中子是无电荷，且具有透射性，因此与其他带电粒子不同，中子可以穿透较厚的物质，并在其中进行吸收。
吸收程度取决于中子与物质的相互作用截面积，即横截面积。
中子与物质的相互作用截面积在不同能量下会有所差异，需要根据能谱进行测量和计算。
最后，中子与物质的相互作用还涉及到中子的衰变、裂变和俘获等核反应。
中子的衰变是指中子在原子核内衰变成为质子、电子和反中子。
中子的裂变是指中子与原子核发生碰撞后分裂成两个较轻的核片。
中子的俘获是指中子被原子核俘获并转化为另一个核子，产生新的稳定或不稳定核。
综上所述，核物理中子与物质之间的相互作用涉及弹性散射、非弹性散射、吸收、衰变、裂变和俘获等过程。
中子和物质的相互作用中子和物质的相互作用，听起来是不是有点像科幻小说里的情节？其实它比你想象的要有趣得多。
想象一下，咱们周围的世界，桌子、椅子，甚至是你手里的手机，都是由无数的原子构成的。
原子里有个东西叫核子，而中子就是其中的一员。
它们就像是原子里的“安静小伙伴”，不发光，也不发热，但却扮演着非常重要的角色。
你有没有想过，中子到底在干啥？它们在原子核里和质子们一起玩得不亦乐乎。
它们的存在让原子核更稳定，不然那些质子可能就会像孩子们玩耍时打架一样，互相推搡，结果就是原子核可能会崩溃。
可中子就像是个调解员，让这场“打斗”平静下来。
就像是你和朋友吵架时，总有一个人出来说：“嘿，咱们别吵了，喝杯茶吧。
”这就是中子的作用。
再说到中子和物质的相互作用，这可真是个大话题。
中子碰到其他物质时，会发生什么呢？嘿，别小看这小家伙，它们可是有本事的。
中子可以穿透许多材料，像是幽灵一样游走。
比如在医疗上，科学家们就用中子来治疗癌症，借助它们的穿透力，直接打击肿瘤细胞。
听起来是不是很神奇？简直就像超级英雄的能力，拯救世界，嘿嘿。
再讲讲中子在核反应中的角色。
想象一下，核电站就像一个巨大的玩具工厂，而中子就是那个拿着玩具的人。
它们一碰到核燃料，就会引发一连串的反应，像多米诺骨牌一样，能量就会释放出来，供我们使用。
咱们的电，暖气，甚至是飞机飞起来，都离不开这些小家伙的努力。
所以说，中子绝对是能源界的“幕后英雄”。
中子的行为有时候也是捣蛋的。
比如在一些材料里，中子的存在可能会导致放射性衰变，嘿，这就麻烦了。
就像在聚会中，有个调皮的孩子总是让大家分心，闹得鸡飞狗跳。
科学家们必须想办法控制这种情况，让中子在合适的地方发挥它的作用，而不是乱来。
中子还可以用来做科学实验，研究材料的结构和性质。
想象一下，把一个神秘的盒子放在显微镜下，慢慢揭开它的面纱。
中子散射技术就是这么个牛逼的玩意儿，通过分析中子与材料的相互作用，咱们可以了解很多细节，甚至是分子级别的秘密。
