1、 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 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 计数，由于在同一活
2、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 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
3、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：表一 样品的尺寸和质量样品长(mm) 宽(mm) 高(mm) 质量(g)Al1 63.24 31.66 11.24 45.540Al2 54.06 31.24 10.64 39.64
4、4V 49.50 42.46 4.88 17.440表二 样品的 计数及其相应本底计数第一次测量：样品 (s)0t(s)1t(s)2t净面积(个) 本底（个） 净计数 （个）2NV 0 191.59 519.59 55299 1220 54079Al1 0 15.74 315.74 9821 181.5 9640Al2 0 16.28 216.28 7316 84.3 7232第二次测量：样品 0t(s)(s)1t(s)2t净面积(个) 本底(个) 净计数 （个）2NV 0 16.14 516.14 58426 626.7 57799Al1 0 17.26 217.26 7767 69.3 7
5、698Al2 0 12.77 312.77 10196 111 10085查表可知： 2.24 min = =5.5173 Al2821T 21lnT3101S: 3.473 min = =3.0864 V5221T 21lnT3101S对于已知界面的 Al,其截面 0.241 b1对表一数据通过计数后可得到：的 （个） 的 （个） 1Al2405.N2Al23108.N由于使用的 V 样品为 ,所以样品中 V 的实际 （个） 52O23157.对 Al-28 和 V-51，分别用 MCNP 5 进行模拟 NaI 探测器对其 的探测效率：Al-28:All28*28 MeVE78.1由 MCN
6、P 5 的模拟结果可知 探测效率 =4.1636 （Al1)=4.3449 （Al2)V-52:V52*52 MeVE4306.1由 MCNP 5 的模拟结果可知 探测效率 =5.8909 （V)由公式 代入 Al 的核数据可以得到中子通量 .)()(12 0201tteN 对于第一次测量得到的 可得：26723.126 7107.624 1Al1scm2Al12scm对于第二次测量得到的 可得：2N6618.714 7948.440 1l 1sc2l 12sc对两次测量所得到的的中子通量 取平均值得到7104.303 12scm将得到的 和 V 的数据代入公式 )(12 02)01(teNt
7、可得到 V-51 的截面 ：第一次测量 4.6704 b 1第二次测量 4.9387 b2所以 V-51 的平均截面 4.8045 b21V-51 的标准截面为 5 b，所以误差 91.35误差分析：1 所使用的 Al 样品部分被氧化，使实际的 小于理论 ，造成结果误差，使1N1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， 当做是 1 来te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。
