什么是微观截面定义

截面的定义

一般来说,的横截面是量化的有效区域吗的可能性入射物体和目标物体之间的某种相互作用。粒子的横截面与硬物体的横截面相同，前提是射线击中它们的概率相同。

对于一个给定的事件，横截面σ由

σ = μ/n

在哪里

• σ这个事件的横截面[m²),
• μ衰减系数是由于这个事件的发生[m^－1),
• n目标粒子的密度是[m³］．

在核物理学中，原子核的核横截面通常用来表征概率,一个核反应将会发生。截面通常用符号表示σ以面积为单位[m²］．测量核截面的标准单位是谷仓等于10⁻²⁸M²或10⁻²⁴cm²．由此可见，核截面的概念可以在物理上量化为“特征目标区”面积越大，相互作用的概率越大。

微观的横截面

在某种程度上中子与原子核的相互作用被描述为横断面图．横断面图都用来表达特定相互作用的可能性在入射中子和靶核之间。必须指出的是，这种可能性并不取决于实际的目标维度。结合中子通量，它可以计算反应速率，例如，推导出核电站的热能．测量的标准单位微观的横截面(σ-)是谷仓等于10^-28年米²．这个单元非常小，因此通常使用谷仓(缩写为“b”)。

截面σ可以理解为有效“目标区”原子核与入射的中子相互作用。有效面积越大，发生反应的可能性越大。这个截面通常被称为微观截面．

因此，引入了微观截面的概念来表示a的概率neutron-nucleus反应．假设一层原子薄膜(一层原子层厚)含有N_一个原子/厘米²被放置在强度为I₀．然后是每厘米的相互作用数C²每秒与强度I成正比₀原子密度N_一个．我们将比例系数定义为微观截面σ:

σ_t= C / N_一个．I₀

为了能够确定微观截面，传输测量都是在材料板上进行的。假设如果一个中子和一个原子核相撞，它将会是分散进入一个不同的方向吸收(没有裂变吸收)。假设每厘米有N个核^3.)，那么每厘米就会有N.dx²在dx层。
只有没有相互作用的中子将继续沿x方向运动。这导致未碰撞光束的强度将减弱，因为它渗透到更深的材料。

然后，根据微观截面的定义，单位面积反应速率为Nσ Ι(x)dx。这等于光束强度的减小，因此:

-dI = N.σ.Ι(x).dx

而且

Ι(x) = Ι₀e^{- n。σ方式}

由此可见，中子是否会与一定体积的物质相互作用，不仅取决于微观截面单独的核，但也在核的密度在那个体积内。这取决于n .σ因子．因此，这一因素被广泛定义并为人所知作为宏观截面．

微观和宏观截面之间的差异是极其重要的。的微观截面表示a的有效目标面积单个核，而宏观截面的有效目标区所有的
细胞核包含在一定体积内的。

中子截面是可变的，取决于:

• 目标核(氢、硼，铀等)。每个等震带都有自己的一套横截面。
• 反应的类型（捕获，裂变等)。每个核反应的截面是不同的。
• 中子能量（热中子，共振中子，快中子)。对于一个给定的目标和反应类型，截面强烈依赖于中子能量。在一般情况下，低能时的截面通常比高能时大得多。这就是为什么大多数核反应堆使用中子慢化剂减少中子的能量，从而增加裂变的可能性，这对产生能量和维持链式反应至关重要。
• 目标的能量(目标材料温度-多普勒展宽)．这种依赖性不是很明显，但是目标能量强烈地影响着固有的安全性核反应堆因为共振的多普勒展宽。

微观截面随入射中子能量的变化而变化．一些核反应非常特殊的依赖性关于入射中子能量。的示例中将描述此依赖项辐射捕获反应．中子辐射捕获的可能性用辐射捕获截面表示为σ_γ．下面的依赖关系是典型的辐射捕获，它肯定不意味着，它是典型的其他类型的反应弹性散射截面或(n， α)反应截面)．

俘获截面根据入射中子能量可分为三个区域。这些区域将单独讨论。

• 1 / v地区
• 共振区域
• 快中子区

1 / v地区

在一般情况下，截面通常为在低能时要大得多比在高能量下。为热能中子(在1/v区域)，也辐射俘获当中子的速度(动能)减小时，截面增加。因此,1 / v法如果中子与周围介质处于平衡状态，可用于测定俘获截面的位移。这一现象是由于靶核与中子之间的核力相互作用时间较长所致。

此定律仅适用于吸收截面，且仅适用于1/v区域。

1/v区域的截面示例:

238U在20°C = 293K (~0.0253 eV)时的吸收截面为:

．

238U在1000°C = 1273K时的吸收截面为:

这种截面减小只是由于周围介质的温度变化造成的。

共振区域

最大截面通常是中子能量，这导致长寿命的状态复合核．具有这些特定能量的复合核称为核共振它的形成是典型的在共振区．共振的宽度一般随着能量的增加而增加。在较高的能量下，宽度可能达到共振之间距离的数量级，然后就无法观察到共振。最窄的共振通常是重核的复合态(如可裂变核)．

自衰变方式复合核的不取决于复合核的形成方式吗，原子核有时会发出伽马射线(辐射捕获)或有时发出中子（散射)．为了理解原子核如何稳定自己，我们必须理解复合原子核的行为。

只有当一个中子在与另一个中子碰撞时获得的能量大于它的能量，复合核才会发射出一个中子结合能在原子核中。它有一些延迟，因为复合原子核的激发能划分在几个核子中。很明显，在一个中子被发射出来之前的平均时间对于原子核来说要长得多有大量的核子比只有几个核子的情况要好。这是大量核子共享激发能的结果。

这就是原因辐射俘获相对比较在轻核中不重要但是越来越在较重的原子核中很重要．

很明显，在较低的激发能下观察到复合态(共振)。这是由于状态之间的能量差距很大。在高激发能下，两种复合态之间的间隙很小，共振宽度可达到共振距离的数量级。因此，在高能量时，不可能观察到共振，该能量区域的截面是连续的和光滑的。

复合核的寿命与其总宽度成反比。狭窄的共鸣因此对应于捕获，而较宽的共振是由于散射。

参见:核共振

快中子区

辐射俘获截面在共振区域以上的能量迅速下降到非常小的值。这种快速下降是由复合核引起的，复合核是在高度激发态下形成的。在这些高度兴奋状态一个中子更有可能得到一个能源与其他核子碰撞大于它的结合能在原子核中。中子发射占主导地位伽马衰变变得不那么重要了。此外，在高能量下，非弹性散射而且(2 n)反应很可能以牺牲双方为代价弹性散射还有辐射捕获。

共振的多普勒展宽

一般来说,多普勒展宽谱线的拓宽是由于多普勒效应由分子或原子的动能分布引起的。在反应堆物理中，这种现象的一种特殊情况是共振俘获截面的热多普勒展宽的肥沃的材料(如。²³⁸U或²⁴⁰聚氨酯)由靶核的热运动在核燃料．

共振的多普勒展宽是非常重要的现象,这提高反应堆稳定性，因为它占了占主导的部分燃料温度系数(燃料温度每度变化的反应性变化)在热反应堆中做出了重大贡献快反应堆也这个系数也叫做提示温度系数因为它会引起立即响应燃料温度的变化。大多数热堆的提示温度系数是负的．

参见:多普勒展宽

参见:

参见:

中子核反应

参见: