Лекции по Электрическому приводу

Взаимодействие нейтронов с веществом. Нейтрон представляет собой электрически нейтральную частицу с массой покоя, равной приблизительно массе покоя протона, вместе с которым они образуют ядра всех элементов. Поскольку нейтрон электрически нейтрален, он может вызывать различные ядерные реакции, в частности цепные реакции деления тяжелых ядер (теория, урана, плутония), осуществляемые в ядерных реакторах. По кинетической энергии нейтроны делятся на быстрые, промежуточные и тепловые. В зависимости от этой энергии нейтроны по разному взаимодействуют с веществом. Тепловые нейтроны взаимодействуют практически со всеми ядрами элементов, а в тяжелых вызывают реакцию деления. Промежуточные также поглощаются ядрами, но при некоторых значениях энергии нейтроны хуже поглощаются ядрами, а гораздо лучше неупруго рассеиваются (замедляются), теряя при этом кинетическую энергию. Особенно интенсивно быстрые нейтроны рассеиваются на водосодержащих веществах (замедлителях), что используется для замедления быстрых нейтронов до тепловых энергий в тепловых реакторах.
Примеры применения:
- контрольно измерительный прибор для определения весового содержания влаги в насыпном материале, содержит источник излучения, облучающий влажный насыпной материал быстрыми нейтронами и гамма-лучами; прошедшее излучение регистрируют двумя детекторами, причем первый регистрирует гамма-излучение, а второй тепловые нейтроны, возникающие при замедлении быстрых нейтронов на ядрах водорода, содержащихся во влаге насыпного материала; оба сигнала от детектора поступают на электрическую схему, с целью получения сигнала, скоррелированного с весовым процентным содержанием влаги в материале;
- способ нейтронного каротажа скважин для измерения количества нефти в зоне скважин, пробуренной в земной породе, с использованием радиоактивного излучения, согласно которому измеряется поперечное сечение захвата тепловых нейтронов в буровом растворе. Величина этого сечения определяется содержанием воды в этой геологической формации, а количество нефти, содержащееся в зоне скважин, измеряется как функция макроскопического поперечного захвата тепловых нейтронов в породе;
- способ определения содержания остаточных масел в формации после подачи воды или заводнения нейтеносоного пласта состоит в измерении распада тепловых нейтронов сначала при наличии воды, содержащейся в данной формации, а затем после замены этой воды водой, которая имеет существенно отличающееся сечение захвата и которая берется из зоны, содержащей по крайней мере, в радиусе действия регистрирующего инструмента.
При очень интенсивном облучении быстрыми нейтронами различных веществ наблюдается так называемые явления нейтронного распухания – увеличение объема вещества, что может быть использовано, например, для правки массивных металлических деталей или в устройствах для измерения деформации ядерного. Взаимодействие альфа-частиц с веществом. Альфа-частицы (ядра гелия-4) состоят из двух протонов и двух нейтронов. Поскольку альфа-частицы заряжены, то их очень просто ускорять и облучать этим потоком различные вещества, которые при этом сильно ионизируются. Ионизированные атомы через какой-то промежуток времени захватывают свободные электроны и превращаются в нейтральные, излучая при этом характеристическое излучение, по которому можно судить о составе исследуемого вещества.
Эффект увеличения коррозийной стойкости металлов. Если металлическую пластину облучать в течении нескольких минут альфа-частицами, то в силу короткого пробега частицу в веществе основная масса частиц останется в тонком поверхностном слое отдав при этом ему всю кинетическую энергию. Экспериментально установлено, что если после такого облучения пластину выдержать в атмосфере паров концентрированной соляной и серной кислот, то поверхность металла сохраняет первоначальную структуру и блеск. Этот эффект можно объяснить так же, как и в случае сверхнизкого трения (см. раздел 1.3) перестройкой структуры поверхностного слоя и удалением паров воды.
Радиотермолюминесценция. Если какое-либо твердое вещество при низкой температуре подвергнуть воздействию электронов рентгеновских или гамма-лучей, то при нагреве, даже самом незначительном, вещество начинает светиться. Причем, при плавном нагревании твердых органических веществ температура, при которой наблюдается наибольшая термолюминесцеция, совпадает с температурой структурных переходов (плавления, размягчения и т.д.). Это явление позволило создать новый эффективный метод исследования вещества.
В общих чертах метод радиотермолюминесценции или сокращенно РТД, заключается в следующем: образец исследуемого органического вещества облучают при низкой температуре (77-100 °К) в полной темноте. Пригодны любые источники ионизирующего излучения: нейтронные, гамма, бетта-источники, ускорители заряженных частиц рентгеновские установки. Мощность дозы не играет существенной роли. Важно только, чтобы полная так называемая экспозиционная доза достигала 0,1-2 Мрад. Такие дозы, как правило, не изменяют температуры структурного перехода. Затем образец плавно нагревают 10-20 °С в минуту. Свечение образца регистрируют с одновременной регистрацией температуры. Получают зависимость интенсивности РТЛ от температуры – кривую высвечивания. Пики, изломы кривой, их высота и ширина несут информацию об исследуемом веществе и прежде всего, позволяют оценить температуру структурных переходов. Абсолютная точность определения достигает около 1 градуса.