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第1章 Q方程及其应用 1

1.1 核反应和反应道 1

1.1.1 实现核反应的途径 1

1.1.2 核反应的分类 2

1.1.3 反应道 2

1.2 Q方程的推导 4

1.2.1 反应能 4

1.2.2 质量亏损 5

1.2.3 结合能与比结合能 5

1.2.4 Q方程的推导 6

1.3 反应阈能和临界能量 8

1.4 Q方程的应用 9

1.4.1 对于弹性散射Q方程的应用 9

1.4.2 当Ea＝0时（常温或很低能的核反应） 10

1.5 L系和C系中出射角的转换 11

1.5.1 C系中的能量关系 11

1.5.2 θL和θC的转换关系 12

1.5.3 γ的计算 13

1.5.4 L系和C系中的微分截面的转换 14

1.6 中子的基本性质 15

1.6.1 中子的粒子性 16

1.6.2 中子的波动性 17

参考文献 19

第2章 中子源物理 21

2.1 中子的产生及主要指标 21

2.2 同位素中子源 25

2.2.1 （α,n）中子源 25

2.2.2 （γ,n）中子源 26

2.2.3 自发裂变中子源 27

2.3 加速器中子源概况 28

2.3.1 1keV～20MeV能区的白光中子源 29

2.3.2 20～200MeV准单能中子源 30

2.3.3 白光中子源分类 30

2.3.4 电子直线加速器中子源 31

2.4 常用加速器中子源 31

2.4.1 D（d,n）3He 31

2.4.2 T（d,n）4He中子源 32

2.4.3 7Li（d,n）中子源 32

2.4.4 9Be（d,n）10B中子源 33

2.4.5 7Li（p,n）7Be中子源 33

2.4.6 9Be（p,n）中子源 34

2.5 反应堆中子源 34

2.5.1 堆的基本特征量 34

2.5.2 堆中子的空间分布 35

2.5.3 堆中子监测问题 37

2.6 散裂中子源 38

2.6.1 散裂中子源概述 38

2.6.2 散裂反应过程 39

2.6.3 散裂中子产额 39

2.6.4 散裂中子能谱 40

2.6.5 靶和慢化体 40

参考文献 41

第3章 中子与物质的相互作用 44

3.1 基本物理量 45

3.1.1 截面 45

3.1.2 角分布和微分截面 46

3.1.3 中子截面的特点 46

3.1.4 宏观截面 47

3.2 核反应机制 48

3.2.1 核反应过程的三个阶段 49

3.2.2 几种反应机制的特点 50

3.2.3 对各反应机制特点的解释 50

3.3 中子与物质相互作用的物理过程 50

3.3.1 势散射 50

3.3.2 复合核反应 50

3.3.3 中子的辐射损伤效应 53

3.3.4 用于中子探测的几个轻核反应（n,X） 53

参考文献 54

第4章 中子测量技术 57

4.1 中子探测基本原理 57

4.1.1 核反应 57

4.1.2 质子反冲（n-p散射） 57

4.1.3 核活化［197Au(n,γ)198Au,27Al(n,α)24Mg等］ 58

4.1.4 核裂变 58

4.1.5 中子强度（注量、注量率）的测量 59

4.2 常用的中子探测器 59

4.2.1 长中子计数器 59

4.2.2 伴随粒子法 60

4.2.3 反冲质子望远镜 68

4.2.4 裂变电离室 72

4.2.5 活化探测器 73

参考文献 76

第5章 中子剂量测量方法 78

5.1 基本概念 78

5.1.1 比释动能和吸收剂量 78

5.1.2 剂量当量 79

5.2 中子雷姆计 80

5.3 n-γ混合场的剂量测量 81

5.3.1 总吸收剂量的测量 81

5.3.2 配对电离室测量（n,γ）混合场中的吸收剂量 82

5.3.3 双电离室测量（n,γ）场吸收剂量的不确定度 84

参考文献 85

第6章 中子能谱测量 86

6.1 反冲质子法测量中子能谱 86

6.1.1 反冲质子微分法 86

6.1.2 反冲质子积分法 86

6.1.3 测量微分中子能谱的核乳胶方法 87

6.2 球形含氢正比管探测器测量中子能谱 89

6.3 特殊核乳胶测量中子能谱的方法 90

6.3.1 载锂核乳胶 90

6.3.2 测量10～20MeV中子能谱的11B乳胶 91

6.4 阈能探测器测量中子能谱 92

6.4.1 活化方程 93

6.4.2 用迭代法解中子能谱 93

6.4.3 常用的阈探测器的有关参数 94

6.5 中子TOF谱仪 94

6.5.1 TOF原理 94

6.5.2 快中子TOF谱仪的结构 95

6.5.3 快中子TOF谱仪的分类 96

6.5.4 TOF谱仪的有机闪烁探头 97

6.5.5 快中子TOF谱仪的应用 99

6.6 聚变中子测温 100

6.6.1 聚变中子谱 100

6.6.2 热核聚变中子数 102

6.6.3 用TOF法测量聚变中子谱和聚变温度 103

参考文献 104

第7章 辐射防护问题 106

7.1 γ射线的屏蔽 106

7.1.1 窄束γ射线在物质中的减弱 106

7.1.2 宽束γ射线衰减规律 106

7.1.3 γ点源的屏蔽计算 106

7.2 中子屏蔽 107

7.2.1 同位素中子源的屏蔽——分出截面法 107

7.2.2 快中子的屏蔽 108

7.2.3 中子反照率 110

7.2.4 中子的大气反散射 111

参考文献 113

第8章 宏观中子物理 114

8.1 中子慢化 114

8.1.1 质心系和实验室系的中子散射 114

8.1.2 实验室系的中子散射角余弦的平均值 115

8.1.3 质心系球对称系统的中子散射 115

8.1.4 弹性散射的能量损失 115

8.1.5 不同散射核散射性质的比较 116

8.1.6 不同散射核的慢化能力和慢化比 116

8.1.7 减速中子能谱 117

8.2 中子扩散 118

8.2.1 输运方程的扩散近似 119

8.2.2 简单扩散理论的适用条件 120

8.2.3 扩散方程的边界条件 121

8.2.4 扩散方程的应用 121

8.2.5 单群扩散方程 123

8.2.6 费米年龄方程 125

8.3 中子输运 129

8.4 多组理论 129

参考文献 131

第9章 中子输运 133

9.1 一般分析 133

9.2 中子与介质相互作用的物理过程 133

9.2.1 裂变过程 133

9.2.2 辐射俘获过程 134

9.2.3 散射过程 134

9.2.4 其他核反应过程 135

9.3 中子输运方程 135

9.3.1 基本物理量的定义 135

9.3.2 中子输运方程的建立 137

9.3.3 中子输运方程的边界条件 138

9.3.4 中子输运方程的共轭方程 139

9.3.5 输运方程的近似处理 140

9.3.6 单群理论 141

9.3.7 与能量有关的输运方程的数值求解方法 144

9.4 微扰理论和灵敏度分析方法 148

9.4.1 反应堆的微扰理论 148

9.4.2 灵敏度分析方法 149

参考文献 150

第10章 中子散射 152

10.1 引论 152

10.1.1 中子能量和其他物理量之间的转换关系 152

10.1.2 中子散射的动量守恒关系和能量守恒关系 152

10.1.3 束缚核对中子的散射 153

10.1.4 散射长度 154

10.1.5 中子散射实验的测量内容：微分散射截面和双微分散射截面 155

10.2 中子散射的基本理论 156

10.2.1 双微分散射截面的理论推导 156

10.2.2 Fermi膺势 157

10.2.3 相干双微分散射截面和非相干双微分散射截面 157

10.2.4 散射函数 158

10.2.5 细致平衡原理 159

10.2.6 晶体对中子的散射 159

10.2.7 VanHove关联函数 162

10.2.8 准弹性散射 168

10.2.9 磁散射 170

10.2.10 中子光学基础 176

10.3 中子散射实验设备和方法 179

10.3.1 中子源概述 179

10.3.2 稳态反应堆 181

10.3.3 散裂中子源 182

10.3.4 中子衍射 183

10.3.5 磁性中子衍射 189

10.3.6 中子小角散射 191

10.3.7 中子反射仪 194

10.4 中子散射在基础研究及工业上的应用 195

10.4.1 磁形状因子测定 195

10.4.2 生物分子研究 196

10.4.3 工业应用 201

参考文献 203

第11章 中子活化分析 206

11.1 中子活化分析原理 206

11.1.1 活化分析公式推导 206

11.1.2 中子能量、通量和反应截面 208

11.1.3 中子活化分析中的标准化方法 211

11.2 快、慢中子活化分析技术 214

11.2.1 常用的中子核反应 214

11.2.2 中子活化分析设备 214

11.2.3 样品制备 217

11.2.4 干扰反应 217

11.2.5 放射性活度测量和核素鉴别 219

11.3 利用反应堆中子的元素分析 221

11.3.1 反应堆中子活化分析（ReNAA）简介 221

11.3.2 ReNAA的基本操作 224

11.3.3 ReNAA的主要应用 235

11.4 瞬发伽马中子活化分析 238

11.4.1 瞬发γ中子活化分析（PGNAA）简介 238

11.4.2 PGNAA的基本操作 240

11.4.3 PGNAA的主要应用 242

参考文献 247

第12章 中子治癌 250

12.1 快中子治癌 250

12.1.1 快中子治癌历史 250

12.1.2 物理基础 251

12.1.3 生物基础 252

12.1.4 临床应用 256

12.2 硼中子俘获治疗BNCT 256

12.2.1 BNCT 257

12.2.2 B载体 260

12.2.3 中子源 263

12.2.4 前景 264

参考文献 264

第13章 中子照相技术 266

13.1 中子照相技术的发展概况 266

13.2 中子照相技术 266

13.2.1 中子照相技术的基本原理 266

13.2.2 影响中子照相质量的因素 267

13.2.3 中子照相的分类 268

13.3 中子照相装置 270

13.3.1 中子照相装置的组成 270

13.3.2 固定式中子照相装置 270

13.3.3 可移动式中子照相装置 276

13.3.4 中子照相转换屏 284

13.3.5 中子照相成像系统 285

13.4 中子照相的应用 288

参考文献 289