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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）3He31

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BNCT256

12.2.1 BNCT257

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