中子射线与物质相互作用

中子是一种不带电的粒子，是组成原子核的粒子之一。

不同能量的中子在与原子核相互作用时，有着不同的特点，所以常把中子按照不同能量的大小进行分类。中子的能区范围：GeV （10⁹ eV）～ neV （10^-9 eV），主要分为三种：

1.慢中子：0～1KeV，包括冷中子、热中子、超热中子、共振中子。

2.中能中子：1KeV～0.1MeV。

3.快中子：0.1MeV～100MeV。

特殊能量的中子热中子 （thermal neutron ）这种中子和室温下周围介质大量的分子处于热平衡状态，亦即它的能量相当于周围介质的热运动的能量。

自然界不存在自由中子，获得中子的途径：核反应、核裂变。能够产生中子并提供使用的装置叫中子源，有放射性同位素中子源、 加速器中子源、反应堆中子源。

 放射性同位素中子源：利用放射性核素衰变时，放出一定能量的粒子，去轰击靶物质，发生核反应而放出中子的装置。

中子与物质相互作用特点：

1.中子不带电，因此它与核外电子之间没有库伦相互作用，因它通过物质时，不与核外电子发生相互作用，不能引起直接电离。

2.中子不带电，因此，中子不需要克服库仑力的障碍，能量很低的中子也能进入原子核内，引起各种反应目反应的几率很大，而中子的反应几率主要决定于核的性质。（不同于电磁辐射与物质相互作用的几率主要决定于原子序数）

中子与原子核的相互作用可以产生各种作用过程，主要有两大类，散射（弹性散射、非弹性散射）和吸收（辐射俘获、核裂变、核反应）。

非弹性散射：入射中子的一部分动能转变成靶核的内能，使靶核处于激发态通过发射γ射线（1 个或几个）回到基态。轻核激发态的能量高，重核激发态的能量低，重核易产生非弹性散射。

弹性散射：在中子与物质相互作用中是最常见的弹性散射的特点：碰撞前后体系动能相等，动能分配发生变化。中子的运动方向改变，能量有所减少。这是反应堆中发生中子慢化的主要过程。

中子的吸收：入射中子与物质相互作用后不再作为自由粒子存在的现象，辐射俘获、核裂变、产生带电粒子的核反应。

吸收了中子的核变成为另一种同位素，这新生的同位素是放射性的，这个现象叫做 “  中子活化””，所生成的放射性称为 “感生放射性””。测量经过中子辐照后材料中的放射性，就可知道中子的强度，这就是 “活化法”。

辐射俘获目前应用于以下一些方面：

1 ）用反应堆生产放射性同位素最常用的核反应；

2 ）通过测量中子辐照后的样品放射性强度，而得到 “ 中子通量 ” 、 “ 俘获截面 ” 以及进行样品元素分析。