Нейтронная радиография

(a. neutron radiography; н. Neutronenradiographie; ф. radiographie neutronique; и. radiografia neutronica) — получение изображения образца в результате воздействия на детектор вторичных излучений, возникающих при облучении или просвечивании образца нейтронами. H. p. — метод неразрушающего контроля; применяется в осн. для исследования минералов, металлов, сплавов, водородсодержащих веществ и др. c целью выявления в них неоднородностей или примесей и их расположения. H. p. позволяет обнаруживать в минералах, горн. породах и рудах включения, содержащие элементы, сильно поглощающие нейтроны на фоне породообразующих элементов, к-рые, как правило, слабо поглощают нейтроны.

Метод H. p. основан на разной вероятности взаимодействия (поглощения, рассеяния) нейтронов атомными ядрами разл. элементов. Наибольшее различие (до пяти порядков) в сечениях взаимодействия c ядрами элементов имеют тепловые нейтроны, получаемые замедлением нейтронов источника до тепловых энергий и эффективно используемые для большинства задач H. p.

Для получения изображения объекта может быть использовано излучение, индуцированное нейтронами, как в самом образце, так и в спец. дополнит. экране. B первом случае на образец (в виде шлифа) накладывается детектор (фотоплёнка, трековый детектор), чувствительный к регистрируемому вторичному излучению, и образец облучается нейтронами. Продукты ядерных реакций регистрируются во время облучения образца или после облучения за счёт наведённой радиоактивности. После проявления изображения на плёнке наблюдаются участки c разл. степенью почернения; более тёмные участки соответствуют участкам шлифа, к-рые содержат ядра, сильнее поглощающие нейтроны и интенсивнее испускающие вторичное излучение.

Другим распространённым методом H. p. является просвечивание исследуемого объекта коллимированным пучком нейтронов. При этом определяется степень ослабления первичного нейтронного потока в результате его поглощения или рассеяния ядрами разл. элементов. Это позволяет судить o внутр. строении и составе исследуемого образца, выявлять зёрна редкоземельных минералов, золота и др., определять малые содержания бора в горн. породах. Высокое сечение рассеяния нейтронов на водороде даёт возможность обнаружения малых концентраций водорода, определения гидридов.

При просвечивании, для регистрации прошедших через образец нейтронов, используются дополнит. экраны-преобразователи (напр., фольга из гадолиния, диспрозия, индия), к-рые служат источником вторичного излучения, регистрируемого детектором. Ha снимках, получаемых методом просвечивания, участкам образца, содержащим элементы, сильно поглощающие нейтроны, соответствуют более светлые места на плёнке. Источниками нейтронов для H. p. служат либо стационарные установки (ядерные реакторы, ускорители), либо радиоизотопные источники (напр., калифорний), допускающие возможность их транспортировки.

B качестве процессов получения вторичного излучения используются разл. ядерные реакции, соответствующие поставленной задаче. Наиболее часто применяется реакция радиационного захвата нейтронов, приводящая к образованию радиоактивных ядер, испускающих при распаде бета-частицы (для обнаружения золота, серебра, индия и др.). Образующиеся в процессе (n, α) реакции альфа-частицы могут использоваться для определения содержания бора, лития. Процесс деления ядер тяжёлых элементов, приводящий к образованию осколков деления, используется для обнаружения тория, урана.

Количественные результаты при обработке нейтронных радиограмм получаются путём определения оптич. плотности изображения на разл. участках или подсчётом числа треков на трековом детекторе.

Литература: Тюфяков H. Д., Штань A. C., Основы нейтронной радиографии, M., 1975; Флеров Г. H., Берзина И. Г., Радиография минералов, горных пород и руд, M., 1979.

Ю. C. Замятнин.