吸收截面
反应堆物理分析学科中的概念
吸收截面是吸收过程的概率的量度,指单射粒子被靶核吸收的概率,为总截面与散射截面之差。具体解释就是一种运动中的粒子(或粒子系统)碰撞另一种静止粒子(或粒子系统)时,如果在单位时间内通过垂直于运动方向单位面积上的运动粒子数为一,静止粒子数也为一,则单位时间发生碰撞并合并为新核的几率称为吸收截面。此外,吸收截面也指某种物质对不同波长的光的吸收率,更广泛地应用于量化特定粒子间相互作用的概率,如散射、电磁波吸收等,其中光被视为由粒子即光子组成。
简介
吸收截面指单射粒子被靶核吸收的概率,为总截面与散射截面之差,符号为σ。
可由吸收系数除以沿入射方向上单位体积的吸收介质中所含分子的数目求得,σ大部分情况下称为微观截面,它与靶核的性质和中子能量有关:
σ=-∆I/(英皮塔·朗那基特∆x)式中,-∆I/I为平行中子束与靶核发生作用的中子所占的份额,N∆x是对应单位面积上的靶核数。
以不同的脚标来表示不同核反应的截面,如下标,s,e,in,γ,f,a,t 分别表示中子与原子核相互作用的散射,弹性散射,非弹性散射,辐射俘获,裂变,吸收和总的反应截面,所以σ表示吸收截面。
吸收截面的量纲和面积相同。截面的几何意义是:当两个微观粒子(或粒子系统)碰撞合并时,如果把其中一个看作是点粒子,把碰撞时的相互作用等效成某种极短程的接触作用合并时,吸收几率应正比于沿运动方向来看另一粒子(或粒子系统)等效的几何截面,这个几何截面就是吸收截面。
应用
在反应堆中,中子被重核(如U238核)吸收的难易程度由微观吸收截面来衡量:
在低能区(E\u003c1eV),微观吸收截面与能量开方的倒数成正比,对于多数轻核,在中子能量从热能一直到几个keV甚至MeV的区间内,其吸收截面都近似的按1/v(中子速率)规律变化,对于重核核中等质量核,由于低能区由共振吸收作用发生,其吸收截面就会偏离1/v规律;
在中能区(1eV\u003cE\u003c0.1MeV),对于重核,如U238核,在共振区内,某一能量附近的小隔间内,吸收截面突然变得特别大,即出现强烈的共振吸收现象,所以中能区的中子称为共振中子;
在高能区,随着中子能量的增加,共振峰间距变小,共振峰开始重叠,一直不再能够分辨,微观吸收截面随着能量的变化,虽然有一定的起伏,单边的缓慢平滑了而且截面数值很小。在物理学中,吸收截面不仅用于描述粒子与粒子之间的相互作用,还广泛应用于描述光子与物质的相互作用,如电磁波的吸收。在这种情况下,吸收截面可以量化不同波长或能量的光被物质吸收的概率,从而在光学、光谱学和其他相关领域中发挥重要作用。
参考资料
目录
概述
简介
应用
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