Was ist ein guter Weg, um Neutronen zu blockieren, und was ist der Mechanismus, der dies ermöglicht? Nach meinem Verständnis ist Polyethylen einigermaßen wirksam. Warum?
Als neutrale Masse nehmen Neutronen nur schwach an elektromagnetischen Wechselwirkungen teil, was die dominierende Wechselwirkung für geladene Teilchen ist.
Stattdessen kann man sich die Neutronenstreuung in erster Linie als eine Kontaktwechselwirkung mit den Atomkernen im Weg vorstellen. Leichte Atome (insbesondere Wasserstoff)
wodurch sie die kinetische Energie von nichtthermischen Neutronen pro Einheitsflächenmassendichte viel effektiver reduzieren.
In der Vergangenheit waren Wachse, Wasser und Kunststoffe die bevorzugten Materialien zur Abschirmung von Neutronen, obwohl Beton oder Stampflehm billig und nicht allzu schlecht sind.
Sobald die thermischen Energien erreicht sind, erhalten Neutronen so viel kinetische Energie, wie sie im Durchschnitt verlieren, und Sie müssen nur darauf warten, dass sie zerfallen oder eingefangen werden.
Wenn Sie Ihren Absorber mit Bor, Chlor oder sogar Gadolinium dotieren, können Sie die thermalisierten Neutronen schneller einfangen. PVC bringt Ihnen das Chlor kostenlos in Ihren Kunststoff, und Bor kann leicht Beton oder einer Reihe von Kunststoffen zugesetzt werden.
Es sollte nicht übersehen werden, dass es viel Platz braucht, um Neutronen zu verlangsamen, zu thermalisieren und einzufangen (diese Kontaktwechselwirkung bedeutet, dass sie vor der Wechselwirkung mehr Material durchdringen als geladene Teilchen); besonders wenn man sie alle haben muss. Sie sind berüchtigt dafür, große Mengen an Abschirmungen zu durchdringen, und die Entfernung ist einer Ihrer besten Freunde, wenn es um die Neutronenabschirmung geht.
Je nach Geschwindigkeit des Neutrons kann man verschiedene Materialien kombinieren, um Neutronenstrahlung abzuschirmen.
Diagramme für gängige Materialien finden Sie in The ILL Neutron Data Booklet, 4-2.1 (Download PDF 9 MB)
Die Strategie ist zu verwenden
dense material => collisions
hydrogen as moderator => makes neutrons slower
absorbers like B,B10,Cd => captures the neutron (slower ones are easy to catch)
lead and heavy concrete => shields gamma rays too
Wasserstoff in Polyethylen verringert die Geschwindigkeit von Neutronen. Polyethylen wird üblicherweise wie in Borotron® mit Bor gemischt .
Bor ist ein sehr guter Neutronenabsorber. Shutter an Neutronenstrahllinien werden aus Borcarbid mit B10 hergestellt.
Auch Cadmium ist ein effizienter Neutronenabsorber, emittiert aber intensive Gammastrahlen [Motz, Phys. Rev. B 104, 1353] .
Um die Antwort von dmckee zu erweitern, ist Wasser eine hervorragende Möglichkeit, Neutronen sowohl zu verlangsamen als auch zu blockieren. Wenn Sie zu Hause Experimente mit irgendeiner Art von Strahlung durchführen, denken Sie daran, dass der menschliche Körper hauptsächlich aus Wasser besteht und Strahlung gerne Energie in SIE abgibt. Seien Sie sehr vorsichtig und schützen Sie sich. Besser noch, suchen Sie die Hilfe eines ausgebildeten Fachmanns oder tun Sie es einfach nicht.
Mike Flynn