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张航：多种气氛下钛激光激发中子实验总结
2024-12-17 07:33:12 来源：冷聚变世界评论：0 点击：

本实验用CR39探测器长时间检测激光在不同气体氛围中照射钛片，探测到了快中子，定性的验证低能核反应的客观存在。

氢气氘气空气氩气激光钛中子检测实验总结20241108-20241204

秋然实验室张航

715469127@qq.com

1. 实验装置
1.1容器
容器的剖面图如下

图1、容器剖面图

如图所示，容器用304不锈钢制作，外径Φ25mm，壁厚2mm，激光透过K9光学玻璃照射钛片，钛片厚度0.15mm。
1.2 CR39探测器1号

图2、探测器1号位置

1号探测器尺寸10*15*1mm，去掉CR39保护膜，探测器可以同时探测阿尔法粒子和中子，探测器距激光点10mm

1.3 CR39探测器2号

图3、探测器2号位置

2号探测器尺寸10*15*1mm，不去掉CR39保护膜，塑料保护膜厚度0.04mm，因为塑料膜能阻挡阿尔法粒子，所以探测器不能探测阿尔法粒子，只能探测快中子，探测器距激光点13mm，探测器安装在容器外，探测器与激光点间隔了2mm不锈钢和0.04mm塑料膜。

1.4 探测器3号

图4、探测器3号位置

3号探测器尺寸10*15*1mm，去掉CR39保护膜，探测器的两面贴附氮化硼片，氮化硼尺寸10*10*1mm，CR39探测器距激光点14mm，探测器安装在容器外，探测器与激光点间隔了2mm不锈钢和1mm氮化硼。

1.5 探测器4号

图5、探测器4号位置

4号探测器尺寸10*15*1mm，去掉CR39保护膜，探测器的两面贴附氮化硼片，氮化硼尺寸10*10*1mm，在容器外侧与探测器之间安装6mm塑料减速板，CR39探测器距激光点20mm，探测器安装在容器外，探测器与激光点间隔了2mm不锈钢6mm塑料减速板和1mm氮化硼。

1.2 激光器
激光器波长445纳米，一共使用了8个激光器，实验结束后对激光器进行输出功率测试，每个激光器输出功率有差异，见下表

表1、激光器功率表

激光器编号	1	2	3	4	5	6	7	8
激光器功率W	4.4	3.5	3.9	4.4	4.2	4.4	4.5	4.6

1.3实验系统

图6、实验系统照片

实验共用了12个容器、8个激光器，其中1-8号容器进行激光照射，9-12号容器不进行激光照射，作为本底对应检测，所有气体压力均为一个大气压，工况如下。

表2、装置工况表

容器编号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
激光功率W	4.4	3.5	3.9	4.4	4.2	4.4	4.5	4.6	无	无	无	无
气体	Air	Air	H2	H2	D2	D2	Ar	Ar	Air	H2	D2	Ar

2、实验过程
实验进行了26天，激光照射22天，4天休息，实验完成后取出CR39探测器,进行蚀刻，6.25摩尔/升氢氧化钠溶液，85℃，蚀刻3.5小时。清洗后晾干，进行显微图像拍摄，显微图像面积1.16mm²

2.1 探测器1号蚀刻后的显微影像

图7、探测器1号显微影像

探测器1号显微影像显示，可以观察到阿尔法粒子和快中子印记，印记分布不均匀，CR39片有融化现象，融化严重的部分没有印记。
2.2 探测器2号蚀刻后的显微影像

图8、探测器2号蚀刻后的显微影像

探测器2号显微影像显示，可以观察到快中子印记，印记分布较均匀，CR39片没有融化现象，快中子印记清晰。

2.3 探测器3号4号蚀刻后的显微影像

图9、探测器3号4号蚀刻后的显微影像

探测器3号4号显微影像显示，CR39片没有融化现象，未见到热中子印记影像（阿尔法印记），偶尔可见快中子印记，快中子印记数量与本底印记数量级相同。见附件

3、实验数据分析
3.1 探测器1号2号快中子数量统计
表3 探测器1号2号快中子数量统计表

上表可见，不同的气体容器，容器内的1号探测器与容器外的2号探测器均探测到了快中子，快中子探测值均高于本底1-2个数量级，有个奇怪现象，氘气容器外的本底值偏高，原因不详。

根据计算，探测器1号测量容器内快中子数量约为每秒钟发射34-55个，探测器2号测量容器外快中子数量约为每秒钟发射13-30个，容器外探测到的中子数量小于容器内探测到的中子数量，原因可能是不锈钢阻挡了部分快中子。
按照容器外探测到的中子数量，氦三中子探测器和闪烁体中子探测器很难测到中子。

3.2 探测器1号探测到的阿尔法粒子数量

表4探测器1号探测到的阿尔法粒子数量统计

		坑数/cm²		坑数/cm2
空气激光	阿尔法粒子印记	170	本底	0
氢气激光	阿尔法粒子印记	280	本底	0
氘气激光	阿尔法粒子印记	190	本底	0
氩气激光	阿尔法粒子印记	140	本底	0

阿尔法粒子数量很少

4、小结
4.1 四种气体氛围中用激光照射钛片，均检测到快中子和阿尔法粒子。
4.2 容器内安装的探测器和容器外安装的探测器均能检测到快中子。
4.3未检测到热中子
4.4 用CR39探测器长时间（22天）累计，可以探测到高于本底1-2个数量级的快中子。
4.5 容器外探测到的快中子数量小于容器内探测到的快中子数量，原因可能是不锈钢阻挡了部分快中子。

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