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中子射線(xiàn)是由自由中子組成的高能粒子流,，其產(chǎn)生主要依賴(lài)于核反應(yīng)或高能物理過(guò)程。

以下是幾種常見(jiàn)的產(chǎn)生方式：

1. 核反應(yīng)堆（核裂變）

• 原理：通過(guò)鈾-235（23?U）或钚-239（23?Pu）等重核的裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)釋放中子,。

• 過(guò)程：
  當(dāng)一個(gè)重核吸收一個(gè)中子后變得不穩(wěn)定,，分裂成兩個(gè)較輕的原子核，同時(shí)釋放 2-3個(gè)快中子 和大量能量,。
  這些中子經(jīng)過(guò)慢化劑（如水,、石墨）減速后，形成可用于實(shí)驗(yàn)或工業(yè)的中子射線(xiàn),。

• 2. 粒子加速器

• 原理：利用高能帶電粒子（如質(zhì)子,、氘核）轟擊靶材，通過(guò)核反應(yīng)釋放中子,。

• 常見(jiàn)反應(yīng)：

• 氘核轟擊鈹靶：

  $$\text{2H（氘核） + ?Be → 1?B → ?Be + 2n（中子）}$$

• 質(zhì)子散裂反應(yīng)：
  高能質(zhì)子（如能量 > 100 MeV）轟擊鎢,、鉛等重核時(shí)，引發(fā)核散裂,，釋放大量中子,。

3. 放射性同位素中子源

• 原理：利用α粒子或γ射線(xiàn)與輕核的核反應(yīng)產(chǎn)生中子,。

• 典型例子：

• 锎-252（2?2Cf）：
  自發(fā)裂變時(shí)釋放中子（每微克每秒約2.3×10?個(gè)中子）。

• 镅-鈹（Am-Be）源：
  α粒子（來(lái)自2?1Am衰變）轟擊鈹靶,，觸發(fā)反應(yīng)：

  $$\alpha {+}^{9}Be{\to }^{12}C+n$$

4. 核聚變反應(yīng)

• 原理：輕核聚變（如氘-氚反應(yīng)）釋放中子,。

• 過(guò)程：

  $$\text{2H + 3H → ?He + n（14.1 MeV快中子）}$$

  這種反應(yīng)主要在實(shí)驗(yàn)性聚變裝置（如托卡馬克）或氫DAN爆炸中發(fā)生。

• 5. 宇宙射線(xiàn)與大氣相互作用

• 自然來(lái)源：
  宇宙射線(xiàn)中的高能質(zhì)子與大氣中的氮,、氧原子核碰撞,，引發(fā)核反應(yīng)并產(chǎn)生次級(jí)中子。
  這是地球表面自然本底中子的主要來(lái)源,。

• 6. 實(shí)驗(yàn)室中的其他方法

• 激光等離子體產(chǎn)生中子：
  CHAO強(qiáng)激光轟擊氘化靶材,，引發(fā)微型聚變反應(yīng)釋放中子。

• 光致中子發(fā)射：
  高能γ射線(xiàn)（>2 MeV）轟擊鈹?shù)容p核時(shí),，觸發(fā)（γ, n）反應(yīng),。

中子經(jīng)過(guò)慢化或調(diào)控后，可應(yīng)用于中子成像,、材料分析,、癌癥治療（硼中子俘獲療法）等領(lǐng)域,。