中子辐照生物效应的理论分析
(优选)核材料的辐照效应
所致。
二铁合金的粒子辐照效应
1 辐照对12Cr-ODS钢氧化物稳定性影响 利用氢离子（H+）束和电子（e-）束，双束（H+/e-）同时 辐照用化学浸润法制备的新型12Cr-ODS铁素体钢，研究辐 照对12Cr-ODS钢氧化物稳定性的影响。对不同辐照剂量下 原位观察辐照区内氧化物形貌的变化过程发现：辐照前和 15dpa辐照后约10-20nm氧化物的尺寸并没有明显变化，而氧 化物周围出现微小高密度空洞并没有影响氧化物的稳定性。 当辐照温度升高至823K时，大尺寸的氧化物Y2O3与基体的 相界面变得不规则，但氧化物颗粒尺寸并不发生明显变化。 实 弥验散结强果化表相明Y2：O3弥与散铁强素化体相相Y界2O面3尺变寸得稳粗定糙，与无氢明的显存溶在解，现促象进。 铁素体内空位向Y2O3氧化物扩散有关。
离子辐照前后实验材料的显微组织
3.450 ℃高能电子辐照对CLAM 钢微观结构 的影响
为了研究低活化马氏体CLAM 钢的抗辐照肿胀性 能,在450 ℃下对CLAM 钢进行大剂量高能电子辐 照的原位动态实验. 利用超高压透射电子显微镜观 察发现,CLAM 钢中产生了大量的间隙原子型位错 环和多面体形状的辐照空洞. 分析了它们的形核和 长大规律以及相关机制. 计算表明,CLAM 钢在高 能电子辐照下的最大肿胀率为0.26 % ,具有较好 的抗辐照肿胀性能.
理论计算辐照环境下纳米晶材料的结构变化
A 传统晶态合金
B 纳米晶材料
1 Bai XM, etc., Science, 327, 1631 (2010);
2 Ackland G, Science, 327, 1587 (2010)
一 锆合金的辐照效应
❖ 1. 单位体量材料积中位移原子数与原子总数之比 定义为原子位移（dpa），通常以其值来衡的辐 照损伤程度，在典型轻水堆电站中锆合金包壳每 一次循环下所受到的辐照损伤为20(dpa)，约相当 于10-7dpa/s,可见很严重。
中子辐照效应
中子辐照效应1.引言中子辐照效应，是指材料在中子辐照下所发生的各种变化。
中子辐照效应不仅对材料的性质和性能产生影响，而且对核反应堆燃料、材料辐照损伤等方面也有着重要的影响。
本文将会探讨中子辐照效应的概念、分类、影响以及应用等方面。
2.中子辐照效应的分类2.1 根据中子源中子有不同的来源，如自然界中天体宇宙射线、核反应堆中的反应中子等，因此中子辐照效应可以根据中子的来源分为自然辐照和人工辐照。
2.2 根据辐照方式根据辐照方式，中子辐照效应可分为延时损伤（DD）、瞬变损伤（MD）和氨气处理损伤（HT）。
延时损伤就是中子照射后电阻率随时间的变化，在核反应堆应用的燃料材料辐照实验中较为常见。
瞬变损伤就是指材料在短时间内受到大量中子轰击所形成的无序区，通常是用中子束进行瞬变损伤实验。
氨气处理损伤主要是指较长时间在大气中长期暴露的、被氨气污染的核反应堆材料。
3.中子辐照效应的影响中子辐照对材料的影响是多方面的，具体表现为以下几个方面。
3.1 结构和性质的变化中子照射会给材料的晶体结构带来变化，这种变化涉及到了晶体结构的各个方面，如点缺陷、位错、晶界等。
这些变化进一步影响了材料的各种性质，如热学性质、机械性质、电学性质等。
3.2 辐射损伤材料在中子辐照下会出现大量的辐射损伤。
这种辐射损伤主要有原子核反应、位移反应和电子-离子相互作用等。
3.3 微观结构的变化中子辐照会引起晶体结构变化，从而导致材料微观结构的改变。
这种微观结构的变化涉及到了晶体缺陷的生成和变形等。
3.4 氢气脆化中子辐照还会使材料中产生大量的杂质氢，这种氢气脆化进一步影响了材料的性能，甚至可能导致材料的破裂。
4.中子辐照效应的应用中子辐照效应不仅对材料的性质和性能产生影响，而且对核反应堆燃料、材料辐照损伤等方面也有着重要的影响。
以下列举一些中子辐照效应的应用。
4.1 核反应堆材料核反应堆材料的辐照损伤行为是影响核反应堆安全和寿命的一个重要方面。
第五章 辐照效应。
第五章辐照效应辐照损伤是指材料受载能粒子轰击后产生的点缺陷和缺陷团及其演化的离位峰、层错、位错环、贫原子区和微空洞以及析出的新相等。
这些缺陷引起材料性能的宏观变化，称为辐照效应。
辐照效应因危及反应堆安全，深受反应堆设计、制造和运行人员的关注，并是反应堆材料研究的重要内容。
辐照效应包含了冶金与辐照的双重影响，即在原有的成分、组织和工艺对材料性能影响的基础上又增加了辐照产生的缺陷影响，所以是一个涉及面比较广的多学科问题。
其理论比较复杂、模型和假设也比较多。
其中有的已得到证实，有的尚处于假设、推论和研究阶段。
虽然试验表明，辐照对材料性能的影响至今还没有确切的定量规律，但辐照效应与辐照损伤间存在的定性趋势对实践仍有较大的指导意义。
5.1 辐照损伤1. 反应堆结构材料的辐照损伤类型反应堆中射线的种类很多，也很强，但对金属材料而言，主要影响来自快中子，而α，β，和γ的影响则较小。
结构材料在反应堆内受中子辐照后主要产生以下几种效应：1) 电离效应：这是指反应堆内产生的带电粒子和快中子撞出的高能离位原子与靶原子轨道上的电子发生碰撞，而使其跳离轨道的电离现象。
从金属键特征可知，电离时原子外层轨道上丢失的电子，很快被金属中共有的电子所补充，所以电离效应对金属性能影响不大。
但对高分子材料，电离破坏了它的分子键，故对其性能变化的影响较大。
2) 嬗变：受撞原子核吸收一个中子变成异质原子的核反应。
即中子被靶核吸收后，生成一个新核并放出质子或α带电粒子。
例如：嬗变反应对含硼控制材料有影响，其它材料因热中子或在低注量下引起的嬗变反应较少，对性能影响不大。
高注量（如：>1023 n/m 2）的快中子对不锈钢影响明显，其组成元素大多都通过（n,α)和（n,p）反应产生He 和H ，产生辐照脆性。
HeLi n B 427310105+→+H N n O 11167168+→+3) 离位效应：碰撞时，若中子传递给原子的能量足够大，原子将脱离点阵节点而留下一个空位。
中子辐照豌豆的M1代生物学效应与M2代实验研究
中子辐照豌豆的M1代生物学效应与M2代实验研究以受到不同剂量中子辐照的豌豆干种子为研究对象，对其进行田间种植实验及生态学试验。
研究了不同中子吸收剂量对M2代豌豆引起的生物效应及对其生理因素改变进行了分析。
研究表明：与对照相比，随着中子吸收剂量的增加，M2代出苗率并无随着种子辐照剂量规律性变化趋势；中子辐照令M2代豌豆产生分支率显著变化；一定范围内，中子辐照剂量越大，M2代豌豆体内SOD含量越低而MDA含量越高；中子辐照令M2代豌豆叶片中栅栏组织与海绵组织比例产生变化；中子辐照对M2代豌豆仍产生生物效应，但该效应弱于对M1代豌豆产生的生物效应。
关键词：豌豆，中子，生物学效应，M2代1.1 豌豆概述1.1.1 豌豆简介豆科豌豆,属一年生(越年生)攀援性草本植物。
又名寒豆、麦豆，古称毕豆、留豆。
豌豆起源于亚洲中西部以及地中海地区。
我国最早的豌豆记载出现于东汉。
南纬45°到北纬68°均为豌豆分布地区。
干豌豆主要生产国为前苏联、中国、印度、美国、埃塞俄比亚、匈牙利、法国、英国、捷克、斯洛伐克、新西兰等。
青豌豆产量以美英法三国居首。
我国豌豆产量以四川为首，次为豫、鄂、苏、云、陕、晋、青等省。
豌豆主根发达，侧根细长。
豌豆茎柔软，叶表被白色蜡粉，无毛，多蔓生；对生羽状复叶（托叶），顶端小叶（真叶）变为卷须；花成蝶形，白、紫或红色，紫(红)花豌豆托叶叶腋生有红色斑点；豆荚呈圆筒或扁圆筒形，侧面呈马刀形、剑形或念珠形；种子有圆、皱、凹圆和扁圆等形状，呈黄白、绿、粉红、褐和黑等色。
[1]豌豆茎粗壮，密生灰色长硬毛。
叶柄长，密生灰色长硬毛；托叶小，披针形；三出复叶，顶生小叶菱状卵形，长7-13cm，宽3-6cm，先端渐尖，基部宽楔形或圆形，两面均有白色长柔毛，侧生小叶较小，斜卵形；叶轴及小叶柄密生黄色长硬毛。
豌豆总状花序腋生，苞片及小苞片披针形，有毛；花萼钏状，萼齿5，披针形，下面1齿最长，均密被白色长柔毛；花冠小，白色或淡紫色，稍较萼长；旗瓣先端微凹，翼瓣具1耳，龙骨瓣镰形；雄蕊10，二体；子房线形，被毛；荚果带状长圆形，略弯，下垂，黄绿色，密生绿色长硬毛、食用籽。
中子辐照生物效应的理论分析
中子辐照生物效应的理论分析中子辐照生物效应的理论分析中子作为构成原子核的基础粒子，它不带电，与物质的相互作用通常是与原子核的相互作用。
碳氢氧氮等元素在生物体内的含量很多，中子与生物体的相互作用主要就是与这几种元素原子的相互作用，中子与它们相互作用的概率大小同中子能量有很大的关系，在入射中子能量小于30Mev时，中子同这几种元素的作用类型以弹性散射为主，并在2~10Mev能区存在程度不同的共振。
中子诱导的生物效应要高于γ射线，并且中子生物效应还同中子能量、剂量、物理生物因素以及生物终点密切相关。
关键词：中子，生物效应，弹性散射，第一章引言1.1中子的性质与应用1.1.1中子的粒子性与波动性中子存在于除氢以外的所有原子核中，是组成原子核的重要组分之一，中子主要来源于反应堆、加速器、放射性核素等中子源。
自从1932年恰徳维克等人发现中子以来，人们对中子的性质进行了广泛的研究。
中子会以高度凝聚态的形式构成中子星物质。
[1]中子的粒子性[1] [2]质量：chadwick发现中子是通过测量α轰击Be核所产生的未知射线与H、Li、Be、B、C、N等轻核碰撞所产生的反冲核能量，根据能量、动量守恒的规律推算该射线粒子质量的实验完成的。
通过某些有中子产生或吸收的核反应，根据运动学关系求出中子质量、中子质子质量差值，是确定中子质量的基本方法。
自旋：中子是自旋为?的费米子，遵守费米统计分布，服从泡利不相容原理。
磁矩：氘核的磁矩小于质子的磁矩表明中子和质子具有相反的磁矩，由磁共振谱仪可以推测出中子磁矩为μn=-1.913042μN，负号表示磁矩矢量方向和自旋角动量方向相反。
电中性的中子具有磁矩说明中子内部有结构。
在夸克模型中，中子由u、d、d三个夸克组成，分别具有电荷e、- e。
中子寿命：Chadwick于1935年指出自由中子不稳定，它会衰变放出一个质子、一个电子、和一个反中微子并放出0.782Mev的能量；半衰期为10.61±0.61min。
中子辐照技术在医学中的应用
中子辐照技术在医学中的应用中子辐照技术是一种利用中子对物质进行照射的技术。
中子具有较强的穿透能力和较弱的电磁相互作用能力，它们可以穿过物质的较厚层并与物质中的原子核相互作用。
由于中子与原子核相互作用的方式与其他形式的射线不同，因此中子辐照技术可以提供一些独特的应用，尤其是在医学领域中。
1. 医学成像由于中子与人体内的组织有很强的反应作用，因此中子辐照技术可以用来进行医学成像。
中子辐照成像技术可以使组织的成像更加清晰，并且对于一些传统成像技术难以观察到的病灶也可以得到诊断。
目前，已经有了一些基于中子成像技术的医疗成像设备，例如：中子成像照相机和中子CT等。
2. 癌症治疗中子辐照的能量深度和照射能力比X射线、γ射线等射线更强，因此可以用于肿瘤组织的治疗。
中子辐射不仅可以在肿瘤附近的正常组织中减少剂量，而且还可以使肿瘤组织受到更高剂量的照射，从而更有效地杀死癌细胞。
此外，中子辐照还可以提高放射治疗对于放射线等化疗药物的敏感性，从而达到更好的治疗效果。
3. 放射性药物的制备中子辐照技术还可以用来制备放射性药物。
目前，已经有一些核反应堆和加速器可以用于中子辐照，可以通过中子辐照反应来制造各种放射性核素。
这些放射性核素可以用于治疗癌症，例如：银-110m、铑-106等。
4. 个性化医学中子辐照技术还可以用于个性化医学。
通过不同的中子辐照能量和剂量，可以照射不同类型的癌症组织、不同病程的疾病、不同组织的器官等等，从而为患者提供个性化的医疗服务。
此外，中子辐照技术还可以用于分析人体内的化学成分和元素，从而帮助医学研究者更好地了解人类生理和病理过程。
总之，中子辐照技术在医学领域中的应用很广泛，可以为医学研究和治疗带来很多益处。
虽然中子辐照技术有很强的剂量和能量，但是作为医学技术，它可以对病患产生很好的治疗效果，所以它的前景是非常广阔的。
第七讲 核材料的辐照效应讲解
3. 在（2~3）×1019n/cm2的注量后观察到了 空位环和空位间隙，这时产生的空位环主要 是<a>型1/3<1120>环，空位环和间隙环大体 上均衡发展是锆合金的特点，其比例取决于 辐照温度和注量，注量达到 (3~8)×1021n/cm2后还产生<c>型1/6<2023> 环，这只是空位环。与不锈钢不同，中子辐 照下锆合金中未发现空洞的存在。
Zr-4合金的中子辐照生长
对由两厂分别生产的Zr-4包壳管样品在重水
堆内进行中子辐照试验, 辐照温度为610K, 快中
子注量为4.2×1020/cm2(E>1.0MeV)。试验结
果表明, Zr-4管的辐照生长应变随辐照中子注量
增加呈线性增加。两厂生产的Zr-4包壳管的生
长应变可用
表达式描述,
两者的差异可能是合金元素和杂质的综合影响
辐照对拉伸性能的影响
中子辐照铝的微观结构变化
铝的中子辐照实验是与硅的中子辐照同 时进行的。中子辐照时, 纯铝箔(纯度为99. 999% )包裹着硅。中子辐照实验在核反应 堆中进行, 辐照剂量为1015 —1016 neutron / cm2。辐照试样取出后, 放置一定时间, 等 到放射性降低后再对试样进行分析。利用 扫描电子显微镜( SEM) 、透射电子显微镜 ( TEM)和纳米显微力学硬度计对中子辐照 后的纯铝试样进行分析。
随着注量提高到4×1026n/m2，牌号1100技术纯铝不断 提高着强度极限和屈服极限，但相对延伸率仍然完全没变化。 甚至在高注量辐照下，也不会使铝明显脆化。加工变形铝的 特点是，辐照不但提高了强度性能，同时还保持了足够高的 塑性，所以铝的性能辐照后可能比辐照前要好
IGBT特性的中子辐照效应
IGBT特性的中子辐照效应The Effects of Neutron Radiation on the Characteristics of the IG B T西安电力电子技术研究所 袁寿财 (西安 710061)摘要:简述了中子辐照对IG B T特性的影响;给出了器件在中子辐射注入剂量高达1013n/cm2时的实验结果。
实验发现,随着中子注入剂量的增加,开关时间缩短、阈值电压漂移。
对研究的注入剂量范围,所观察到的中子效应是因IG B T少子寿命的减少造成的,而不是因有效掺杂浓度的变化引起的。
Abstract:In this paper,the effects of neutron radiation on the characteristics of IG B T are sim ply de2 scribed.Experimental results are presented for the devices that have been irradiated with a fluence u p to1013n/ cm2.It is found that the switching time decreases and the threshold voltage shifts with increasing neutron flu2 ence.For the range of fluence studied,the observed effects are caused b y reduction of minority carrier lifetime in the IG B T and independent of the changes in the effective dopant concentration.叙词:中子辐照/绝缘栅双极晶体管 开关时间 阈值电压K eyw ords:neutron radiation/IGBT;switching2time;threshold2voltage1 引 言近年来,IG B T作为功率开关,广泛用于各个工业领域,并越来越受到人们的关注。
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中子辐照生物效应的理论分析中子作为构成原子核的基础粒子，它不带电，与物质的相互作用通常是与原子核的相互作用。
碳氢氧氮等元素在生物体内的含量很多，中子与生物体的相互作用主要就是与这几种元素原子的相互作用，中子与它们相互作用的概率大小同中子能量有很大的关系，在入射中子能量小于30Mev时，中子同这几种元素的作用类型以弹性散射为主，并在2~10Mev能区存在程度不同的共振。
中子诱导的生物效应要高于γ射线，并且中子生物效应还同中子能量、剂量、物理生物因素以及生物终点密切相关。
关键词：中子，生物效应，弹性散射，第一章引言1.1中子的性质与应用1.1.1中子的粒子性与波动性中子存在于除氢以外的所有原子核中，是组成原子核的重要组分之一，中子主要来源于反应堆、加速器、放射性核素等中子源。
自从1932年恰徳维克等人发现中子以来，人们对中子的性质进行了广泛的研究。
中子会以高度凝聚态的形式构成中子星物质。
[1]中子的粒子性[1] [2]质量：chadwick发现中子是通过测量α轰击Be核所产生的未知射线与H、Li、Be、B、C、N等轻核碰撞所产生的反冲核能量，根据能量、动量守恒的规律推算该射线粒子质量的实验完成的。
通过某些有中子产生或吸收的核反应，根据运动学关系求出中子质量、中子质子质量差值，是确定中子质量的基本方法。
自旋：中子是自旋为½的费米子，遵守费米统计分布，服从泡利不相容原理。
磁矩：氘核的磁矩小于质子的磁矩表明中子和质子具有相反的磁矩，由磁共振谱仪可以推测出中子磁矩为μn=-1.913042μN，负号表示磁矩矢量方向和自旋角动量方向相反。
电中性的中子具有磁矩说明中子内部有结构。
在夸克模型中，中子由u、d、d三个夸克组成，分别具有电荷e、- e。
中子寿命：Chadwick于1935年指出自由中子不稳定，它会衰变放出一个质子、一个电子、和一个反中微子并放出0.782Mev的能量；半衰期为10.61±0.61min。
这表明了中子的静止质量大于质子质量的实验事实。
实验观察到中子衰变是通过从反应堆中子束经电偏转引出正离子，并鉴定正离子为质子而确认的。
中子的波动性[1] [2]同其他粒子一样，中子除具有粒子性之外还具有波动性。
自Chadwick发现中子后，很快观察到热能化中子在多晶铁样品上类似于衍射图像的散射角分布。
中子波动性对于中子波在物质结构研究中的应用具有重要意义。
电子或电磁辐射与介质通过电磁相互作用而观察介质的电子密度结构及其运动。
而中子与介质的作用是与原子核的强相互作用，用中子波观察的是介质中原子的结构及其运动。
由量子力学可以知道对于快中子而言其波长较短。
但随着中子能量的降低波长会随之增大，当中子为热中子（0.025ev）时，中子波长就和原子线度和晶格间距为同一数量级。
此时中子的波动性比较明显，会在原子和晶体上产生明显的衍射；由于中子在轻重元素上有相近的散射振幅，而相邻核素的散射振幅可以相差很大的性质，因此中子衍射常用来测定含轻元素物质的结构。
1.1.2中子的应用中子作为人类认识自然界的一种工具，在中子核物理研究中，常利用中子及各种粒子作为探针，探究核结构和核反应规律的侧面，并归纳这些知识，以构建我们对原子核的认识；这是我们研究原子核的基本方式。
利用能量、动量可测量的波、粒子在样品上散射可得到有关物质结构及动力学方面的知识。
中子在样品上的散射波是中子在原子上散射波相干的结果。
热中子散射研究过程分为两大类，一是衍射研究，从中可以得到有关结构的知识；二是谱学研究，从中得到有关动力学知识。
中子是电中性，在样品中无直接的电离损耗，不会导致样品的热损伤。
由于穿透深度大，不仅可以用大样品，而且测试时还需要包壳样品。
x射线的散射（吸收）截面随Z的增大而缓慢线性增大，不能区分相邻元素，也难以做轻元素定位。
中子与原子核的作用随不同原子核而异与Z无关，不仅可以区分相邻元素还可以在重元素背景下做轻元素定位。
1.2中子的分类及中子与物质的相互作用1.2.1中子的能量分类[3]中子的能量不同，其与物质相互作用的主要方式也不同；根据中子的能量的大小可以对中子进行分类。
（1）慢中子：包括热中子、冷中子、超热中子和共振中子。
热中子是指能量为0.005ev~0.5ev的中子，其与周围介质原子（或分子）处于平衡状态，中子速度分布接近麦克斯韦分布，其平均能量为KT(K为玻尔兹曼常数，T为绝对温度)。
通常把能量低于0.005ev的中子成为冷中子。
略高于热中子能量的中子称为超热中子。
把能量在1ev~1Kev之间的中子称为共振中子，其与原子核相互作用时会发生强烈的共振吸收。
（2）中能中子：指平均能量在热中子和快中子之间即能量在1Kev~100Kev的中子，其与原子核相互作用的主要方式为弹性散射。
（3）快中子：能量在100Kev~10Mev的中子，其与原子核的主要作用方式为弹性和非弹性散射。
（4）高能中子：能量高于10Mev的中子，其与原子核的相互作用除弹性和非弹性散射外，还可以发生放出两个或两个以上粒子的核反应。
1.2.2中子与物质的相互作用带电粒子与物质相互作用时主要通过电磁相互作用而损失能量，而中子呈电中性，其与原子中电子的相互作用很小，不会使原子电离、激发而损失能量，因此它和电子的相互作用可以忽略不计。
因此，研究中子与物质的相互作用时，主要是研究中子与靶原子核的相互作用。
根据入射中子能量的不同，中子与原子核的相互作用有多种形式，主要包括弹性散射、非弹性散射、核反应、裂变等。
若中子撞击靶原子核后，核的组成以及能量和作用前相比均未发生变化，则称之为弹性散射；此过程中释放出的中子称为弹性散射中子。
如果中子与靶原子核碰撞后，核的组成未发生变化，而能量改变了，则将这一过程称之为非弹性散射；相应的出射中子叫非弹性散射中子。
核反应是指中子被原子核吸收而释放出其他带电粒子或γ射线的过程，如（n，γ）、（n，α）、（n，p）等。
核裂变是指中子与235U等重核作用时，235U等重核会裂变为两个中等质量的核，同时释放出2~3个中子和大量能量的过程。
（1）对于轻核，当入射中子的能量不高时，弹性散射是中子与原子核相互作用的主要方式，其他反应截面很小可以忽略不计，全截面与弹性散射截面相等。
在低能部分弹性散射截面近似为常量，并且会随着入射中子能量的增加而减小。
（2）非弹性散射具有阈能的特点，阈能大小和原子核质量数有关，质量数愈大的核阈能愈低。
当中子能量小于阈能时，非弹性散射截面为零，而当中子能量大于阈能时，非弹性散射截面随中子能量的增加而增大。
（3）在吸收截面中最重要的是辐射俘获的贡献，辐射俘获多发生在重核上，在轻核上发生的概率较小；它可以在中子的所有能区发生。
重核在低能时的辐射俘获是主要的，全截面几乎与辐射俘获截面相等，在低能呈现1/v律。
而中重核在低能的情形介于重核和轻核之间，全截面为弹性散射截面和辐射俘获截面之和。
（4）在一般情况下，中子引起带电粒子飞出的反应也是阈反应，相应的截面值也较小，除10B、3He、6Li等少数核外，在吸收截面中通常不予以考虑。
某些轻核的（n，α）及某些裂变核的裂变截面等正比于E1/2即正比于1/v律。
1.2.3中子核反应机制的描述[2]中子主要通过和物质中原子核的相互作用而损失能量。
中子与原子核的作用过程可分为三个阶段。
第一阶段，当中子入射进入靶核的核力作用范围时，有两种结果产生：一种情况是中子被靶核吸收发生核反应，另一种是中子被弹性散射；这种情况和一束光入射到半透明玻璃球上的情况是相同的，因此这一作用阶段常用光学模型来描述。
第二阶段，中子被靶核吸收，认为中子和靶核形成一个复合核体系，在这一阶段，能量交换方式有多种，一是包括表面和体内直接相互作用、多次碰撞、集体激发等在内的直接相互作用；二是中子在靶核内经过多次碰撞而不断损失能量，最后留在核内，与靶核融为一体形成复合核。
第三阶段，复合核衰变为出射粒子和剩余核。
从反应时间来看直接相互作用的时间较短，介于这两者之间的粒子发射过程称为预平衡发射。
对于某一种特定的反应，可能这几种反应机制同时存在，也可能以某一种反应机制为主，这主要取决于入射中子的能量和靶核的性质。
这几种反应机制特点：（1）在截面的低能部分复合核机制是主要的，随着入射中子能量的增加直接反应的贡献将增加以致成为主要部分，而复合核反应的贡献将随能量的增加而减小，最后可以忽略。
（2）出射粒子能谱的低能部分主要是复合核的贡献，并且呈麦克斯韦分布，称为蒸发谱。
高能量的出射粒子主要来自直接反应机制且剩余核处在较低激发能级。
在这两部分的连续区，预平衡发射起了很好的补充作用。
（3）来自复合核反应机制的出射粒子的角分布各向同性或90°对称，而直接反应的贡献则是前冲的，即在小角度有更高的概率。
不同的反应机制用不同的理论和模型来描述。
直接反应中，弹性散射是主要反应道，吸收作用可以忽略，常用的工具是平面波玻恩近似PWBA和扭曲波玻恩近似DWBA。
在有些情况下，如靶核的低激发能级有强的集体运动性质，这时非弹性散射比较强，道-道之间有耦合，用耦合道理论描述比较成功。
少核子情况下则用少体积分方程方法。
共振理论、H-F理论、蒸发模型描述复合核反应是成功的。
激子模型用来描述预平衡发射。
1.3中子生物效应的研究现状各种类型的反应堆、加速器和放射性核素是研究中子生物效应的重要中子源。
加速器能产生能量单一的中子，可以避免复合场带来的生物效应的复杂性。
例如，法国Samic公司的KR-400T型中子加速器，氘粒子在200kv的高压磁场内被加速冲击氚核将产生14Mev快中子流。
反应堆中子源的特点是中子注量率大，例如专供大动物中子照射的BEPO堆，其平均能量0.7Mev，剂量率可达2500rad/h。
[8]但是反应堆产生的中子能谱形状复杂，中子束流中通常都伴有很强的γ辐射，这就使得中子生物效应的研究变得复杂化。
放射性核素中子源通常体积小，携带方便，不需要复杂的控制系统。
如252Cf裂变中子源半衰期2.6年，其97%的衰变方式是发射α粒子，3%是自发裂变，在自发裂变过程中会产生大量中子和γ射线，裂变中子的平均能量2.1Mev[2]。
中子诱导的生物效应主要包括中子诱导的DNA损伤及修复、中子诱导的基因组不稳定性、中子诱导染色体畸变、中子诱导细胞周期阻滞、中子诱导细胞凋亡和相对生物效应RBE等。
[5]中子的生物效应首先取决于其所具有的能量，杜杰等[4]以微核率为观察生物终点，18Mev中子对60Coγ射线的RBE为1.24~2.91。
白玉书等[6]用2.14MeV 中子和60Coγ射线分别照射离体人血, 建立微核的剂量效应曲线，中子剂量在0.1～3.0Gy之间, RBE从11.4到1.69。
即对于同一生物终点，入射中子的能量不同，它引起的生物效应值也不相同。