Мишенное устройство для ядерного анализа

 

Изобретение относится к области ядерной техники, а именно к технике измерения распределения радиоактивных ядер отдачи по глубине.Цель изобретения - повышение точности и экспрессности измерений. Мишенное устройство содержит тонкую мишень из хлористого лития, осазкденную на подложку . Подложка вьтолнена из двух чередующихся слоев меди и алюминия, разлагающихся различными травителями. Травление подложки после облучения производят попеременно в двух травителях, каждый из которых нейтрален по отношению к одному из материалов . Использование устройства дает больщой выигрьш во времени, что важно при анализе распределения ядер короткоживущих радионуклидов, например ядер ФЗ N( мин), образующихся из реакции 14N/14N, 15N/13N или B(l4N|X)BN и составляет не более 30 с. 1 ил. I сл ю ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ggg 0 <э сыъргр q

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(21) 3942566/24-21 (22) 07.08.85 (46) 29.02.88. Бюл. М 8 (71) Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им. С.М.Кирова (72) В.А.Рыжков (53) 621.384.6(088,8)

I (56) Ядерные реакции. Под ред.

П,М.Эндта. M. Госатомиздат, т. 1, 1962, 99-109.

Риссел Х. и Руге И. Ионная имплантация, М.: Наука, 1983, с, 178-179, (54) МИШЕННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЯДЕРНОГО АНАЛИЗА (57) Изобретение относится к области ядерной техники, а именно к технике измерения распределения радио„„SU» 13012 5

А!1 4 Н 05 Н 7/00, G 01 N 23/221 активных ядер отдачи по глубине. Цель изобретения — повышение точности и экспрессности измерений. Мишенное устройство содержит тонкую мишень ив хлористого лития, осажденную на подложку. Подложка выполнена из двух чередующихся слоев меди и алюминия, разлагающихся различными травителями. Травление подложки после облучения производят попеременно в двух травителях, каждый иэ которых нейтрален по отношению к одному из материалов. Использование устройства дает большой выигрьпп во времени, что важно при анализе распределения ядер короткоживущих радионуклидов, например ядер ФЗ N(tl/2=10 мин), образующихся иэ реакции 14N/14N, 15И/13N или В(14И,Х)В1! и составляет не более

30 с. 1 ил.

1301295

Изобретение относится к области ядерной техники, а именно к технике измерения распределений радиоактивных ядер отдачи по глубине. Так, при облучении тяжелыми ионами с эНергией l ИэВ/нуклон и более мишеней, содержащих исходный элемент, в результате ядерных реакций образуются ядра радионуклидов, вылетающие из мишени и внедряющиеся в подложку. Знание распределения радиоактивных ядер по глубине подложки позволяет производить энергетический и угловой анализ ядерных реакций, в результате ко- 15 торых и образуются эти ядра. Для анализа таких распределений необходимо иметь высокое разрешение устройства по глубине и достаточно высокую экспрессность, т.е. нужно обеспечить анализ очень тонких слоев с толщиной - 0 1 мкм с суммарными затратами времени на анализ, сравнимыми с периодом полураспада радиоактивных ядер.

Целью изобретения является повьппе- 25 ние точности и экспрессности измерений. Сущность изобретения поясняется чертежом, где приведена гистограмма распределения ядер 18F с равномерным шагом по глубине — кривая 1 — и изме-30 нение величины стравленного слоя— кривая 2.

Сущность изобретения заключается в следующем. Подложка выполнена многослойной из двух материалов, разла- 35 гающихся различными травителями, травление подложки после облучения производят попеременно в двух травителях, поочередно снимая слой за слоем. Экспрессность обеспечивается вы- 40 сокой скоростью травления, так как в одном иэ травителей полностью разлагается слой только одного иэ материалов и скорость травления (применять полирующие травители) ограничи- 45 вать нет необходимости, И, кроме того, поскольку толщина слоев задается в процессе приготовления подложки и нет необходимости контролировать после травления убыль веса подложки, это также обеспечивает экспрессность устройства. Разрешение устройства и точность задаются в процессе приготовления подложки и не зависят от условий анализа. Поэтому для предлагаемого устройства характерна экспрессность устройства с подложкой в виде стопки фольг, но значительно лучше разрешение и точность, так как подложка выполняется многослойной с толщиной отдельного слоя в десятые доли. микрона.

Мишенное устройство для ядерного анализа реализовано на примере устройства, содержащего тонкую мишень из хлористого лития, осажденную на подложку, выполненную в виде чередующихся слоев меди и алюминия. Устройство используется для анализа распределения ядер 18F, образующихся по ядерным реакциям 6,7L; (14N,рхм)187.

Подложка была приготовлена попеременным электролитическим осаждением меди и алюминия иэ растворов на толстую (до 2 мм) медную пластинку.

Средняя толщина осажденных слоев меди составляла - 0,5 мг/см, а алюминия 0,3 мг/см, так как при таком

2 соотношении толщин слои меди и алюминия примерно эквивалентны с точки зрения потерь энергии ядер отдачи

18F. !

Тонкие мишени, содержащие исходный элемент — литий, получали осаждением хлористого лития из спиртового раствора на подложку непосредственно перед облучением. Толщина мишеней О,1 мг/см

Ионы азота-14 были ускорены до энергии 12 МэВ на циклотроне. Ток ионов на подложке составлял 0,10,2 мкА, время облучения 1 ч.

Для травления медных слоев подложки была использована 56%-ная азотная кислота (HNO> .Н 0=.1:1), а для травления слоев из алюминия— соляная (HCl:Í 0 1:1),.поскольку алюминий не разлагается в азотной кислоте, а медь — в соляной. После стравливания очередного слоя остаток подложки помещают между двумя кристаллами Nal(Tl) размером ф 150 100 мм многоцелевого спектрометра — у — совпадений СЭГС 2-16 и измеряют в течение 100 с в режиме совпадений активность 18F. Вводя поправку на распад, строят зависимость остаточной активности от числа стравленных слоев, а затем дифференцированием этой зависимости находят распределение ядер

18F по глубине, На чертеже приведена гистограмма распределения с равномерным шагом по глубине кривая 1, равным толщине медных слоев (0,5 мг/cM ), поскольку потери энергии ядер 187 в алюминиевых слоях эквивалентны потерям в медных слоях. Для сравнения

1301295 было получено распределение радиоактивных ядер отдачи 18F из аналогичной мишени, содержащей литий, но осажденной на медную подложку. В этом случае травление .слоев произво5 дили в течение одинакового времени (НМО :Н 0=1:1,15 с), однако величина стравленного слоя в каждом случае была разной (кривая 2).- Величину стравленного слоя определяли взвешиванием на аналитических весах (точность 0,05 мг). Как видно из графической фигуры, распределение ядер отдачи 18F по глубине, полученное с применением предлагаемой подложки, имеет вид пика с протяженным хвостом — как это и предсказывает рас чет. В случае устройства с медной подложкой, шаг распределения по глубине неравномерный и, по-видимому, из-за неоднородного травления подлож. ки ход распределения имеет крайне неровный характер, цри сглаживании гистограммы пик будет менее выражен25 ным, чем в случае использования многослойной подложки из алюминиевых и медных слоев. Кроме того, использование предлагаемого устройства дает большой выигрыш но времени, что важно при анализе распределений ядер короткоживущих радионуклидов, например, ядер 13N (И /2=10 мин), образующихся иэ реакций 14N/140, 15N/15N или В(!4И,х )13m. Если при использова- нии устройства с медной подложкой 35 (прототип) время, затрачиваемое на стравливание одного слоя и контроль

его толщины, составляло в среднем не менее 5 мин; то при использовании данного устройства это время, необходимое только для стравливания слоя меди или алюминия, составляло не более 30 с. Это позволит получить распределения ядер и более короткоживущих радионуклидов, чем 13N, например 150 (tl/2=2 мин), 17F (67 с) и др.

Дальнейшего повышения разрешения (по

0,1 мкм) точности (+ 10X) по глубине для данного устройства можно достичь, если выполнять подложку, используя вакуумное испарение расправленных алюминия и меди с конденсацией их паров на толстой несущей подложке или электронное напыление этих материалов.

Формула изобретения

Мишенное устройство для ядерного анализа, аодержащее мишень и подложку в виде пластины, выполненную из материала, разлагающегося при химическом травлении, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и экспрессности анализа, подложка выполнена в виде чередующихся слоев двух материалов заданной толщины, каждый иэ которых нейтрален к травителю, используемому для разложения другого материала.

1301295

04.

30 ао so (а

Гпу5ина псдлаяки, мг/си

Корректор С.Черни

Техред М.Дидык

Редактор А. Бер

Заказ 775

Тираж 833 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

»» »»» »»»

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная,4