Способ измерения потока частиц в активационном анализе

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИА ЛИСТ ИЧЕСНИХ

1 ЕСПУБЛИК

А1 (19) (Н) (51) 4 G 01 N 23/221

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

3у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ И,."

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ а,,„ /, Н (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТОКА ЧАСТИЦ

В АКТИВАЦИОННОМ АНАЛИЗЕ (57) Изобретение относится к методам (21) 4024709/31-25 (22) 19.02.86 (46) 30.04.88 ° Бюл. 1(16 (71) Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им. С. М. Кирова (72) В. А. Рыжков и А. Н. Обливанцев (53) 539.17(088.8) (56) Люк К.Л, Юан, By Цзянь-Сюн.

Измерение характеристик ядерных реакций и пучков частиц. M.: Мир, 1965, с. 166-180.

Вайвадс Я. К. Автореф. дисс, на соиск. степ. канд. физ,-мат. наук.

Свердловск, 1979, с. 8-9. измерения потоков частиц в ядернофизиЧеских методах контроля состава вещества, например в активационном анализе на заряженных частицах. Целью изобретения является упрощение процесса измерения потока частиц и повышение точности результатов анализа. Для этого в способе, включающем облучение устанавливаемого перед пробой "тонкого" монитора и измерение наведенной активности радионуклида, образующегося из исходного элемента монитора, за монитором помещают

"чистую фольгу, О величине потока частиц судят по активности ядер радионуклида, внедрившихся из монитора в фольгу за счет энергии ядерного превращения. Толщина мониторов выбирается не менее максиального пробега ядер радионуклида в веществе монитора °

1 ил.

1392471

Изобретение относится к технике измерений пучков частиц в ядерно-физических методах контроля состава вещества и может найти применение, например, в активационном анализе на заряженных частицах при определении элементов по средне- и короткожинущим радионуклидам.

Целью изобретения является упроще- Ip ние и повьппенне точности измерения потока частиц.

На чертеже изображена схема, поясняющая сущность предлагаемого способа.

Сформированный в ускорителе 1 пучок ускоренных ионов 2 бомбардирует тонкий монитор 3 (толщиной о ), нанесенный на несущую подложку 4 с ее задней (по направлению к пучку) стороны, а образованные в результате ядерной 2р реакции из исходного элемента ядра радионуклида 5 за счет энергии ядерного превращения вылетают из тонкого слоя монитора и внедряются в чистую" фольгу 6, служащую коллектором радио- 25 активных ядер отдачи (РЯО), по активности которой и судят о величине потока. Поскольку масса РЯО значительно больше массы бомбардирующих частиц, то все РЯО целиком поглощаются фоль- 3Р гой-коллектором, а ионы, теряя часть своей энергии, проходят через нее и бомбардируют пробу 7, возбуждая ядерные реакции, используемые для определения примесей элементов. Так как пробег РЯО значительно меньше, чем пробег ионов, и состанляет, как правило, О,l 2 мкм, то лишь малая часть образованных в материале монитора радиоактивных ядер вылетит из него 4р и внедрится в фольгу-коллектор, поэтому активность фольги-коллектора можно измерять, располагая всю фольгу вплотную к детектору, т.е. в оптимальной геометрии измерения. Для се- 45 рии анализов можно использовать один и тот же монитор, меняют от анализа к анализу только коллектор РЯО. Это, кроме повышения точности, дает и уменьшение радиационной опасности. 5р

Поскольку толщина монитора мала, то даже если и возникает необходимость смены монитора, то ошибка эа счет неодинаковой толщины мониторов пренебрежительно мала, так как на энергию 5 бомбардирующих ионов такая малая погрешность по толщине (доли мкм) практически не оказывает влияния, а толщина слоя монитора, иэ которого нылетают РЯО (и, следовательно, число вылетевших РЯО), постоянна, поскольку определяется энергией РЯО, определяемой энергией бомбардирующих частиц.

Возможность использования несамоподдержинающихся (наиесенных) мониторов обусловливает широкий выбор исходных веществ, которые можно напылить (осадить) на несущие подложки (фольги).

Поэтому нетрудно найти исходное вещество, содержащее элемент, из которого образуется аналитический радионуклид или радионуклид с периодом полураспада, близким к Т„ аналитического радионуклида.

II р и м е р. Энергия протонов, ускоряемых на циклотроне, состанляла

10,7 МэВ, ток пучка 1 мкА, продолжительность облучения 20 мин. Мониторхромированная медная фольга (толщина исходной фольги 20 мкм). Хром выбран н качестве исходного элемента по той причине, что период полураспада образующегося Mn T, 52м — 21,3 мин близок Тп2 аналитического радионуклида С (20,4 мин), что должно снизить погрешность анализа за счет неравномерности облучения во времени. Высокая энергия -линии

52м

Мп Е1 = 1434 кэВ позволяет устранить фон мешающих радионуклидов с низкоэнергетичными Г -линиями, образующихся иэ примесей, содержащихся в фольге-коллекторе РЯО Мп (в первую очередь газообразующих — С, N, 0).

Толщина собственно монитора (хромированного слоя) составляла 1,5 мкм, что больше максимального пробега ядер отдачи Мп н кроме при энергии

52м протонов Е = 9,1 Мэ — энергия протонов, выведенных на воздух и прошедших через медную подложку (фольга толщиной 20 мкм). В качестве коллектора

52m„ ядер отдачи Мп использовали тон-„ кую алюминиевую фольгу с толщиной около 5 мкм, достаточной для полного поглошения всех РЯО Мп. Фольга52 m коллектор помещена вплотную к хромированному слою фольги-монитора, который, н свою очередь, был расположен с обратной стороны медной подложки по отношению к направлению пучка протонов.

Измерение у -активности ядер Мп, ннедрившихсн в фольгу-коллектор, производили 1 -спектрометром полного

1392471

Составитель А. Сильнов

Редактор А. Лежнина Техред И.Верес Корректор В. Бутяга

Заказ 1887/49 Тираж 847 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 поглощения с кристаллом N6I(Tl)

4 63х63 мм. Импульсы с детектора по/ ступали на анализатор типа I„P 4840, дискриминатор которого был настроен на -пик Мп с E = 1434 кэВ, а

3 информация с дискриминатора выводилась на пересчетную схему типа

Ф5041. Загрузка детектора от низкоэнергетичных $ -линий, в частности 10 от аннигилляционного -пика 511 кэВ, образованного, в основном, за счет активации газообразующих примесей (С, N, О), содержащихся в Al-фольге, :невелика (10 имп./с) и не ограничивает величины потока протонов, Активность . Mn в -пике 1434 кэВ достаточиа для обеспечения статистической точности не хуже 1Х (104

10 имп. за время измерения 100 — 20

300 с) при измерении вплотную к торцу детектора.

Формула и з обретения

Способ измерения потока частиц в активационном анализе, включающий облучение монитора, установленного перед пробой, и измерение наведенной активности радионуклида, образующегося из исходного элемента монитора, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса измерения потока и повьпиения точности результатов анализа, за монитором помещают фольгу, в которую за счет энергии ядерного превращения из монитора внедряют радиоактивные ядра, отдачи, и по их активности определяют наведенную активность радионуклида, образующегося из исходного элемента монитора, при этом толщину монитора выбирают не менее максимального пробега ядер отдачи радионуклида в веществе монитора.