Способ имплантации радиоактивных ядер бериллия-7

 

Использование: ядерная физика, а более конкретно - способы облучения образцов и изделий заряженными частицами, предназначается для создания радиоактивной метки из имплантированных радиоактивных ядер бериллия-7, необходимой, например, для исследования износа исследуемых образцов или изделий. Сущность изобретения: производят облучение водородсодержащего, например полиэтиленового или газового конвертора ионами лития-7 с энергией з диапазоне 40-60 МэВ. Дляполучения равномерного распределения ядер бериллия-7 в имплантируемом объекте производят дискретное облучение конвертора ионами лития-7 не менее чем с двумя различными энергиями в указанном диапазоне. 2 з.п.ф-лы. 5 ил, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s G 21 К 5!00

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4843584/25: 4843585/25 (22) 29.06.90 (46) 30.08.92. Бюл. ¹ 32 (71) Институт атомной энергии им. И.В. Курчатова (72) Н.И. Веников и А.А, Оглоблин (56) Константинов И.О. Методы поверхностной активации в контроле износа и коррозии. — Изотопы в СССР, вып. 73, 1988, с. 5.

Mallory М. ef аП Tribology Studies Be

Implantation 1п à ceramic Samples, — Nucl.

Instrum and Meth В40/41, 1989, р.579. (54) СПОСОБ ИМПЛАНТАЦИИ РАДИОАКТ lBHblX ЯДЕР БЕРИЛЛИЯ-7 (57) Использование: ядерная физика, а более конкретно — способы облучения образИзобретение относится к ядерной физике, а более конкретно — к способам облучения образцов и изделий заряженными частицами, и предназначается для создания радиоактивной метки из имплантированных радиоактивных ядер бериллия-7, необходимой, например, для исследования износа исследуемых образцов или изделий.

Известен способ имплантации радиоактивных ядер (в ТоМ числе и ядер бериллия-7), заключающийся в высокотемпературной диффузии этих ядер с поверхности образца, покрытого слоем этих ядер, в глубь материала.

Недостатком этого способа является черезвычайная трудность имплантации на большую глубину, требуемую для исследований износа. а также совершенно неудовлетворительное распределение ко н це нтрации ядер бериллия-7 перпендикулярно к

„„5U„„1758676 А1 цов и изделий заряженными частицами, предназначается для создания радиоактивной метки из имплантированных радиоактивных ядер бериллия-7, необходимой, например, для исследования износа исследуемых образцов или изделий. Сущность изобретения: производят. облучение водородсодержащего, например полиэтиленового или газового конвертора ионами лития-7 с энергией в диапазоне 40 — 60 МэВ.

Для получения равномерного распределения ядер бериллия-7 в имплантируемом объекте производят дискретное облучение конвертора ионами лития-7 не менее чем с двумя различными энергиями в указанном диапазоне. 2 з.п.ф-лы. 5 ил, 1 табл. поверхности образца (экспоненциально убывающее).

Наиболее близким к предлагаемому является способ имплантации ядер бериллия7, полученных в результате облучения мишени из углерода пучком ионов азота, ускоренных в ускорителе до энергии более

240 МэВ при использовании оеакции фрагC(14N 7В

Известный способ имеет ряд недостатков. Поскольку сечения фрагментации малы (менее 10 мБарн), то коэффициент конверсии (отношение числа образованных ядер бериллия-7 одним ядром первичного пучка ускорителя при прохождении мишени-конвертора) мал и составляет не более 10

Ускоритель, требуемый для получения такой высокой энергии ионов азота (более

240 МэВ), очень дорогой (в прототипе использовался для этого уникальный сверхпроводящий циклотрон). Интенсивность

1758676 пучка ионов азота с такой энергией мала.

Все это приводит к малой производительности бериллия-7, Цель изобретения — повышение производительности, 5

Поставленная цель достигается тем, что в способе имплантации радиоактивных ядер бериллия-7 производят облучение водородсодер>кащего конвертора пучком . ионов лития-7, ускоренным до энергии 40 — 10

60 МэВ.

Кроме того, конвертор облучают пучком лития-7 дискретно не менее чем с двумя выбранными энергиями из диапазона 4060 МэВ. 15

При этом в качестве конвертора используют заполненную под давлением водородом камеру с толщиной не менее 5 мг/см при размещении имплантируемого объекта непосредственно на камере с противопо.- 20 ложной облучающему пучку стороны, На фиг. 1 показана схема реализации способа; на фиг. 2 — зависимость коэффициента конверсии от энергии Е ионов лития-7 для полиэтиленового конвертора с толщи- 25 ной 20 мг/см; на фиг. 3 — зависимость концентрационных распределений имплантированных B алюминиевые фольги ядер бериллия-7 при разных энергиях ионов лития-7 для того же конвертора; на фиг. 4 — получение 30 однородного распределения концентрации бериллия-7 в образце путем облучения полиэтиленового конвертора пучком лития-7 с двумя энергиями и разными интегралами тока (E7LI = 55 МэВ и E7LI = 45 МэВ), 35 причем при облучении с Е7! = 45 МэВ между конвертором и образцом устанавливается фольга из алюминия толщиной

18 мКм; на фиг. 5 — зависимость коэффициента конверсии от толщины газового водо- 40 родного конвертора и энергии пучка ионов лития-7.

Способ осуществляют следующим образом.

Пучок ионов лития-7, ускоренный в ус- 45 корителе 1 до энергии 40-60 МэВ в зависимости от материала конвертора и толщины выходящего из ускорителя фольгoeol окна, облучает водородсодержащий конвертор 2 с толщиной l, зависящей от материала кон- 50 вертора. При этом образуется пучок ядер бериллия-7, который имплантируется в обьект 3.

Предлагаемый способ реализован следующим образом, 55

Пучок ионов лития-7 ускорялся в циклотроне до энергий от 4 до 60 МэВ и облучал полиэтиленовый конвертор толщиной 20

2 мг/см . Пучок ядер бериллия, образующийся в конверторе по реакции Н (LI, Be), выходил из конвертора и имплантировался в стопку тонких (6 мкм) алюминиевых фольг.

Концентрация бериллия-7 в фольгах регистрировалась путем измерения гамма-излучения, вызываемого распадом бериллия-7(Е =

=478 кэВ). Измеренный коэффициент конверсии в зависимости от энергии ионов лития-7 приведен на фиг. 2, а распределение концентрации бериллия-7 в фольгах — на фиг, 3. Из этих рисунков видно, что имеется оптимальное значение энергии ионов лития-7, при котором коэффициент конверсии достигает высокого значения (более 3 10 ) для толщины полиэтиленового конвертора

2 (20 мг/см ). Обоснование интервала энергии ионов лития-7 для данного способа следует из данных табл. и фиг, 2, откуда видно, что при уходе из диапазона 40-60 МэВ коэффициент конверсии падает до 0 при снижении энергии до 35 МэВ и в 4 раза при увеличении энергии с 50 до 65 МэВ.

Форма спектра концентраций (фиг. 3) позволяет легко делать однородное распределение концентрации бериллия-7 по глубине образца путем изменения энергии ионов лития-7, облучающего конвертор, что иллюстрируется фиг. 4.

Аналогичные зависимости коэффициента конверсии от энергии ионов лития-7 и толщины конвертора получены и для газового водородного конвертора (фиг. 5).

Формула изобретения

1, Способ имплантации радиоактивных ядер бериллия-7, заключающийся в получении ядер бериллия-7 путем облучения конвертора пучком ускоренных ионов и размещении имплантируемого объекта в поле образовавшихся ядер бериллия-7, о тличающийся тем,что,сцелью повышения производительности, производят облучение водородсодержащего конвертора ионами лития-7 с энергией в диапазоне 40 — 60 МэВ.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем. что облучение конвертора производят дискретно не менее чем при двух различных энергиях из указанного диапазона.

3, Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве конвертора используют заполненную под давлением водородом камеру с толщиной не менее

5 мг/см и имплантируемый объект размещают непосредственно на камере с противоположной облучающему пучку стороны.

1758676

60

40

35

2,7 10

3,7 10

1,3 10

Чго

440

Энергия ионов лития — 7, МэВ

Коэффициент конве сии

1,7 10 0,95 10

175867 га в 404

Б 4C . М 43

240

А/г.5

Составитель К. Кононов

Редактор А. Маковская Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Т. Вашкович

Заказ 3062 Тираж Подписное

R! 1ИИПИ!-:к дарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

А о в

4ЧО (4/),