СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРИТИЕВОГО ИСТОЧНИКА β-ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК G21G4/04 

Изобретение относится к области ядерной физики, в частности к способам изготовления тритиевых источников β-излучения с защитным покрытием, которые могут быть использованы в различных радиоизотопных приборах.

Известен способ изготовления тритиевых мишеней с покрытием для нейтронных ламп [патент США N 3640597, кл. 316-10, опубл. 08.02.72]. Способ предусматривает насыщение тритием слоя активного металла с последующим формированием защитной пленки путем нагрева мишени в среде кислорода, азота, хлора или другого газа, способного реагировать с поверхностью активного металла.

Главным недостатком способа является то, что при формировании защитной пленки при реакции газов с тритидом металла выделяется тритий. Кроме того, оксиды используемых металлов (титана, циркония, иттрия, и других) не обладают прочностью, необходимой для защитной пленки источника β-излучения.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления тритиевого источника начальной ионизации [патент США N 3705319, кл. 313-54, опубл. 05.12.72] (прототип). По этому способу на подложку напыляется слой активного металла (титан или иттрий) и производится его насыщение тритием. После этого поверхностный слой тритида активного металла подвергают "старению" (окисляют) путем выдерживания в атмосфере кислорода и затем покрывают защитным слоем из двуокиси кремния. Нанесение этого покрытия проводят путем термического распыления моноокиси кремния в среде кислорода при давлении порядка 10^-4 Торр. Наличие кислорода приводит к окислению распыляемой моноокиси кремния до двуокиси кремния и последняя оседает на поверхности источника, образуя защитное покрытие.

Недостатком способа является выделение трития при переведении поверхностного слоя тритида активного металла в окисел и снижение прочности сцепления защитного покрытия с источником в связи с тем, что защитное покрытие осаждается поверх окисленного слоя тритида.

Кроме того, во время осаждения защитного покрытия в среде кислорода, десорбирующийся тритий реагирует с кислородом, образуя тритиевую воду T₂O, которая представляет значительно большую радиационную опасность, нежели газообразный тритий.

Задачей изобретения является повышение качества источников, уменьшение радиационной опасности при их изготовлении и снижение их себестоимости.

Указанная цель достигается тем, что по способу изготовления тритиевого источника β-излучения, включающему напыление титана на подложку, насыщение титана тритием и нанесение защитного покрытия, защитное покрытие из двуокиси кремния наносят сразу после напыления пленки титана и насыщение тритием ведут через пленку двуокиси кремния. Нанесение двуокиси кремния сразу после нанесения титана позволяет исключить потенциально опасную технологическую стадию нанесения защитной пленки путем напыления моноокиси кремния в окислительной среде на слой тритида титана, а также устранить связанные с этим потери трития за счет десорбции его из источников при "созревании" (окислении) поверхности тритида титана перед напылением защитного покрытия.

Нанесение защитной пленки двуокиси кремния заданной толщины до операции насыщения источников тритием позволяет заранее визуально проконтролировать качество защитного покрытия, отсортировать заготовки и использовать для насыщения тритием только качественные образцы. При этом выход готовых источников, удовлетворяющих нормативным требованиям, возрастает до 95 - 98% и повышается надежность изделий.

Пример. Была изготовлена партия из 60 тритиевых источников на молибденовой подложке 10х10 мм, толщиной 0,3 мм. После обработки подложек (обезжиривание, травление и сушка) на них методом термического распыления напылялся слой титана, а поверх него методом высокочастотного распыления наносился защитный слой двуокиси кремния. После визуального осмотра и отбраковки подложки переносились в установку насыщения. Цикл насыщения титана тритием состоял в следующем. Пакет подложек вакуумировался до давления 2•10^-5 Торр. После обезгаживания при 300^oC производился напуск трития и продолжался нагрев пакета до 500^oC. Затем пакет охлаждался до 300^oC и удалялся остаточный тритий. После охлаждения до 45^oC источники извлекались из установки. Для сравнения была изготовлена партия источников по известному способу. Результаты измерения параметров полученных источников приведены в таблице.

Как видно из таблицы, предлагаемый способ позволяет получить источники, превосходящие по основным параметрам источники, полученные по известному способу.

Использование предлагаемого способа изготовления тритиевых источников β-излучения позволяет получить по сравнению с известным способом следующие преимущества:
- улучшение качества источников в результате улучшения параметров защитного покрытия, уменьшения десорбционного потока и снижения поверхностной загрязненности;
- уменьшение радиационной опасности процесса изготовления источников вследствие устранения стадии окисления поверхности тритида титана и исключения возможности образования тритиевой воды;
- снижение себестоимости источников вследствие упрощения технологии их изготовления и увеличения выхода годных до 98%.

Сущность изобретения: на металлическую подложку напыляется слой титана, наносится защитное покрытие из двуокиси кремния методом высокочастотного распыления на пленку титана и проводят насыщение тритием через защитное покрытие. Преимуществами изобретения являются улучшение качества источников в результате улучшения параметров защитного покрытия, уменьшение десорбционного потока, снижение поверхностной загрязненности, уменьшение радиационной опасности процесса изготовления источников, упрощение технологии изготовления. 1 табл.

Способ изготовления тритиевого источника β-излучения, включающий напыление пленки активного металла, например титана, на подложку, насыщение его тритием и нанесение защитного покрытия из двуокиси кремния, отличающийся тем, что защитное покрытие из двуокиси кремния наносят сразу после напыления пленки активного металла и насыщение тритием ведут через пленку двуокиси кремния.