Устройство для создания радиоактивных алмазных индикаторов Советский патент 1988 года по МПК G21H5/00 

11 Изобретение относится к области ядерной техники, связанной с использованием излучений, и предназначено для получения радиоактивных алмазных индикаторов с целью использования их для контроля технологических процессо извлечения алмазов из руды на обогатительных фабриках. Известен способ создания радиоактивньк алмазных индикаторов, по которому в поверхности алмаза сверлится тем или иным способом отверстие (например лучом лазера) и в нем располагается радиоактивная метка. Однако при использовании такого способа происходит механическое.повреждение алмаза, нарушаются его поверхностные физико-химические свойства. Кроме того, этот способ не поз воляет автоматизировать процесс из готовления радиоактивных алмазных ин дикаторов . Наиболее близким техническим реше нием той же задачи является устройст во для создания радиоактивных а.пмазных индикаторов, содержащее источник радиоактивных ионов, включающий в себя электронную пушку, распыляемую электрическим пучком мишень из радио активного материала, фокусирующую систему и образец, представляющий со бой алмаз, из которого изготавливается индикатор. Источник ионов может иметь различ ные конструкции и его работа может быть основана на разных принципах. Например, для получения радиоактивны ионов могут быть использованы источНИКИ типа дуаплазматрон или триплазматрон, а также i/онный источник с электронным нагревом рабочего вещества (т .е. материала из которого получаются внедряемые- в образец ионы состоящий из электронной пуитки, используемой для получения пучка ускоренных электронов, и ра.спыляемой электронным пучком радиоактивной мишени. Известное устройство имеет ряд не достатков . Главным из них является сложность и громоздкость устройства, поскольку оно включает в себя систему высоковольтного питания, соответствующие высоковольтные вводы в уско рительную камеру, систему разделител ных трансформаторов и другие элемент связанные с развязкой высокого напря 7 питания установки и жения с системой ее корпусом. Кроме этого, в случае применения известного устройства для нанесения радиоактивных меток ка алмазы, большинство которых является изоляторами или слабой проводимостью, необходимо применение дополнительного устройства для снятия объемного заряда, возникающего на имплантируемом алмазе за счет накопления заряда от внедряемых ионов. В результате накопления объемного заряда возникает тормозящее электрическое поле, которое снижает энергию имплантируемых ионов, приводит к их рассеянию и соответственно к понижению точности нанесения радиоактивных меток и к загрязнений) радиоактивностью деталей установки для имплаНтацди. Обычно для исключения влияния эффектов, связанных с влиянием на процесс имплантации ионов в изоляторы и применяют различные полупроводники, методы и устройства. Например, в ряде случаев для этих целей используется напыление тонкой металлической пленки или сетки на легируемый объект, по которым создаваемый ионами заряд стекает на корпус установки. Все эти способы требуют дополнительного оборудования, что усложняет устройство для имплантации радиоактивных ионов. Целью настоящего изобретения является сни :ение радиационного загрязнения установки, повышение точности нанесения радиоактивных меток и упрощение установки. Поставленная цель достигается тем, что, устройство для создания радио-, активных алмазных индикаторов, содержащее источник радиоактивных ионов, включающий в себя электронную пушку, распыляемую электронным пучком мишень из радиоактивного материала, фокусирующую систему и образец, представляющий собой алмаз, из которого изготавливается индикатор, дополнительно содержит отклоняющий магнит с системой переключения полярности питающего напряжения, расположенный так, что напра)зление его магнитного поля перпендикулярно к плоскости, в которой расположены центр распьшяемой мишени, ось электронной пушки и точка нанесения радиоактивной метки на алмазе, при этом распыляемая мишень и образец вынесения за пределы поля, отклоняющего магнита и расположены на оси, перпендикулярной к оси электронной пушки, и электроскоп, расположенньй на изоляторе, выполненном из материала с малыми токами утечки, и соединенный через усилитель сигнала и пороговую схему с системой переключения полярности питающего напряжения отклоняющего магнита. На чертеже представлена схема уст ройства. В устройстве для создания радиоактивных алмазных индикаторов в вакуумной камере 1 расположены электронная пушка 2, полюса 3 отклоняю-щего магнита, алмаз 4, изолятор 5, распыляемая радиоактивная мишень 6, фокусирующая мишень 7, электроскоп 8, соединенный с входом усилителя сигнала 9, выход каторого соединен с входом пороговой схемы 10, выход которой подклю«; ен к управляющему входу схемы питания отклоняющего магнита 11, соединенной с катушками электромагнита 12. Устройство работает следующим образом. Пучок электронов из электронной: пушки 2, отклоняется полем, созданным между полюсами 3 отклоняющего магнита, и попадает на легируемый алмаз 4, который укреплен на изоляторе 5. Под действием пучка эле-, ктронов на алмазе создается отри, дательный заряд, величина которого регистрируется электроскопом 8, сиг нал, с которого усиливается с помощь усилителя 9. При достижении определенной величины заряда на алмазе (п лучении заданного ускоряющего потен Щ1ала радиоактивных ионов) срабатывает пороговая схема IО и вьщает сигнал на управляющий вход схемы пи тания отклоняющего магнита 11, кото рая изменяет полярность питающего напряжения катушек электромагнита 1 В результате изменяется направление магнитного поля, и электронный пучок отклоняется в противоположную сторо ну, - попадает на радиоактивную мишень 6 и распыляет ее. Образующиеся при этом ионы движутся в электрическом поле, создаваемом объемным зарядом, накопленном на алмазе, ускор ются в этом поле и вбиваются в ту т ку на алмазе, где электронным пучко создан отрицательньй заряд. Ионы, вбиваемые в поверхность алмаза, компенсируют накопленный заряд, поэтому путем изменения величины тока электронного пучка и времени накопления заряда можно регулировать дозу внедряемых радиоактивных ионов. Путем изменения напряжения на фокусирующей мишени 7 можно получить на образце малые сечения пучка внедряемых ионов, что позволяет наносить радиоактивные метки на алмазы с небольшими размерами (порядка одногодвух миллиметров и менее). Это даёт возм9жность применять метод радиоактивных индикаторов для контроля про- цессов извлечения алмазов мелких классов, что не удается достичь при других способах индикаторного контроля. При этом для исключения влияния отклоняющего магнита на размеры ионного пучка необходимо, чтобы он проходил ускоряющий промежуток между распьшяемой мишенью 6 и легируемым алмазом 4 вне магнитного поля. Оптимальным вариантом расположения элементов устройства является случай, когда распыляемая мишень и образец выносятся за пределы поля отклоняющего магнита и расположены на оси,, перпендикулярной к направлению оси электронной пушки. В этом случае, изменяя напряженность магнитного поля отклоняющего магнита, можно подобрать такую кривизну траектории электронного пучка, при которой в случае изменения полярности питающего напряжения магнита электронный пучок будет попадать на распыляемую мишень и легируемый радио-активным изотопом алмаз. Для обеспечения высокого пробивного напряжения между алмазом 4 и распьшяемой мишенью 6, снижение рас сеяния ионов и электронов вакуум в 1 до/исен не хуже чем камере ( мм рт.ст. Токи утечки изолятора, на котором укреплен алмаз, должны быть достаточно малыми, ЧТ00Ы потенциал, созданный электронным пзгчком на алмазе, сохранялся во время переключения магнита и распыления радиоактивной мишени . Предлагаемое устройство обладает следующими преимуществами перед прототипом. малые загрязнения радиоактивным изотопом деталей установки, посколь

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ АЛМАЗНЫХ ИНДИКАТОРОВ, содержащее источник радиоактивных ионов, включающий в себя электронную пушку, распыляемую электронным пучком мишень из радиоактивного материала, фокусирующую систему и образец, представляющий собой алмаз, из которого изготавливается индикатор, отличающееся тем, что, с целью снижения радиационного загрязнения установки, повышения точности нанесения радиоактивных меток и упрощения установки, устройство дополнительно содержит отклоняющий магнит с системой переключения полярности питающего напряжения, расположенный так, -что направление -его магнитного поля перпендикулярно к плоскости, в которой расположены центр распыляемой мищени, ось электронной пушки и точка нанесения радиоактивной метки на алмазе, при этом распыляемая мищень и образец вьшесены за пределы поля отклоняющего магнита и расположены на оси, перпецдикулярСО ной к.оси электронной пушки, и .электроскоп, расположенный на изоляторе, выполненном- из материала с мальми токами утечки, и соединенный через усилитель сигнала и пороговую схему с системой переключения полярности питающего напряжения отклонякмцего о магнита. ф со со 1