Способ изготовления нейтронных коллиматоров Советский патент 1983 года по МПК G21K1/02 

сд

4

00

ее ел Изобретение относится к технике физических исследований с помощью пучков тепловых нейтронов, а именно к способам изготовления многощелевых (соллеровских) нейтронных коллиматоров. Для того чтобы получить малую расходимость пучка при большом сечейии, обычно при проведении нейтронофизического эксперимента применяются так называемые многощелевые (или соллеровские) коллиматоры. Эти устройства представляют набор (стопку) плоскопараллельных поглощающих Нейтроны мембран (пластин), разделенных дистанционирующими прокладками так, чтобы между мембранами остался воздушный промежуток. Весь набор зажимается между двумя толстыми боковыми пластинами, которые обеспечивают необходимую жесткость конструкции. Качество коллиматора, или его поглощающая способность, тем выше, чем меньше поглощающего материала в пучке, т. е. чем меньше эффективная толщина мембраны. Эта величина, кроме собственной толщины мембраны и поглощающего слоя (если он есть), в сильной степени зависит от волнистости поверхности, особенно на свободных краях. Таким образом, при изготовлении многощелевых коллиматоров необходимо получить наименьшую эффективную толщину мембраны и исключить волнистость за счет натяжения мембран. Малая эффективная толщина мембраны особенно важна для малогабаритных коллиматоров, когда расстояние между мембранами мало (порядка 1 мм и менее). Обычно в таких случаях используются натягиваемые мембраны из тонких пленок или металлической фольги. При изготовлении натягиваемых мембран из тонких пленок или фольги пленку фиксируют на жесткой рамке, натягивают, затем наносят поглощающий слой. Натяжение мембран можно осуществить механическим способом. Например, в случае использования мембран из майларовой пленки их предварительно натягивают и в натянутом состоянии фиксируют На рамки, а затем покрывают слоем поглощающего вещества 1. Однако этот способ весьма трудоемок и малотехнологичен. Натяжение мембран может быть обеспечено конструкцией, но при этом невозможно изготовить достаточно малогабаритные коллиматоры, поскольку необходимо место для размещения натягивающего устройства. Известные способы изготовления мембран с механическим натяжением не обеспечивают достаточно высокой плоскостности 2. Известны способы изготовления мембран, при реализации которых для натяжения мембран используют физические свойства материалов, например различные коэффициенты термического расщирения материала поддерживающих боковых пластин и материала мембраны. Коллиматоры собирают в жидком азоте, а затем отогревают до комнатной температуры, в результате чего мембраны самонатягиваются 3. Способы практически пригодны лишь для изготовления единичных экземпляров, поскольку различие коэффициентов термического расширения очень мало и требуется исключительная точность сборки. Наиболее близким техническим рещением к предложенному является способ изготовления нейтронных коллиматоров, заключающийся в смачивании с помощью лака пленок из авиамодельной бумаги, фиксации этих пленок на жестких рамках, высушивании пленок для их самонатяжения, нанесении поглошающего покрытия, дополнительном Натяжении пленок и сборке рамок с пленками 4. Основным недостатком известного способа является его многостадийность. Кроме того, необходимость нанесения лака и поглощающего слоя приводят к увел-ичению толщины пленки, что снижает эффективность коллиматора. Цель изобретения заключается в том. чтобы упростить способ и. повысить качество получаемых коллиматоров. Поставленная цель достигается тем, что при изготовлении нейтронных коллиматоров способом, заключающимся в смачивании пленок, фиксации смоченных пленок на жестких рамках, высушивании пленок для их самонатяжения, нанесении поглощающего покрытия и сборке рамок с пленками в многощелевом коллиматоре, производят смачивание целлофановых пленок в насыщенном водном растворе нитрата гадолиния с добавками поливинилацетатной эмульСпособ реализуют следующим образом. Вырезанные из целлофановой пленки мембраны вьсмачиваются некоторое время (не более 5 мин) в водном насыщенном растворе нитрата гадолиния - вещества, сильно поглощающего нейтроны. Затем мокрую пленку фиксируют на жесткой рамке и высущивают. При высыхании пленка сильно натягивается, что обеспечивает ей отличные поглощающие свойства. Целлофановая пленка в качестве материала для мембран предпочтительнее бумаги, так как обладает больщей усадкой и потому лучше натягивается при высыхании; и кроме того, она значительно тоньше. Вымачивание пленки в водном насыщенном растворе вещества, хорошо поглощающего нейтроны, значительно упрощает технологию изготовления мембран, так как отпадают операции нанесения на пленку лака и поглощающей краски и дополнительно механического натягивания мембран за счет большей усадки целлофановой пленки. Кроме того, клеящие свойства раствора, полученные за счет добавления поливинилацетатной эмульсии (ПВА), делают не34

Нужной операцию нанесения клея при фик-устройств на нейтронном пучке показали

сации пленки.его высокую эффективность.

По предлагаемой технологии изготовленыТаким образом, предлагаемый способ

два коллиматора с габаритами 210 80 изготовления самонатягивающихся мембран

Х20 мм. Использованы 10 мембран из упако-для коллиматоров зничительно проще извочной целлофановой пленки толщиной5 вестного способа и позволяет получить плос0,03 мм с зазором 0,85 мм, что обеспечиваеткие коллиматоры, обладающие высокой

| асходимость 18 угл. мин. Испытанияэффективностью.

1054835

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НЕЙТРОННЫХ КОЛЛИМАТОРОВ, ЗАКЛЮЧАЮЩИЙСЯ В СМАЧИВАНИИ ПЛЕНОК, фиксации смоченных пленок на жестких рамках, высушивании пленок для их самонатяжения, нанесении поглощающего покрытия и сборке рамок с пленками в многощелевой коллиматор, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа и повыше ния качества получаемых коллиматоров, производят смачивание целлофановых пленок в насыщенном водном растворе нитрата гадолиния с добавками поливинилацетатной эмульсии. СО