Мишенное устройство для ядерного анализа Советский патент 1988 года по МПК H05H7/00 G01N23/22 

Изобретение относится к области ядерной техники, а именно к технике измерения распределений радиоактивных ядер отдачи по глубине. Так, при облучении тяжелыми ионами с энергией 1 МэВ/нуклон и более мишеней, содержащих исходньй элемент, в результате ядерных реакций образуются ядра радионуклидов, вылетающие из ми- ю шени и внедряющиеся в подложку. Знание распределения радиоактивных ядер по глубине подложки позволяет производить энергетический и угловой анализ ядерных реакций, в результате торых и образуются эти ядра. Для анализа таких распределений необходимо иметь высокое разрешение устройства по глубине и достаточно высокую экс- прессность, т.е. нужно обеспечить 20 анализ очень тонких слоев с толщиной « О, мкм с суммарными затратами времени на анализ, сравнимыми с периодом полураспада радиоактивнь1х ядер.

Целью изобретения является повьппе-25 ние точности и экспрессноети измерений. Сущность изобретения поясняется чертежом, где приведена гистограмма распределения ядер 18F с равномерным

подложка выполняется многослойной с толщиной отдельного слоя в десятые доли, микрона.

Мишенное устройство для ядерного анализа реализовано на примере устройства, содержащего тонкую мишень из хлористого лития, осажденную на подложку, выполненную в виде череду ющихся слоев меди и алюминия. Устройство используется для анализа ра пределения ядер 18F, образующихся п ядерным реакциям 6,7Lj (14К,рхм)18F

Подложка была приготовлена попеременным электролитическим осаждени ем меди и алюминия из растворов на толстую {до 2 мм) медную пластинку. Средняя толщина осажденных слоев ме ди составляла ,5 мг/см, а алюми ния 0,3 мг/см, так как при таком соотношении толщин слои меди и алюминия примерно эквивалентны с точки зрения потерь энергии ядер отдачи 18F.

Тонкие мишени, содержащие исходный элемент - литий, получали осажд нием хлористого лития из спиртового раствора на подложку непосредственI

шагом по глубине - кривая 1 - и изме- ,„ ° облучением. Толщина мише ней 0,1 мг/см .

нение величины кривая 2.

стравленного слоя Ионы азота-14 были ускорены до энергии 12 МэВ на циклотроне. Ток ионов на подложке составлял 0,1- 0,2 мкА, время облучения 1ч.

Сущность изобретения заключается в следующем. Подложка выполнена многослойной из двух материалов, разлагающихся различными травителями, травление подложки после облучения производят попеременно в двзос трави- телях, поочередно снимая слой за сло

ем. Экспрессность обеспечивается высокой скоростью травления, так как в одном из травителей полностью разлагается слой только одного из материалов и скорость травления (применять полирующие травители) ограничи- вать нет необходимости. И, кроме того, поскольку толщина слоев задается в процессе приготовления подложки и нет необходимости контролировать после травления убыль веса подложки, это также обеспечивает экспрессность устройства. Разрешение устройства и точность задаются в процессе приготовления подложки и не зависят от условий анализа. Поэтому дан предла- гаемого устройства характерна экспрессность устройства с подложкой в виде стопки фольг, но значительно лучше разрешение и точность, так как

подложка выполняется многослойной с толщиной отдельного слоя в десятые доли, микрона.

Мишенное устройство для ядерного анализа реализовано на примере устройства, содержащего тонкую мишень из хлористого лития, осажденную на подложку, выполненную в виде чередующихся слоев меди и алюминия. Устройство используется для анализа распределения ядер 18F, образующихся по ядерным реакциям 6,7Lj (14К,рхм)18F.

Подложка была приготовлена попеременным электролитическим осаждением меди и алюминия из растворов на толстую {до 2 мм) медную пластинку. Средняя толщина осажденных слоев меди составляла ,5 мг/см, а алюминия 0,3 мг/см, так как при таком соотношении толщин слои меди и алюминия примерно эквивалентны с точки зрения потерь энергии ядер отдачи 18F.

Тонкие мишени, содержащие исходный элемент - литий, получали осаждением хлористого лития из спиртового раствора на подложку непосредственI

5

0

5 Q

Ионы азота-14 были ускорены до энергии 12 МэВ на циклотроне. Ток ионов на подложке составлял 0,1- 0,2 мкА, время облучения 1ч.

Для травления медных слоев подложки- быпа использована 56%-ная азотная кислота (HNO ), а для травления слоев из алюминия - соляная (НС1:Н20«1:1),.поскольку алюминий не разлагается в азотной кислоте, а медь - в соляной. После стравливания очередного слоя остаток подложки помещают между двумя кристаллами Nal(Tl) размером 9 150-100 мм многоцелевого спектрометра у - - совпадений СЭГС 2-16 и измеряют в течение 100 с в режиме совпадений активность 18F. Вводя поправку на распад, строят зависимость остаточной активности от числа стравленньк слоев, а затем дифференцированием этой зависимости находят распределение ядер 18F по глубине. На чертеже приведена гистограмма распределения с равномерным шагом по глубине кривая I, равным толщине медных слоев 0,5 мг/см), поскольку потери энергии ядер 18F в алюминиевых слоях эквивалентны потерям в медных слоях. Для сравнения

было получено распределение радиоактивных ядер отдачи 18F из аналогичной мишени, содержащей литий, но осажденной на медную подложку, В этом случае травление слоев производили в течение одинакового времени (НКО,,15 с), однако величина стравленного слоя в каждом случае была разной (кривая 2). Величину стравленного слоя определяли взвешиванием на аналитических весах (точность 0,05 мг). Как видно из графической фигуры, распределение ядер отдачи 18F по глубине, полученное с применением предлагаемой подложки, имеет вид пика с протяженным хвостом - как это и предсказывает рас - .чет В случае устройства с медной подложкой, шаг распределения по глубине неравномерный и, по-видимому, из-за неоднородного травления подложки ход распределения имеет крайне неровный характер, цри сглаживании гистограммы пик будет менее выраженным, чем в случае использования многослойной подложки из алюминиевых и медных слоев. Кроме того, использование предлагаемого устройства дает большой выигрьт по времени, что важно при анализе распределений ядер короткоживущих радионуклидов, например, ядер 13Н ( мин), образующихся из реакций 14N/1AN, i5H/15N или В(14N,x)13N. Если йри использовании устройства с медной подложкой

12954

(прототип) время, затрачиваемое на стравливание одного слоя и контроль его толщины, составляло в среднем не менее 5 мин то при использовании данного устройства это время, необходимое только для стравливания слоя меди или алюминия, составляло не более 30 с. Это позволит получить распределения ядер и более короткоживущих радионуклидов, чем 13N, например 150 ( мин), 17-F (67 с) и др. Дальнейшего повьшения разрешения (по 0,1 мкм) точности (±10%) по глубине для данного устройства можно достичь, если выполнять подложку, используя вакуумное испарение расправленных алюминия и меди с конденсацией их па- рав на толстой несзгщей подложке или электронное напыление этих матери- алов.

10

5

20

Формула изобретения

Мишенное устройство для ядерного анализа, содержащее мишень и подложку в виде пластины, вьтолненную из материала, разлагающегося при химическом травлении, отличаю- щ е.е с я тем что, с целью повышения точности и экспрессности анализа, подложка выполнена в виде чередующихся слоев двух материалов заданной толщины,каждый из которых нейтрален к травителю, используемому для разложения другого материала.

N.omH.ed.

О

W

20 и

Вер

Техред М Дидык

Корректор

Тираж 833Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

.0

5,0

б.О

Глубина поЬло пнц.,иг1см

Корректор С.Черни

Изобретение относится к области ядерной техники, а именно к технике измерения распределения радиоактивных ядер отдачи по глубине.Цель изобретения - повышение точности и экспрессности измерений. Мишенное устройство содержит тонкую мишень из хлористого лития, осазкденную на подложку. Подложка вьтолнена из двух чередующихся слоев меди и алюминия, разлагающихся различными травителя- ми. Травление подложки после облучения производят попеременно в двух травителях, каждый из которых нейтрален по отношению к одному из материалов. Использование устройства дает больщой выигрьш во времени, что важно при анализе распределения ядер короткоживущих радионуклидов, например ядер ФЗ N( мин), образующихся из реакции 14N/14N, 15N/13N или B(l4N|X)BN и составляет не более 30 с. 1 ил. I сл ю ел