Способ измерения потока частиц в активационном анализе Советский патент 1988 года по МПК G01N23/221 

(21)А024709/31-25

(22)19.02.86

(46) 30.04.88. Бюл. № 16

(71)Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском поли- техничерком институте им. С. М. Кирова

(72)В. А. РьЕКков и А. И. Обливан- цев

С53) 539.17(088.8)

(56)Люк К.Л, Юан, By Цзянь-Сюн. Измерение характеристик ядерных реакций и пучков частиц. М.: Мир, 1965, с. 166-180.

Вайвадс Я. К. Автореф. дисс. на соиск. степ. канд. физ.-мат. наук. Свердловск, 1979, с. 8-9.

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТОКА ЧАСТИЦ В АКТИВАЦИОННОМ АНАЛИЗЕ

(57)Изобретение относится к методам

измерения потоков частиц в ядерно- физиЧеских методах контроля состава вещества, например в активационном анализе на заряженных частицах. Целью изобретения является упрощение процесса измерения потока частиц и повышение точности результатов анализа. Для этого в способе, включающем облучение устанавливаемого перед пробой тонкого монитора и измерение наведенной активности радионуклида, образующегося из исходного элемента монитора, за монитором помеп;ают чистую фольгу. О величине потока частиц судят по активности ядер радионуклида, внедривщихся из монитора в фольгу за счет энергии ядерного превращения. Толщина мониторов выбирается не менее максиального пробега ядер радионуклида в веществе монитора. 1 ил.

«

СЛ С

Изобретение относится к технике измерений пучков частиц в ядерно-физических методах контроля состава вещества и может найти применение, например, в активационном анализе на заряженных частицах при определении элементов по средне- и короткоживу- щим радионуклидам.

летают РЯО (и, следовательно, число вылетевших РЯО), постоянна, поскольк определяется энергией РЯО, определяе мой энергией бомбардирукяцих частиц. Возможность использования несамоподдерживающихся (нанесенных) мониторов обусловливает широкий выбор исходных веществ, которые можно напылить (оса

Целью изобретения является упроще- ю Дить) на несущие подложки (фольги).

2A712

летают РЯО (и, следовательно, число вылетевших РЯО), постоянна, поскольку определяется энергией РЯО, определяемой энергией бомбардирукяцих частиц. Возможность использования несамоподдерживающихся (нанесенных) мониторов обусловливает широкий выбор исходных веществ, которые можно напылить (оса

ние и повьппение точности измерения потока частиц.

На чертеже изображена схема, поясняющая сущность предлагаемого способа.

Сформированный в ускорителе 1 пу- 15 пада, близким к Т.,- аналитического

чок ускоренных ионов 2 бомбардирует тонкий монитор 3 (толщиной 8 ), нане- сенньй на несущую подложку 4 с ее зад- ией (по направлению к пучку) стороны.

20

10,7 МэВ, ток пучка 1 мкА, продолжи тельность облучения 20 мин. Монитор хромированная медная фольга (толщина исходной фольги 20 мкм). Хром выбран в качестве исходного элемент

а образованные в результате ядерной реакции из исходного элемента ядра радионуклида 5 за счет энергии ядерного превращения вылетают из тонкого слоя монитора и внедряются в чистую

фольгу 6, служащую коллектором радио-25 по той причине, что период полурас- активных ядер отдачи (РЯО), по актив- пада образующегося ности которой и судят о величине потока. Поскольку масса РЯО значительно больще массы бомбардирующих частиц.

Мп Т,,.

21,3 мин близок Т,(2 аналитического радионуклида С (20,4 мин), чти должно снизить погрешность анализа

то все РЯО целиком поглощаются фоль- 30 счет неравномерности облучения во

гой-коллектором, а ионы, теряя часть своей энергии, проходят через нее и бомбардируют пробу 7, возбуждая ядерные реакции, используемые для определения примесей элементов. Так как пробег РЯО значительно меньше, чем пробег ионов, и составляет, как правило, 0,1-2 мкм, то лишь малая часть образованных в материале монитора радиоактивных ядер вылетит из него и внедрится в фольгу-коллектор, поэтому активность фольги-коллектора можно измерять, располагая всю фоль40 что больше максимального пробега яд отдачи Мп в хроме при энергии протонов Е 9,1 МэВ - энергия про нов, выведенных на воздух и прошедш через медную подложку (фольга толщ

гу вплотную к детектору, т.е. в оптимальной геометрии измерения. Для се- 45 ° мкм). В качестве коллектора

рии анализов можно использовать один

и тот же монитор, меняют от анализа к анализу только коллектор РЯО. Это, кроме повьшения точности, дает и уменьшение радиационной опасности. о Поскольку толщина монитора мала, то даже если и возникает необходимость

ядер отдачи Мп использовали тон кую алюминиевую фольгу с толщиной около 5 мкм, достаточной для полно поглощения всех РЯО Мп. Фольга- коллектор помешена вплотную к хроми рованному слою фольги-монитора, который, в свою очередь, был расположен с обратной стороны медной подл ки по отношению к направлению пучк протонов.

смены монитора, то ошибка за счет неодинаковой толщины мониторов пренебрежительно мала, так как на энергию 55 бомбардирукяцих ионов такая малая погрешность по толщине (доли мкм) практически не оказывает влияния, а толщина слоя монитора, из которого выПоэтому нетрудно найти исходное вещество, содержащее элемент, из которого образуется аналитический радионуклид или радионуклид с периодом полурасрадионуклида,

Пример. Энергия протонов, ускоряемых на циклотроне, составляла

10,7 МэВ, ток пучка 1 мкА, продолжительность облучения 20 мин. Монитор - хромированная медная фольга (толщина исходной фольги 20 мкм). Хром выбран в качестве исходного элемента

по той причине, что период полурас- пада образующегося

Мп Т,,.

21,3 мин близок Т,(2 аналитическо , го радионуклида С (20,4 мин), чти должно снизить погрешность анализа за

времени. Высокая энергия jj -линии

Мп EY- 1434 кэВ позволяет устранить фон мешающих радионуклидов с низкоэкергетичкыми J -линиями, образующихся из примесей, содержащихся в фольге-коллекторе РЯО Мп (в первую очередь газообразующих - С, N,0). Толщина собственно монитора (хромированного слоя) составляла 1,5 мкм,

что больше максимального пробега ядер отдачи Мп в хроме при энергии протонов Е 9,1 МэВ - энергия протонов, выведенных на воздух и прошедших через медную подложку (фольга толщи ° мкм). В качестве коллектора

ядер отдачи Мп использовали тонкую алюминиевую фольгу с толщиной около 5 мкм, достаточной для полного поглощения всех РЯО Мп. Фольга- коллектор помешена вплотную к хромированному слою фольги-монитора, который, в свою очередь, был расположен с обратной стороны медной подложки по отношению к направлению пучка протонов.

57т

Мп,

Измерение г -активности ядер внедрившихся п фольгу-коллектор, производили 2 -спектрометром полного

3

поглощения с кристаллом Na.I(Tl) i 63x63 мм. Импульсы с детектора поступали на анализатор типа ЬР 4840, дискриминатор которого был настроен на I-пик Мп с Е 1434 кэВ, а

информация с дискриминатора выводилась на пересчетную схему типа Ф504I. Загрузка детектора от низко- энергетичных у-линий, в частности от аннигилляционного У-пика 511 кэВ образованного, в основном, за счет активации газообразуклцих примесей (с, N, о), содержащихся в А1-фольге,

: невелика ( имп./с) и не ограни

чивает величины потока протонов. Активность в Т-пике 1434 кэВ достаточна для обеспечения статистической точности не хуже 1% (10 - 10 имп. за время измерения 100 - 3100 с) при измерении вплотную к торцу детектора.

Формула изобретения

Способ измерения потока частиц в активационном анализе, включаетций облучение монитора, установленного перед пробей, и измерение наведенной активности радионуклида, образующегося из исходного элемента монитора, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса измерения потока и повышения точности результатов анализа, за монитором помещают фольгу, в которую за счет энергии ядерного превращения из монитора внедряют радиоактивные ядра отдачи, и по ш активности определяют наведенную активность радионуклида, об- разукщегося из исходного элемента монитора, при этом толщину монитора выбирают не менее максимального пробега ядер отдачи радионуклида в веществе монитора.