Способ изготовления мишеней из изотопов серы для ядерно-физических исследований Советский патент 1988 года по МПК H05H6/00 

4;

GO СО

сл

Nj

Изобретение относится к технологии получения мишеней для ядерно-физичес- кик исследований, проводимых на пучка ускоренных частиц,

Проблема создания мишеней из мил- ликолИчеств разделенных изотопов состоит в том, чтобы получить их в чисто виде, равномерными по толщине и составу, с гарантированным сохранением их массы под пучком.

Целью изобретения является повьш1е кие равномерности по толщине, мишени толщиной 2-20 мкг/см s ее прочности и химической чистоты.

Предлагаемый способ рассматривают на примере изготовления мишеней, со- держапр х изотоп серы - 36 в виде сульфидов серебра, кадмия и цинка, толщиной 2-10 мкг/см на ангстремных углеродных и нитроцеллюлозных пленках, на 200 мкм танталовых подложках, а также свободных от подложек (самоподдерживающиеся) .

Мишени изготавливают, начиная с точного расчета необходимого кол ичест ва изотопа серы, которое перера аты- вают и изготавливают в виде -мишеней определенной площади, толщиной и конфигурацией по формуле

P :hSdn,

Р - масса изотопа серы, г;

h- - толщина мищени, см;

S - площадь мишени, см

d - плотность серы,.

п - количество мишеней, шт. Взвешивают необходимое количество серы на аналитических весах 0,010- 0,050 г. Взвешенную измельченнзто се- ру растворяют в 10-30 см этанола при нагревании до 40-50°С в соответствии с прямой реакцией по формуле

Мме- h.-S -d-n/ ,

Чи м сер(,(

45

где Р - вес металла для образования

сульфида, г; M,g - молекулярный вес металла, г-моль;

50

серьГ молекулярный вес серы, г-моль

h - мищени серы, см;

S - площадь мишени,

d - плотность серы,

п - количество мишеней, рассчитьшается количество металла, которое надо перевести в раствор для связьшания взятого количества изотопа -серы. С помощью ионатора, где катод и

55

анод заданный металл, например серебр переводят в раствор в виде ионов и ли ганд. Режимы электролиза рассчитывают по формуле

t. .(„„„),

где 26,8 - электрохимический эквивалент;

необходимое количество металла для образования сульфида , г; ,

Э - эквивалентный вес металла; I - ток электролиза. А; t - время электролиза, мин. Режимы электролиза для милликоли- честв металла на примере серебра и кадмия приведены в табл. 1.

К свежеприготовленному раствору металла при 45-50°С приливают раствор изотопа серы в этаноле. При таком температурном режиме образуется коллоидный раствор с размерами частиц см, неспособньгми к седиментации и агломерации. Готовят подложки - пленки из нитроцеллюлозы с заданными толщиной и размером и наклеивают их на оправки. Готовый коллоидный раствор градуированной пипеткой с очень тонким капилляром наносят в строго определенном количестве на подготовленные подложки, высушивают и опять наносят до необходимой толщины.

Для получения свободных пленок подложку из нитроцеллюлозы удаляют растворением в органическом растворителе или сжиганием на воздухе, после чего остается стекловидная пленка сульфида.

На токопроводящие подложки сульфид наносят электрохимическим путем. Подложки тщательно обезжиривают вначале механически, а затем электролитически. Коллоидный раствор помещают в ми- ниатюрньй электролизер (5-10 см), где анод - платина, катод - подложка, и производят осаждение сульфида по режимам, приведенным в табл. 2.

Предлагаемьм способом изготавливают экспериментальные образцы мишеней толщиной 2-20 мкг/см. Их испытывают под пучком протонов с ,9-3,5 МэВ. Результаты испытаний показывают, что мишени пригодны для использования их в определении схемы гамма-распада, вероятности переходов с резонансных,

состояний на низколежащие состояния ядра 01 в реакции радиационного за- хвата Я(р,2) при потоках до . 10 мкА и энергии до 4,5 НэЪ а также для изучения реак11;ии упругого рассеяния s(p, в Области энергий протонов 0,9-3,5 МэВ и токах до 1 мкЛ.

Благодаря указанной последовательности операций и технологических ре- ю жимов удается приготовить коллоидный раствор сульфида с размерами частиц 10 -10 см такого количества, которое позволяет получать мишени серы из ее изотопов в виде свободных, стек-15 ловидных, прочных, чистых от примесей, равномерных по толщине фольг.

Указанная технология позволяет также легко рассчитать исходные количества металла и изотопа таким образом, что практически исключаются потери изотопа и драгметалла. Более высокое качество выражается в том, что мишени получаются большей равномерностью по толщине, более прочные, химически чистые, так как предлагае- мьй способ исключает возможность внесения дополнительных примесей. Формула изобретен и .я

1. Способ изготовления мишеней из изотопов серы для ядерно-физических

20

25

30

5

0

5

0

исследований, вкл)очающий операцию образования в водной среде тугоплавкого химического соединения серы с металлом и последующее высушивание дозированного количества полученного соединения на подложке, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности по толщине мишени толщиной 2-20 мкг/см, ее прочности и химической чистоты, вначале электрохимическим путем получают ионный раствор металла, к которому при 40-50 С добавляют раствор серы в этаноле для образования в прямой химической реакции тугоплавкого соединения серы в виде коллоидного раствора сульфида.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что высушивание сульфида из коллоидного раствора осуществляют на подложке из нитроцеллюлозы, которую впоследствии сжигают или растворяют в органическом растворителе.

3.Способ по п. I, отлич аю- щ и и с я тем, что сульфид серы из коллоидного раствора наносят на токо- проводящую подложку электрохимическим путем.

Таблица

Изобретение относится к ядерной физике. Способ изготовления мишеней из изотопов серы для ядерно-физических исследований заключается в следующем. Рассчитьшают точно необходимое количество изотопа серы, растворяют взвешенное количество серы в этаноле при нагревании, электрохимическим путем переводят в раствор металл, например серебро, в виде ионов и лиганд и приливают раствор серы при 40-50 С, получая коллоидный раствор сульфида серебра с размерами частиц . Пленку из нитроцеллюлозы наклеивают на оправку, наносят на нее дозированное количество раствора сульфида серебра с высушиванием, затем пленку из нитроцеллюлозы удаляют растворением или сжиганием. Подложка может быть и токопроводящей, тогда сульфид серебра наносят электрохимическим путем. Повьшается равномерность по толщине мишени 2- 20 мкг/см , ее прочность и химическая чистота. 2 з.п. ф-лы, 2 табл. (Л -q

Серебро 6t20% 0,4-0,5 Кадмий ф120% 160110% 0,3-0,5

40-501 Серебро

999,9

40-501 Кадмий

999,8

Таблица 2