Способ определения изотопного состава актинидов Советский патент 1991 года по МПК H01J49/00 G01T1/36 

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и ядерной энергетике и может быть использовано для измерения изотопного состава актинидов на магнитных масс-спектрометрах, в частности, при определении ядерных констант и при анализе ядерного топлива атомных электростанций и других реакторово

Цель изобретения - повышение чувствительности и стабильности определения изотопного состава актинидов о

На чертеже показана диаграмма, иллюстрирующая предлагаемый способ.

Способ реализуют следующим образом.

Проба в виде УДС окислов актинидов облучается осколками деления Cf-252

и при этом растшяетсЯо Слой Cf-252 прикрыт тонкой прозрачной для осколков деления металлической пленкой для предотвращения загрязнения деталей ионного источника калифорниемс Положительная компонента распыленного вещества ускоряется, фокусируется и вытягивается с помощью ионно-оптичес- кой системы в анализатор масс-спектрометра ,

Использование пробы в виде ультрадисперсного елся (УДС) при облучении ее такими тяжелыми многозарядными ионами как осколки деления повышает коэффициент распыления по сравнению с тем случаем, если бы эта же проба находилась на подложке не в виде УДС,

СЭ

СО

со ел

-sj

а в обычном крупнозернистом состоянии, на два порядка, т„е0 от (3-4) ат/ОД до (100-1000) ат/ОДо Одновременно увеличивается на порядок доля положи- тельной гомпоненты распыленного вещества, достигая для окислов актинидов десятков процентов.Так,при распылении осколками делений УДС из UO получен выход положительных ионов 10%, а при| распылении AsnQi 25%, В результате выход положительных ионов при распылении осколками деления окислов актинидов в виде УДС возрастает на три порядка по сравнению с выходом положи- тельных ионов при распылении осколками деления этих же проб, но в обычном (крупнозернистом) состоянии„ Это иллюстрируется двумя масс-спектрами положительных ионов Ш2, измеренными на масс-спектрометре МИ-1201 Пик 2CI (238 UOg) получен при распылении осколками деления пробы в виде УДС (шкала справа), а пик 2 о (точки) - при распылении того же слоя осколками в 2 тех же условиях, но после того, как УДС был прокален при Т 550°С, и этот слой превратился из УДС в обычный крупнозернистый слой UOg (шкала слева) Выход положительных ионов уменьшает- , ся в 400 разо

На чертеже приведен также пик 1 а (235 0„) (шкала слева) при распылении УДС осколками деления Повышение процента распыленного вещества в положи- тельно заряженном состоянии, в свою очередь, повышает эффективность использования пробы, уменьшает загрязнение и память в ионном источнике Высокий коэффициент распыления (100- . 1ЮОО) атомов/осколков деления и большой выход положительных ионов дают возможность использовать небольшие потоки осколков деления 10 -107 оск/с в зависимости от способа регистрации . ионов в масс-спектрометре, т„е0 использовать не ускорители тяжелых мно- гозарядных ионов, а изотопный источник осколков деления ядер - слой Cf-252 Это упрощает устройство ионного источника и повышает стабильность измеренийо Последнее достигается фиксированной геометрией и неизменностью потока осколков деления на пробу. При этом проба в процессе распыления остается холодной и практически не разрушаетсяо

5

5

0 5 „

„ ,-

0

5

П р и м -е р„ УДС UOg. представляет собой пятно диаметром 7 мм и готовится путем термораспыпения UO (или UjOg) в вакууме на холодную (ТЈ.100°С) подложку (в виде тонкой пленки , при расстоянии между испарителем и подложкой не менее 7 см (можно их приготовить и при меньших расстояниях, но с принудительным охлаждением подложки) и содержит 0,5-1 мкг„ Таким образом, проба с пленкой-подложкой прозрачна для осколков деления, вылетающих из тонкого слоя Cf-252 диаметром 7 мм и количеством Cf-252 0,5 мкг (1 мкг Cf-252 испускает 1,3- 10 оск/с) на металлической подложке. Слой Cf-252 прикрывается прозрачной для осколков деления пленкой из Ni (200 мкг/см2)„ Осколки деления из источника проходят последовательно защитную никелевую пленку, пленку-подложку из А120 3 и распыляют УДС иОЈ , нанесенный с внешней стороны пленки, расстояние между слоем С-252 и пробой 0,2 см, а поток осколков на УДС UO составляет 5 10 «, Положительные ионы пробы вытягиваются в масс-спектрометр через ионно-оптическую систему

Приготовляют ряд проб в виде УДС, содержащих окислы U-235 и U-238 с различным известным изотопным составом Результаты измерений изотопного состава проб, проведенных на магнитном масс-спектрометре МИ-1201, представлены в таблицео Там же приведены паспортные значения изотопного состава, сравнение с которыми показывает, что расхождение не превышает 0,5%

Формула изобретения

Способ определения изотопного состава актинидов, включающий нанесение пробы на подложку, облучение пробы заряженными частицами и масс-спектро- метрический анализ ионов, эмиттируе- мых из пробы, отлич-ающийся тем, что, с целью повышения чувстви- тельности и стабильности определения изотопного состава, анализируемое вещество наносят в виде окиси на подложку в виде ультрадисперсного слоя и облучают тяжелыми многозарядными ионами - осколками деленияв

А1203

UOj на пленке

Термораспыпе- 17600+ 2090+50 8,42 8,476 ние в вакууме +100

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и ядерной энергетике и может быть использовано для измерения изотопного состава актинидов на магнитных масс-спектрометрах, в частности, при определении ядерных констант и при анализе ядерного топлива атомных электростанций и других реакторов о Целью изобретения является повышение чувствительности и стабильности определения изотопного состава актинидов0 Для этого проба в виде окислов актинидов облучается осколками деления Cf - 252 и при этом распыляетсяо Слой Cf - 252 прикрыт тонкой прозрачной для осколков деления металлической пленкой для предотвращения загрязнения деталей ионного источника калифорнием Положительная компонента распыленного вещества ускоряется, фокусируется и вытягивается с помощью ионно-олтической системы в анализатор масс-спектрометра. 1 иЛо, 1 табл о (О (Л

из Al20j из

V

267а&1 268аен

а

t. t 30

70

238ио2+нГ

27J06M

ПО ПО

750

190 Номер канала