Способ приготовления массбауэровских источников гамма-квантов Советский патент 1992 года по МПК G01N24/00 

Изобретение относистя к области -- спектроскопии и может быть применено при изготовлении источников, используемых в ядерной гамма-спектроскопии для исследования никелесодержащих соединений, процессов упорядочения в сплавах, изучения радиационных дефектов и т.д.

Известен способ получения мессбауэ- ровского источника гамма-квантов с энергией 67,4 кэВ, заключающийся в использовании материнского изотопа Со. Последний получают по реакциям IMitp, а)61 Со и 62NI(y, р)61Со. В у-спектре 61Со фотолиния 67,4 кэВ почти не содержит фона, однако недостатками такого источника являются короткий период полураспада 61Со (99 мин), расщепление эмиссионной линии, для устранения -которой требуется приготовление немагнитного источника в форме сплава 1М1о,,14или Nio.esCro.is. т.е. мишень источника предварительно сплавляют с ванадием или хромом в индукционной вакуумной печи, гомогенизируют, прокатывают с промежуточными отжигами и так далее чтобы получить оптимальную толщину мишени необходимы очень дорогие стабиль(Л

ные изотопы MNi и Б2М1 (естественный никель содержит изотопы Ni и 62Ni в количестве 1,16 и 3,66% соответственно.

Наиболее близким к предлагаемому яв- ляется способ получения мессбау- эровского источника гамма-квантов с энергией 67,4 кэВ изотопа 61Си. 61Сиполуча- ют по ядерной реакции 63Си(у, 2п)61Си. Преимущества: более длительный период полураспада (3.32 ч) распадающееся ядро сидит в металлической меди в диамагнитной и кубической решетке, поэтому расщепление эмиссионной линии не происходит, используется дешевая естественная медь.

Недостатком известного способа является получение мессбауэровского источника только с помощью у-квантов по реакции Cufy, 2n)61Cu на электронном ускорителе с помощью тормозного излучения, которое

Ч

ГО

N 00 О

создавалось 45 МэВ электронами в танталовом поглотителе толщиной 1 мм и сильный фон под фотопиком 67,4 кэВ, который создается комптоновским эффектом высокоэнергетических у-квантов и тормозным излучением, что ухудшает спектральные ха- .рактеристики источника.

Цель изобретения - улучшение спектральных характеристик источника путем уменьшения фона под фотопиком 67,4 кэВ.

Поставленная цель достигается тем, что используется источник Си, получающийся путем циклотронного облучения естественной меди ионами Не по ядерной реакции 65Cu(3He,a3n)61Cu.

Преимуществом предлагаемого способа получения мессбауэровского источника является то, что расширяются возможности получения источника гамма-квантов с энергией 67,4 кэВ за счет использования ядерной реакции 65Си(3Не, а Зп)61С и уменьшается сильный Фон (который характерен для реакции 63Cu(y,2n)61Cu) под фотопиком 67,4 кэВ.

Зыход реакции, приводящей к получению 61Си при облучении естественной меди ионами с энергией 3Не Е 50 МэВ примерно в 3 раза выше, чем при Е3не 20 МэВ (при энергии ионов 3Не 20 МэВ находится максимум функции возбуждения реакции 63Cu(3H«,a n)61Cu). Кроме того, измерено отношение высоты фотопика с энергией 67,4 кэВ к фону под этим фотопиком в зависимости от энергии ионов 3Не.

Данные приведены в таблице.

Из таблицы видно, преимущество ионов 3Не с Е 50 МэВ по сравнениюс Е не 20МэВ.

Получение Си при Е Не 50МэВ возможно также из wCu по реакции 63Cu(3He, 2p3n)61Cu. Облучают обогащенный изотоп Си при Е3Не 50 МэВ и выход Си в данном случае оказался слабым. Поэтому 61Си при Е не 50 мэВ из естественной меди в основном получают по реакции 65 Cu(3He, «3n)61Cu. Для реализации способа мишень.из естественной медной фольги толщиной 10 мкм облучают ускоренными ионами Не с энергией 50МэВ. При энергиях ионов 3Не ниже 50 МэВ сечение реакции, приводящее к образованию 61Сц, уменьшается, в результате чего ухудшается качество мессбауэровского источника. Время облучения 3 ч. Величина тока бомбардирующих частиц I 1 мкА. Активность используемого в исследовании источника определяется конкретной задачей этого исследования и частотными свойствами электронной аппаратуры. В измерениях активность источника составляет 10 мКи, на конец облучения 1-108 рас/с. Используя все предельные возможности при I 8 мкА и времени облучения t 10 ч, можно получить активность источника 200 мКи. Величина тока пучка зависит от эффективности системы охлаждения облучаемой мишени (чтобы не было сильного разогрева мишени). Размеры мессбауэровского источника являются общепринятыми и его влияние на ширину линии и так далее связана только с геометрическими параметрами и зависит от методики проведения мессбауэровских измерений.

Последовательность проводимых операций состоит в следующем. Фольга из естественной меди толщиной 10 мкм,

диаметром 10 мм (увеличение толщины приводит к самопоглощению у-квантов), подвергают облучению ионами 3Не на изохронном циклотроне на воздухе, Юстировку перед облучением производят с помощью специальной бериллий кварцевой мишени, на место которой затем крепят устройство для облучения. Интегральное значение тока частиц и полученная доза контролируются интегратору тока, смонтированному на циклотроне. Охлаждение мишени осуществляют водой, подаваемой на мишенедержатель. После облучения первой мишени, t 3 ч, ставят вторую мишень. Сразу же проводят мессбауэровские измерения на спектрометре ЯГРС-4М в режиме постоянных ускорений с накоплением информации в многоканальном анализаторе Р-4840.

В эксперименте используют чередующиеся мишени, так как время жизни источ- ника мало. Во время измерения мессбауэровских спектров источник и поглотитель находят в парах жидкого азота при 86 К в камере криостата. Детектором

служит тонкий кристалл Nal(Te). В качестве поглотителя используют обогащенный изотоп 61Ni.

Формула изобретения Способ приготовления мессбауэровских источников гамма-квантов с энергией 67,4 кэВ, включающий получение меди - 61 путем облучения меди, отличающий- с я тем, что, с целью улучшения спектраль- ных характеристик источника за счет уменьшения фона под фотопиком 67,4 кэВ, облучают естественную медь ионами 3Не с энергией Е 50 мэВ.

Изобретение касается анализа никелесодержащих соединений, изучения радиа- ционных дефектов, процессов упорядочения в сплавах. Цель - улучшение спектральных характеристик источника. Для этого естественную медь облучают ионами гелия 3 с энергией Е 50 мэВ по ядерной реакции 65Cu(3He,o3n)61Cu. 1 табл.