Анализатор продуктов ядерных реакций Советский патент 1980 года по МПК H01J49/30 G01T1/36 

Изобретение относится к приборам применяемым в ядерной физике, а более конкретно к электромагнитнь.1М спектрометрам, масс-сепараторам к селекторам скоростей продуктов ядерных реакций.

Известны электромагнитные анализаторы, используемые для разделения к анализа продуктов ядерных -реакций в электрических и магнитных полях 1.

Разделение частиц, в том числе продуктов ядерных реакций, происходит по их электрической и магнитной жесткости. В электростатических сепараторах траектория частицы определяется отношением Ер , гдеЕр - энергия частицы (ядра отдачи) , cj - ее ионный заряд. В магнитных сепараторах происходит разделение частиц в зависимости от отнсниения Рр/с , гдеРр/tj - импульс частицы (ядра отдачи). В анализаторах комбинированного типа с. исюльзованием электрического и магHiWHoro полей разделение частиц по массам определяется их ионным зарядом.

Ионный заряд частицы (ядра отдачи) играет существенную роль при их разделении и идентификации с помощью электромагнитных анализаторов. Имеется несколько эмпирических выражений для оценки sapHiioBoro распределений вылетевших из мишени продуктов ядерных реакций,которое оценивается так же как при перезарядке ускоренных ионов. Все эти анализаторы обычно имею низкую эффективность, не превышающую величины нескольких процентов, так как из-за ограничения светосилы и апертуры анализаторов вырезается узкая область регистрации с определенным отношением Рр /а , р/cj или (J С разбросом i одна или несколько зарядовых единиц.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является магнитный анализатор, включающий мишеньисточник продуктов ядерных реакций и электромагнитный сепаратор 2, Выбитые продукты ядерных реакций, попадают в объем магнитного сепарато;ра, фокусируются согласно их жесткости, причем каждому Pp/t соответствует своя траектория и место на фокальной плоскости.

Этот анализатор имеет низкую эффективность анализа для ядер продуктов в области средних и тяжелых масс. Эффективность регистрации прюдуктов в

расчетной точке с заданным значением с ± 1 зарядовая единица не превосходит 7-8%,

.Целью изобретения является повышение эффективности и точности анализа продуктов реакций, что позволяет проводить более надежную их идентификацию.

Эта цель достигается тем, что в предложенном анализаторе продуктов ядерных реакций между имеющейся мишенью-источником продуктов реакций и входом в объем магнитного сепаратора установлено перезарядное устройство, представляющее собой, например, твердотельную углеродную пленку толщиной от 20 до 100 мкг/см или газовый объем толщиной 10 - ю молекул/см, с возможностью перемещения его по координате мишень - вход в анализатор.

На чертеже представлена схема предfnaraeMoro устройства.

Устройство содержит мишень - источник 1 продуктов ядерных реакций, перемещаемое по координате мишень вход в анализатор перезарядное устройство 2, электромагнитный сепаратор 3.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Выбитые продукты ядерных реакций, летящие со скоростью Ю - ю см/с, во многих случаях имеют возбужденные состояния с временами жизни от с до с, распад которых приводит к значительному увеличению ионного за- ряда летящего атома. Это увеличение связано с заполнением образовавшихся при снятии возбуждения вакансий на внутренних атомных оболочках путем переходов за время - 10 с. Таким образом, процесс снятия возбуждения и последующее увеличение ионного заряда, связанное со значительным размытиеМ зарядного распределителя летящих атомов в основном заканчивается на расстояниях не более нескольких миллиметров от мишени.

Установленная на варьируемом расстоянии (0,1 мм - 20 мм) от мишени перезарядная твердотельная фольга ил газовая среда снова изменяет зарядовое распределение ионов - продуктов реакций, которое приближается к гаус совскому, а значение равновесного заряда становится близким к расчетному. При этом происходят значительное увеличение вклада равновесного заряда и сужение ширины распределения,.

Так, например, регистрация разде.- ленных продуктов реакций Gd ( 6п) 7оу и -164 Dy (0р,г,5п} 9Ро

со значением расчетного равновесного заряда с точностью до единицы заряда t возрастает до 33-36% при дополнительном пропускании продуктов реакций через углеродную фольгу толщиной 5 50 мкг/см , установленную на расстоянии см от г-ташени (вместо 7-8% в обычном варианте работы анализатора без дополнительной обдирки).

Отметим, что зарядовые распределекия продуктов, прошедших такую углеродную фольгу, имеют ширину около б зарядовых единиц (вместо первоначального значения 13) для Dy и 5 единиц (вместо 18) для Ро.

Такая планируемая деформация зарядовых спектров позволит более широко применять электромагнитные анализаторы в качестве спектрографов, работающих с высокой эффективностью и компактными приемными устройствами. Это значительно расширяет возможность исследования свойств короткожи -. вущих трансурановых игбтопо - с; малыми сечениями их образования в ядерных реакциях.

5 Предложенное устройство может быть применено в электрических и магнитных сепараторах и масс-спектрометрах, а также селекторах скоростей, типа селекторов Вина, работагощих в линии

Q с ускорителями частиц.

Формула изобретения

Анализатор продуктов ядерных реакций, состоящ 1й из мишени-источника ядер отдачи и электромагнитного сепаратора, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности и точности анализа, между ми0 шенью-источ«иком и входом в сепаратор дополнительно установлено перезарядное устройство, например графитовая фольга, с возможностью перемещения по координате -мишень - вход в анализатор. .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Armbrtister Р. Separation of 0 fast NucEear Reaction Products in tlie J rocudinqs 3 rd Conference on Nuclei far from stablC-ity, 19-26, May, 1976, Cargese Corsica, France,p.3 CERN 16-13, Geneva. 1976.

2. Steiger N. H.Prpcudings of the

3 rd Conference on Reaction between CompBex NucEei Asi&., Apri 1418, 1963), p. 407 University of California Press Berkley and Los AngeJes,