Способ выделения короткоживущих изотопов Советский патент 1985 года по МПК B01D59/00 G21G1/10 

Изобретение относится к способам выделения короткоживущих изотопов и может быть использовано в области современной ядерной спектроскопии при получении источников короткоживущих моноизотопных ядер.

Известен способ вьщеления короткоживущих изотопов из мишени, изготовленной из карбида металла или из графитовой ткани, содержащей карбид металла, облученной протонами высокой энергии, путем ее нагрева при высоких температурах (1600-2000°С) в процессе которого выделяется более 90% Ag, Cd; Jiv, 70% Sn; J, Sb, Те, 65% Cs и около 40% изотопов Ва (для карбида металла) или 95% Ag, Cd; Jn; 65% Cs, около 50 Cs, SbJ Те , J и 20% изотопов Ва ij .

Недостатком описанного выше способа является то, что при его использовании из облученной мишени выделяются примерно в равных пропорциях изотопы большого числа элементов, в том числе изобары, которые из-за низ кой разрешающей способности (1000) используемых для дальнейшего разделения изотопов электромагнитных масссепараторов не могут быть разделены в них (для разделения изобар необходима разрешающая способность 50000). Отмеченное выше обстоятельство обусловливает в описанном выше способе низкую концентрацию моноизотопных ядер целевого элемента на кол лекторе масс-сепаратора.

Целью изобретения является повышение селективности выделения из мишени изотопов целевого элемента.

Поставленная цель достигается тем, что выделение короткоживущих изотопов проводят из облученной частицами высокой энергии мишени, в качестве которой используют продукты деструкции дифталоцианинов металлов при высоких температурах в вакууме. Отличительным признаком способа является использование в качестве мишени продуктов деструкции дифталоцианинов металлов.

Основой повьшшния селективности разделения элементов является особая сэндвичевая структура молекул дифталоцианинов, сохраняющаяся после деструкции. Благодаря этому атомы или ионы, имеющие большие размеры (более 1,5 А), удерживаются в матрице мишени при температурах

намного выше их точки кипения (например ксенон), а атомы {ши ионы (ионы металлов) небольших размеров (менее 1,2 А) выделяются из мишени как обычно, т.е. в соответствии со значениями точек кипения дан-ного элемента и коэффициентов диффузии в данной среде.

Предлагаемый способ получения изотопов заключается в следующем. Навеску порошка, полученного при деструкции дифталоцианина металла, помещают в ампулу из тантала и нагревают в вакууме при температуре 1800 С до постоянного веса. Из полученного порошка отбирают определенную фракцию зерен, например 0,20,5 мм, которую используют в качестве мишени. Порошок помещают в герметичньй цилиндр из ниобия, имещий отверстие диаметром 2-5 мм. Цилиндр помещают в вакуумную печь и нагревают до температуры, необходимой для выделения изотопов целевого элемента (определяется в предварительных опытах). При облучении мишени протоками высокой энергии вьшетающие из отверстия цилиндра продукты ядерной реакции собираются на фольгу, установленную перед отверстием. При этом собранные на фольге продукты обогащаются изотопами целевого элемента .

Так, при селективном выделении группы металлов Ag; Cd, tn; Sn из облученной пучком протонов мишени, изготовленной из продуктов деструкции дифталоцианина урана, при температуре выделяется их фракция, содержащая в 5-6 раз меньше изотопов неметаллов Sb-, Те J, Хе, чем в прототипе, т.е. достигается существенно более высокая, чем в прототипе, селективность выделения из мишени изотопов металлов - Ag, Cd; In, Sn. I

Пример Мишень, изготовленную на основе продуктов деструкции дифталоцианинов тербия после облучения пучком протонов с энергией 1 ГэВ, помещают в мишено-ионное устройство масс-сепаратора, где ее нагревают до 1900с, с целью селективного выделения из нее и разделения по массам изотопов еврония (Ей). Температура ионизатора (тантал) составляет 2300 К. Время опь 3 та 20 мин. Разделеригые по массам изотопь собирают на алюминиевую фольгу, установленную в фокальной плоскости коллекторной камеры сепаратора. Для определения селективности выделения изотопов Ей измеряю jj -спектр участка фольги, на которы фокусир тотся ионы с массами от 142 до 156. Использование предлагаемого способа позволяет- получать моноизотопные ядра еврония практически без примесей изобар других редкоземельных элементов. Изотопы же таких эле ментов как Cs и Ва, образующиеся в процессе облучения мишени и выделяю щиеся из нее при нагреве, имеют существенно отличные массы и отделяются от изотопов европия на масс-сепараторе. Оптимальный температурный изотопов Ей наполучениярежим для 1800-2000°С. интервале ходится в Таким образом, предлагаемый спо соб, сохраняя основные преимущества прототипа, т.е. высокую скорость выделения изотопов из мишени и широкий диапазон возможных сочетаний элемент мишени - исследуемый элемент, дает возможность повысить селективность разделения элементов при выделении их из мишени, что расширяет область исследования короткоживущих изотопов.

СПОСОБ ВЬЩЕЛЕНИЯ КОРОТКОЖИВУЩИХ ИЗОТОПОВ из облученной частицами высокой энергии мишени при высоких температурах в вакууме, отличающийся тем, что, с целью повышения селективности выделения, в качестве мишени используют продукты деструкции дифталоцианинов металлов.