Способ определения кривой распределения наведенной активности по глубине изделия Советский патент 1983 года по МПК G01N23/00 

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано при реализации ядерно-физических методов контроля и анализа например при исследовании и контроле износа деталей машин и механизмов ме тодом поверхностной активации ускоренными заряженны№1 частицами. При внесегши или наведении радиоактивности в материал изделия сущест венной характеристикой метки является распределение радионуклидов по глубине. Наиболее удобно для практических целей представлять это распределение в интегральном виде, т.е в виде кривой уменьшения относительной активности метки при последовательном снятии верхних слоев с поверхности. При контроле за процессами уноса вещества (износом, коррозие испарением, массопереносом и др.) это распределение служит в качестве тарировоч.ной кривой для перевода относительного изменения активности в абсолютную величину снятого слоя, В активационном анализе на заряженны -:астицах подобные кривые используются при изучении распределения примеси по глубине вещества. Таким образом, предварительное получение информации о распре/делении активности является необходимым этапом радиоактивационных способов конт роля и анализа. Известен способ получ;ения этих кривых, заключающийся в том, что для УШЛЫХ глубин активации и деталей сложной формы Б качес не эталона используют само изделие, на активированную поверхность котор го наносят пленку кислотостойкого лака, разрушают ее в зонах контакта и снимают поверхностные слои материала Б этих зонах, измеряя остаточ ную активность CiJ. Наиболее близким техническим решением к изобретению является спосо получения кривой распределения наве денной активности по глубине издели активированного заряженньми частица ivM, заключаюгцийся в облучении заря л енными частицами стандартного образца из материала изделияв том же режиме, что и изделие, и определении распределения активности по глубине изделия по измерениям на стандартном образце Г2. Однако при использовании этих способов снятие слоев с хрупких и твердых материалов (из которых нель зя прокатать фольги) может привести к большим ошибкам в кривой распреде ления активности по глубине вследст вие втирания, растравливания, непар лельного снятия слоев и т.п. Операция снятия слоев требует соблюдения серьезных мер предосторожности с точки зрения техники безопа ности (большая часть травителей чрезвычайно токсична) и особенно радиационной безопасности, так как при шлифовании и травлении активных образцов персонал, постоянно занятый этой работой, может оказаться в условиях, требующих специальных мер защиты и особого оформления этих работ. Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а именно получение кривых распределения активности по глубине для материалов, из которых нельзя изготовить тонкие фольги, радиадионно-безопасным методом, исключив операцию снятия поверхностных слоев с образцов. Для достижения указанной цели по способу определения кривой распределения наведенной активности по глубине изделия, активированного заряженными частицами, заключающемуся в облучении заряженными частицами стандартного образца из материала изделия в том же режиме, что и изделие, и определении распределения активности по глубине изделия по измерениям на стандартном образце, стандартный образец облучают через поглотитель переменной толщины, для каждого значения толщины поглотителя регистрируют интенсивность наведенной активности и соответствующую данной активности глубину на кривой распределения активности определяют из соотношения где dp,- толщина поглотителя; Р коэффициенты, зависящие от свойств исследуемого вещества и материала поглотителя соответственно. При этом поглотитель переменной толщины может быть выполнен в виде фольги, изогнутой по параболе. В соответствии с предлагаемым способом распределение радионуклида по глубине моделируют его распределением по поверхности путем активации сквозь поглотитель переменной толщины. Для каждого значения толщины поглотителя соответствующая ему толщина образца подсчитывается по известным полуэмпирическим соотношениям. Например, такой леревод может быть сделан с точностью не хуже 1-2% по формуле , Исходя из этосо, поглотитель перед образцом или клин может быть сделан из любого материала и достаточно точно пересчитан на материал образца, Поглотитель из материала самого образца, помимо возможности многократного использования, позволяет устранить

операции истирания или растворения радиоактивных образцов, что часто приводит к нарушениям техники безопасности .

Наиболее удобным и простым способом получения поглотителя переменной толщины перед поверхностью образца является установка фольги, изогнутой по параболе. При этом черет равный шаг на поверхности толшина поглотителя меняется на одинаковую величину. Это существенно упрощает пересчет эквивалентных толщин.

Точность получения распределения по глубине из распределения активности по поверхности в большой мере определяется распределением по поверхности количества (дозы) облучения Q-it (ток пучка х длительность .активации). С целью уменьшения этой ошибки и упрощения измерений активности облучаемую поверхность удобно сделать состоящей из ряда образцовучастков равной площади и дозу облучения одинаковой для всех участков.

Измерив интенсивность счета от каждого участка, нормируют N и строят зависимостьИ| /М,от соответствующей толщины материала образца. Таким путем получают искомое распределение активности по глубине материала.

На фиг. 1 представлена схема облучения в соответствии с предлагаемым способом; на фиг. 2 - полученная кривая распределения активности радионуклида для случая, описанного в примере .

Схема содержит стопку 1 образцов, образующих торцами единую облучаемую поверхность, и/клиновидный поглотитель 2 в виде изогнутой по параболе фольги.

1 Пример. Стопку из 10 образцов из кобальтового сплава стеллита (размером 10x10x1 мм каждый) устанавливали на платформе, совершающей равномерное возвратно-поступательное движение в плоскости, перпендикулярной оси пучка, сформированного диафрагмой ( 6 мм. Облучение проводили на выведенном пучке циклотрона протонами с энергией 22,8 4эВ. Облучение этой стопки без поглотителя показало, что все образцы получают одинаковую активность по радионуклиду 58 Со с точностью 1-2%.

Поглотитель переменной толщины изготавливали для сравнения двояким образом: из самого материала образ,ца фрезерованием и шлифовкой под углом 4° и укреплением Ре - фольги толщиной 250 мкм перед стопкой на рамке, изогнутой по закону ,2:у, где ось 1 перпендикулярна облучаемой поверхности, а ось -i направлена по поверхности через все образцы. В последнем случае толщина поглотителя на пути пучка достаточно точно

описывалась формулой S 0,-ffcV

10

где d - толщина фольги.

Измерение радиоактивности образцов проводили через 1,5 месяца после активации на сцинтилляционном

5 спектрометре с одноканальным анализатором в окне дискриминатора, в-ключающем фотопик 58 Со. Вклад других радионуклидов в интенсивность счета составил менее 5%. Кривая распределения активности 58 Со по глу0бине получена путем радиометрии образцов по ходу роста толщины поглотителя. Интенсивность счета от образца при минимальном торможении принимали за 1. Для учета различия

5 тормозной способности материала: апоглотителя и образца величину толщины поглотителя в соответствии с формулой Максимова умножали на отношение Рстеллита /Рре-103.

0

Кривые распределения 58 Со по глубине стеллита, полученные описанным способом с помощью поглотителей переменной тошщины обоих типов, с высокой точностью совпали друг с дру5гом и с кривой, полученной традиционным способом истирания облученного образца на шлифовальном круге (см. фиг. 2).

Предложенный способ может быть

0 использован и в более общем случае, когда поверхность активируется по любому известному закону и радиометрируется каким-либо координаточувствительным способом, например, с помощьюкавторадиографии, скенниро5вания, гамма-камер.

Таким образом, в предлагаемом способе операция снятия слоев с образца или изделия исключена, что имеет большое значение для точности

0 кривой распределения активности по глубине и для условий труда персонала, регулярно занятого этой работой. Это особенно важно для большинства исследований и методик, связанных

5 с прикладным использованием ускоренных заряженных частиц.

Se/TOJUffa cH frrofo CJTO фие.г.

1.СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРИВОЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАВЕДЕННОЙ АКТИВНОСТИ ПО ГЛУБИНЕ ИЗДЕЛИЯ, активированного заряженными частицами, заключающийся в облучении -заряжёнными частицами стандартного образца из материала изделия в том же режиме что и изделие, и определении распределения ацтивности по глубине изделия по измерениям на стандартном образце. отличающийс я тем, что, с целью повышения радиационной безопасности работ, стандартный образец облучают через поглотитель переменной толщины, для каждого значения толщины поглотителя регистрируют интенсивность наведенной активности и соответствующую данной активности глубину на кривой распределения активности определяют из соотноигения d dn-pгде толщина поглотителя; Р коэффициенты, зависящие от свойств Исследуемого вещества и материала поглотителя соот-§ ветственно. (Л 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поглотитель изготовляют из фольги, изогнутой по параболе . со 05 оо со оо