Способ определения характеристик космического излучения с помощью толстослойных ядерных эмульсий

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИС1 ИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) G 01 Т 1 ОЗ 5 10 л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ИЙЬДЯфТ У

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

f10 ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3522769/18-25 (22) 20.12.82 (46) ЗОе01.85. Бюл. Р 4, (72).А.Б.Акопова, Л.В.Мелкумян, К.A-Мусинян и Ш.Б;Рштуни (53) 539.1.073(988.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

Р 555732 кл.О 01 Т 1/08, 1976.

2.Кочеров Н.П. и др. Двухпотен. циальный метод проявления ядерных эмульсий,- Журнал научной и прикладной Фотографии н кинематографии, 1969, т.1.4, с.186 (прототип). (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАК1ЕРИСЗИК КОСМИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ 3ОЛСТОСЛОИНЫХ ЯДЕРНЫХ ЭМУЛЬСИЙ. (57) 1.Способ определения характеристик космического излучения с помощью толстослойных ядерных эмульсий,основанный на экспонировании эмульсии в исследуемом поле излуче- ний, фотографической обработке в, проявителе, подсчете числа треков

„su„„496 A частиц и определении по нему ха рактеристики излучения, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования порогов регистрации эартяженных частиц IIo их ионизационным потерям в сторону больших значений 4Е /Jy в качестве проявителя. используют амидоловый проявитель с добавками бромистого калия и лимонной кислоты, концентрации которых выбирают по предварительно полученной калибровочной кривой зависимости dE / Jdt от концентрации бромистого калия и лимонной кислоты.

2 ° Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью регу- @

С2 лирования порогов регистрации по

dE/dx н интервалах 30-1 а 10d (/)

8 10 1 8"10 ». 2,7. 104 Мэв/см, в проявитель добавляют бромистый калий и лимонную кислоту соответственно в количествах, r/ëã 2-2,5 и 5-5,7;2,5-3 и .

7,7-8,5; 3,и 8,5 - 9,2 °

1088496

1

II

Изобретение относится к области экспериментальной ядерной физики, в частности к способам определения таких характеристик космического . излучения как планарный флюенс, поток. частиц, спектр линейных передач энергии заряженных частиц с помощью ядерных эмульсий.

Известен способ снятия -фона и фона однозарядных частиц с ядерных эмульсий, основанный на воздействии импульсного электрического поля (ИЭП) на влажные слои, заключающийся в разрушении мелкодисперсного серебра центров скрытого изображения, обраЗованного слабоионизирующим излучением при сохранении следов более крупных центров, образованных частицами с R > 2 (1) .

Однако такой способ не может применяться при измерении потоков тяжелых ядер, где необходимо снимать изображение следов частиц с з 2, как в связи с электрическим пробоем, возникающим в слое при повышении напряжения. ИЭП, так и изза неизбирательного действия используемого амидолового проявителя, выявляющего всю заложенную в слое информацию.

Наиболее близким техническим. решением является способ определения характеристик космического излучения, использующий метод двухпатенциального проявления и основанный на экспонировании эмульсии в исследуемом поле излучения, фотографической обработке в проявителе, подсчете числа треков частиц и определении по нему характеристик излучения j2) .

Метод двухпотенциального проявления состоит в том, что путем регулирования .;окислительно-восстановительного потенциала (ОВП1 проявителя в специальной нестандартной эмульсии типа ПР-9 создают гороги проявления различных ионизирующих излучений. Требуемая величина ОВП достигается смешиванием двух растворов железооксалатного проявителя, содержащих окисное и, заксиное железо соответственно. Дрейф величины

ОВП устраняют титрованием одного из растворов при постоянном потенциометрическом контроле на протяжении всей стадии фотографического проявления. Сначала проявление ведут при величине ОВП, способствующей только проникновению раствора в глубь слоя, а затем при ОВП более электроотрицательном, чем пороговый потенциал проявления скрытого изображения дан ного излучения. Укаэанная особенность обусловлена влиянием солей золота на величину пороговых потенциалов проявления, вводимых специально в эмульсию, обрабатываемую этим способом.

Однако такой способ пригоден при использовании специальной эмульсии, к тому же для ограниченного диапазона порогов по ионизационным потерям JE /Дх, т.е. до 600 МэВ/см, 5 что совершенно недостаточно для измерения важнейших характеристик космического излучения, когда диапазой 4 6 /dx должен доходить до

104 Мэв/см. Недостатком этого спо10 соба является также сложность реализации его вследствие нестабильности величины потенциала железооксалатного проявителя уже с момента его изготовления и в процессе всего проявления.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования порогов регистрации заряженных частиц по их иониэационным потерям в сторону больших значений 3E/dx

2G

Цель достигается тем, что в способе определения характеристик космического излучения,с помощью толстослойных ядерных эмульсий, осно25 ванном на экспонирований эмульсии в исследуемом поле излучения, фото" графической обработке в проявителе, подсчете числа треков частиц и опр.:. ределении по нему космического из-. лучения, в качестве проявителя используют амидоловый проявитель с добавками бромистого калия и лимонной кислоты, концентрации которых выбирают по предварительно полученной калибровочной Кривой зависимости

Для регулирования порогов регистрации по 3E /Jx в интервалах

0 1,5 10 .у 1,5 ..10>- 1,8° 10" р

40 1,8 104 - 2,7 104 МэВ/см в проявитель добавляют бромистый калий и лимонную кислоту соответственно в количествах, г/лз 2-2,5 и 5-7,7;

2,5-3 и 7,7-8,5; 3 и 8,5-9,.2.

45 Действие лимонной кислоты основано на уменьшении активной части проявляющего вещества, что незначительно снижает скорость проявления в целом эмульсионного слоя.

5О ЭФфект -же от введения бромистаго калия сводится к торможению проявления только центров зерен вуали, но не сказывается на проявлении следов заряженных частиц. Однако установлено, что совместное действие бромистого калия и лимонной кислоты является весьма эффективным средством достижения избиратель. .ного проявления следов частиц с разными JE /дХ, что и способству60 ет возможности регулирования поро . гов регистрации в широком диапазоне

3 Е/dx

Для построения калибровочной кривой зависимости 3Е /Jx от конg5 центрации бромистого калия и ли1088496 монной кислоты толстослойную ядер ную эмульсию экспонировали ионами

L, С, N, Ме различных энергий, имеющих экспонизационные потери в диапазоне30-2,7 10 МэВ/см. По данному способу эмульсионные слои помещают в амидоловый проявитель с выбранными пропорционально величине задаваемых порогов регистрации концентрации бромистого калия и лимонной кислоты, а именно добавлением в проявитель 2-3 г/л бромистого калия и 5-9,2 г/л лимонной кислоты.

По окончайии Фотографической обработки. путем наблюдения в микроскопе точного момента исчезновения тех или иных следов с заданными

3E7дх определяется величина полученного порога. По полученным данным строят калиброванную кривую.

Так« например, при добавлении бромистого калия в количестве

2 г/л и лимонной кислоты 6 г/л в эмульсии создается порог реги- t страции 200 МэВ/см. Концентрациям бромистого калия и лимонной кислоты

2,5 и 7,7 г/л соответствует величина порога 1,5 10 МэВ/см. Еще больший порог регистрации 3 10 МэВ/см может быть получен при увеличении концентраций бромистого калия и лимонной кислоты до значений 3 и 8,3 г/л соответственно. A при концентрациях бромистого калия 3 г/л и лимонной кислоты 9,2 г/л обеспечивается

l получение порога регистрация

-2 7, 104 МэВ/см.

Пример . В амидоловый проявитель вводят 3 г/л бромистого калия, а также добавляют лимоннуюкислоту в количестве 8,3 г/л. Слой толстослойной ядерной эмульсии типа

БЯ,.для калибровки экспонированный одйовременно М -частицами и онами

0 с энергией 9,2 МэВ/нук, проявляют в указанном проявителе. По окончании Фотографической обработки наблюдают в микроскопе только следы

® при полном отсутствии следов

<-частиц, имеющих Е /Дх

3,1О МЭВ/см, что и принимают за semteiay достигнутого порога регистрации треков с удельными потерями

-3 .l0 МэВ/см,. В этих же условиях . одновременно проявляют слой,экспонированный на ИСЗ Космос-1129 I з открытом космосе. Для порога

ЪЗ ЬО МэВ/см .при подсчете числа

Из данных таблицы видно, что наиболее целесообразно для получения значений порогов 200, 1,5 10

3 ° io И 2,7 г104 МэВ/см испольэовать следующие концентрации бромистого калия и лимонной кислоты соответственно, г/л: 2 и 6; 2 5 и

7,7; 3 и 7,7; .3 и 9,2. !

Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению, 30 с известным следующие преимущества: воэможность получения порогов егнстрации треков в широком интервале ДЕ /Jх = 30-2,7 104 МэВ/см применением одного типа детектора (ядерной эмульсии) взамен испольэу" емой в настоящее время на биологических спутниках системы различных трековых и электронных детекторов, обеспечивающих в совокупности указанный диапазон порогов для измерения различных характеристик космических излучений. Такая замена черезвычайно выгодна при проведении "-кспериментов на космических аппара;так,где предъявляются требования

45 жесткого ограничения веса и объема

;используемых приборов и материалов.

Способ прост в осуществлении, не требует ни сложной высоковольтной установки, нн дорогостоящей специальной эмульсии, содержащей соли азота, применяемой при потенциометрическом проявлении. Он пригоден для обычной стандартной эмульсии любого размера и типа, для лю55 бого количества слоев. треков в слое получают значения флюенса частиц Ф вЂ”. 1,38 ° 10 ча2 стиц/см, и потока частиц )(1,304 ° 10 частиц/см с стерад, в то время как в контрольном слое (обработанном в проявителе без всяких добавлений) они составляли

Ф = 5,44 104 частиц/см и

Й= 5,14 10 частиц/см с стерад.

Экспериментально было установ10 лено, что достижение определенных величин порогов регистрации заряженных частиц в интервале 200-2,7х

«10 МэВ/см обеспечивается введением в проявитель конкретчых концентраций

15 бромистого калия и лимонной кис- . лоты, выбор значений которых обусловлен критерием, приведенным в таблице.

1088496

Величина порога

Концентрация, г/л

Критерий достижения порога

КВч

Лимонная кислота

5,8

Плотность следов еще просчитывается

200

2,0

2 0

Следы исчезают

6,0

2,0

6,2

Исчезают следы и зерновая вуаль в эмульсии

1 5 10

2,5

7>5

Плотность следов еще просчитывается

2,5

7,7

Следы исчезают

Исчезают следы и зерновая вуаль в эмульсии

2,5

8i0

3 10

Плотность следов еще просчитывается

2,8

8,3

Следы исчезают

3,0

8,3

3,2

8i3

Исчезают следы и вуаль в эмульсии

Плотность следов просчитывается зерновая

2,7 ° 10

3,0

9,0 еще

Следы исчезают

3,0.

9,2

Исчезают следы и зерновая вуаль в эмульсии

3iO

9,4

Редактор Л. Письман Техред A. Бабинец Корректор Г. Решетннк

Заказ 139/4 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, X-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал.ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4