Способ облучения материалов

 

СПОСОБ ОБЛУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ, основанный на их бомбардировке ускоренными заряженными частицами с фиксированной энергией через поглотители разной толщины dg, где е - номер поглотителя , измерений распределения продуктов взаимодействия по глубине С(х) при отсутствии поглотителей и определении создаваемого распределения по формуле Ф(х)2ч,.С(х+ае), где N - число поглотителей; q - относительный интегральный поток частиц через каждый поглотитель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности получения в материале заданного закона распределения продуктов взаимодействия бомбардирующих частиц с веществом, задают закон изменения толщины поглотителей, для различных N рассчитывают интегральньш поток частиц q через каждый поглотитель из условия минимума нормы уклонения получаемого распределения Ф(х) от заданного распределения F(x) , при этом выбирают число поглотителей N с $ наименьшим и таким, чтобы на заданном участке глубины от нуля до L получен (Л ная норма уклонения не превышала допустимой по условиям задачи, и проводят облучение изделия через каждый поглотитель до величин накапливаемого заряда, соответствующих рассчитанным значениям q.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (в) (и) ag4G 21G 110

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ е н

Ц. (х) = 9 С(x+de ) ю е=s

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3849850/24-25 (22) 01.02.85 (46) 30.10.86. Бюл. Ф 40 (72) И.О.Константинов, А.И.Леонов и М.З;Тараско (53) 621.039.574(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

184501, кл. G 01 N 3/56, 1965.

Авторское свидетельство СССР

В 498844, кл. С 01 N 23/00, 1974. (54)(57) СПОСОБ ОБЛУЧЕНИЯ ИАТЕРИАПОВ, основанный на их бомбардировке ускоренными заряженными частицами с фиксированной энергией через поглотители разной толщины d, где e — номер поглотителя, измерении распределения продуктов взаимодействия по глубине

С(х) при отсутствии поглотителей и определении создаваемого распределения по формуле где N — число поглотителей; q — относительный интегральный поток частиц через каждый поглотитель, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности получения в материале заданного закона распределения продуктов взаимодействия бомбардирующих частиц с веществом, задают закон изменения толщины поглотителей, для различных N рассчитывают интегральный поток частиц а через каждый поглотитель иэ условия минимума нормы уклонения получаемого распределения 9(x) от заданного распределения F(x), при этом выбирают число поглотителей N наименьшим и таким, чтобы на заданном участке глубины от нуля до L полученная норма уклонения не превьппала допустимой по условиям задачи, и про водят облучение иэделия через каждый поглотитель до величин накапливаемого заряда, соответствующих рассчитанным значениям q .

12

Изобретение относится к ядерной физике, а именно к способам и устройствам для облучения образцов и иэделий ионизирующим излучением и предназначено для,использования в научных и прикладных целях, например, для внедрения чужеродных атомов, для создания в материале дефектов, для получения нужного распределения поглощенной дозы в биологических объек тах и для создания радиоактивной метки.

Цель изобретения — повышение точности получения в материале заданного закона распределения продуктов взаимодействия бомбардирующих частиц с веществом.

На чертеже приведен пример создания равномерного распределения по глубине радионуклида Co, образующегося при облучении железа протонами по ядерной реакции Fe(p n) Со, даны исходное распределение С(х) для

Е, =22,5 МэВ (точки 1), распределение

P(x), рассчитанное для N 8 и Е= const в интервале от 0 до 520 мг/см (кривая 2) и экспериментальные данные точки 3.

Способ осуществляют"следующим образом.

Задают закон изменения толщины поглотителей (она может изменяться равными шагами, по экспоненте, в геометрической прогрессии и т.д.). При этом весь интервал глубины материала, на котором необходимо получить распределение с заданными свойствами, оказывается разбит на определенные участки. Эти участки изменяются KBK при изменении числа различных режимов облучения N так и при изменении закона, связывающего их величины .между собой. Величины относительного интегрального потока частиц через каждый поглотитель q имеют математический смысл коэффициентов разложения заданной функции F(x) по функциям C{x+d ), зависящим от толщины поглотителей d ..

Расчет q< при фиксированном И выполняют, например, методом наименьшего направленного расхождения.

В качестве нормы уклонения в методе наименьшего направленного расхождения используют величину

1=, F(x;) 1nF(x,) /Ф(х; ), где М вЂ” число точек, в которых определены заданное F(x) и полученное

67488

"Р(х) распределение продуктон облучения по глубине.

Существует альтернативный способ решения поставленной задачи, который заключается в том, что задают закон изменения интегрального потока частиц q через каждый поглотитель и при варьировании И рассчитывают наборы толщин d<, обеспечивающие необходимую

10 близость распределений Ф(х) и Е(х), и выбирают тот из них, который соответствует минимальному числу поглотителей N.

Пример конкретного выполнения для

15 случая создания равномерного распределения радионуклидов по глубине °

При облучении железа протонами образуется радионуклид Со. Работу выполняли на циклотроне У-150. Исход20 ное распределение его плотности С(х) получали методом стопки фольг" при энергии протонов Ер=22,5 МэВ (точка 1), толщина каждой фольги 15,2 мг/см .

Это распределение было получено в

25 виде массива чисел S;, где S) — активность фольги с номером 1 по Со в относительных единицах, j=1,2,3, ...

М,...ММ, где NN — число фольг в стопке, для которых S >О, причем счет фольг в стопке ведется по ходу пучка протонов.

Необходимо было создать равномерное распределение плотности радионуклида Со по глубине, F(x) const на участке 0<х<520 мг/см (670 мкм).

35, .1ля упрощения расчетов и изготовления поглотителей их толщину меняли с равным шагом по следующему закону

d =mx,(1-1), где х, — толщина фольги, а m — целая часть числа L/N х,.

Коэффициенты. q рассчитывали из условия минимума нормы уклонения

1р „ получаемого распределения Ч (х) от F(x), при этом

45 () ) = q S„+ rn(q-g) е= в данном случае

J=H

I= EIF(j) ° 1nF(j) P(j), 50 i=i где М вЂ” номер фольги, в которой S достигает максимума.

Метод наименьшего направленного расхождения позволяет приравнять нулю

55 некоторые малые значения q . Оставши-е еся величины и корректируются и погрешность,вызванная, отбрасыванием одного из значений qs,÷àñòè÷ío компенсиру0,174 0,084

0,536

0,274

0,056

0,251

0,126

0,231

О, 115 О, 108

0,245

0,74

0,454

0,327

0,277

0,330

0,203

О, 133

О, 161

1,64

0,326

Составитель И.Павленко

Техред Н,Глущенко Корректор А.Обручар

Редактор В.Ковтун

Тираж 386 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5786/51

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4 ется. Подобная последовательная процедура позволяла существенно уменьшить число поглотителей без заметного увеличения нормы уклонения.

В таблице приведены значения а и

I для N=11 и двух значений п; при этом де -4х,(1-1) и n — число параметров и, отличных от нуля. Норма уклонения распределений задана 27, исходя из этого и выбрано n=8.

Рассчитанное таким образом распределение приведено на чертеже (кривая 2) .

267488 4

Облучение проводили по обычной схеме, в которой различные поглотители были укреплены в форме секторов диска, дискретно поворачиваемого при наборе соответствующего и . Полученное таким образс1м распределение радионуклида ьСо в стопке фольг измеряли известным способом с использованием одноканального сцинтилляционного спектрометра в виде экспериментальных точек 3 (оно также приведено на чертеже).