Способ изготовления источника позитронов

 

Использование: изготовление источников позитронов, используемых для измерения времени жизни позитронов при исследовании твердых Тел. Сущность изобретения: для изготовления источника используется пленка специального аморфного сплава толщиной 0,2-2 мкм, изготовляемая путем ионно-плазменного напыления на подложку. Специальные меры обеспечивают возможность манипуляции с фольгами малой толщины при изготовлении источника и его механическую надежность Фон собственной аннигиляции при использовании аморфной пленки толщиной 0,5 мкм составляет 3-6%. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 21 G 4/00

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4948930/25 (22) 25.06.91 (46) 30.03.93, Бюл. М 12 (71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И,П. Бардина (72) А.Н,Жихарев (73) А.Н.Жихарев (56) Валуев Н.П., Жихарев A.Н.Методы и тех- ника измерения времени жизни позитро-, . нов. — ПТЭ, М 2, 1986, с, 15, Berne I. The utility of Posltrons for

studies of Metals and alloys. Sor, Met. 1980, ч. 14, hh 1, р. 3. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИСТОЧНИКАПОЗИТРОНОВ

Изобретение касается способов изготовления радиоизотопных источников ионизИрующих излучений, точнее, способа изготовления источника позитронов для измерений времени жизни позитронов, Цель изобретения — уменьшение фона собственной аннигиляции и повышение надежности источника.

Поставленная цель достигается благодаря использованию в конструкции источника пленки аморфного сплава на основе титана, легированного цирконием и кремнием, например, Ti — 10 Zr — 15 Si получаемого в виде аморфной пленки толщиной

0,1-2 мкм, путем ионноплазменного осаждения изтазовой фазы на подложку. Указанный сплав характеризуется следующими свойствами:„>59„„1806412 АЗ (57) Использование; изготовление источников позитронов, используемых для измерения времени жизни позитронов при исследовании твердых тел, Сущность изобретения: для изготовления источника используется пленка специального аморфного сплава толщиной 0,2 — 2 мкм, изготовляемая путем ионно-плазменного напыления на подложку. Специальные меры обеспечивают возможность манипуляции с фольгами малой толщины при изготовлении источника и его механическую надежность, Фон собственной аннигиляции при использовании аморфной пленки толщиной 0,5 мкм составляет 3 — 6%. 1 з.п,ф-лы, 1 ил..

1. При напылении сплава на охлаждае ива мую подложку происходит его аморфизация, причем при указанном составе сплава . О и надлежащем выборе материала подложка С в получаемой пленке отсутствуют несплош- © ности, если толщина пленки превышает 0,1 фь мкм, ° авеЪ

2. Благодаря аморфному состоянию обеспечивается высокая механическая прочность пленки. Так, усилие на разрыв с аморфной пленки указанного состава в

3,5 — 4 раза превышает характерное для хо- 6д лоднокатаной никелевой фольги такой же толщины.

3, Физические свойства оленки стабильные вплоть до температуры кристаллизации 400 С. Сплав устойчив к воздействию кислот.

1806412

Сочетание указанных свойств сплава

Tl-Хг-Sl позволило предложить следующую методику изготовления источника. Используют две заготовки аморфной пленки, причем пленка не отделяется от подложки, на которую производилось ее осаждение. Используется также медная шайба толщиной

0,07-0,1 мм, которая является механической основой источника.

При изготовлении источника водный раствор позитроноактивного препарата, наносят в центр медной шайбы, приклеенной к одной из заготовок аморфной пленки. Раствор выпаривается, а осадок локализуется путем приклеивания к шайбе второй заготовки подложкой наружу. После полимеризации клеевого соединения источник покрывается лаком, за исключением своей центральной части диаметром, соответствующим диаметру активной зоны источника.

После этого источник опускают в раствор кислоты и вытравливают подложку в центральной его части, чем обеспечивается выход позитронов через окошки из аморфной пленки. Как уже отмечалось, толщина пленки может находиться в пределах 0,1-2 мкм, Изготовленный таким образом источник показан на фиг.2. Он имеет повышенную механическую надежность благодаря использованию шайбы 3, Этому способству.ют также отбортовки из материала подложки 4. Они защищают активную зону 1 источника. локализованную фольгой 2, от случайного повреждения пинцетом или образцами при проведении экспериментов в геометрии "сандвич".

Достоинством способа является еще и то, чта толщина используемых пленок им не ограничивается, поскольку все манипуляции при изготовлении производятся вместе с подножкой. Разум н ы и и редел . уменьшению толщины пленки обусловлен в основном влиянием фона собственной аннигиляции источника на точность измерения времени жизни позитронов в образцах.

Если толщина пленок менее 0,5 мкм, то интенсивность фоновой аннигиляции составит примерно 5 и ошибка измерения станет определяться другими факторами эксперимента таким как разрешение, дрейф пулевой линии и т.п.

Использование пленок аморфных спла-. вов, полученных методом ионна-плазменного напыления, для изготовления источников позитронов неизвестно и соответствует критерию "новизна".

Предлагаемый способ позволяет изготавливать источники на основе пленок практически любой необходимой толщины, т.к. не возникает проблем с манипуляцией и склеиванием даже п ри их тол щи не 0,1 мкм. Поликристаллические фольги такой толщины не поддаются манипуляции изза наличия сил молекулярного сцепления, поверхностного натяжения и т,д. Практически нереальной является задача обеспечения сплошности таких фольг при толщине менее 1мкм, Использование аморфного сплава вме10 сте c,ïîäíîæêîé позволяет избежать отмеченных трудностей и получить не только прямой эффект, связанный с уменьшением фона собственной аннигиляции, но и сверхсуммарной, дающий саму воэможность изго"5 товления надежных источников с толщиной окошек менее 1 мкм.

Экспериментами показано, что в качестве подложки при ионноплазменном напы1 лении целесообразно использовать медь

20 или алюминий, т,к, при этом в напыляемой пленке отсутствуют несплошности, если толщина пленки превышает 0,1 мкм.

Пример реализации способа.

Для изготовления источника позитро25 нов использовалась аморфная пленка, полученная на .стандартной, установке, ионна-плазменного напыления, Твердая распыляемая мишень имела состав Nl—

10Д, Zr= 157 Sl, содержание примесей

30 азота и углерода не превышало 0,14 мас.

В качестве. подложки использовалась электролитическая медь толщиной О, 1 мм, охлаждаемая до температуры жидкого азота.

Характеристики процесса напыления: ток

35 плазмы 20 А, напряжение плазмы 30 В, ток на мишень 500 мА, напряжение мишени -2

Кв, Толщина покрытия составляла 0,5 мкм и достигалась за время напыления 15 мин.

Медная шайба имела толщину 0,1 мм, 40 внутренний диаметр 3 мм, наружный — 12 мм и приклеивалась к одной из заготовок аморфной пленки с помощью клея БФ-2.

Полимериэация клея осуществлялась при температуре 250 С в течение 1 ч.

45 Поэитроноактивный препарат йаС! (водный раствор) наносился с помощью микропипетки в центр шайбы на заготовку из аморфной пленки. После выпаривания к шайбе приклеивалась вторая заготовка

50 аморфной пленки подложкой наружу.

После склеивания источник покрывался цапон-лаком, за исключением своей центральной части. Подложка вытравливалась с помощью азотной кислоты.

Было изготовлено 4 источника позитронов активностью 0,5, 0,7, 1,0 и 1,5 МБк. Эксплуатация источников в течение 1 года сопровождалась контролем их активности по счетным приборам и взятием мазков с

1806412

Составитель А.Жихарев

Техред М. Моргентал Корректор Л. Ливринц

Редактор А. Коляда аказ 976 Тираж,, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 поверхности. Ни в одном из источников потери активности не обнаружено.

Фон собственной аннигиляции s металлических частях источника составлял от 3 до

6;,. Для сравнения исследовался источник, 5 изготовленный по известной методике, однако на основе пленки холоднокатанного никеля толщиной 2 мкм, Фон собственной аннигиляции в таком источнике составил

14;4, что наглядно демонстрирует преиму- 10 щества предлагаемого способа..

Формула изобретения

1. Способ изготовления источника позитронов, включающий капельное нанесение раствора позитроноактивного 15 препарата на металлическую фольгу, его выпаривание и локализацию осадка с помощью второй металлической фольги, о тл и ч а шийся тем, что, с целью умень шения фона собственной аннигиляции и 20 повышения радиационной надежности источника, в качестве металлической фольги используют пленку аморфного сплава на qcнове титана, содержащего цирконий и кремний, на подложке, причем пленку получают путем осаждения на охлажденную подложку из газовой фазы компонентов сплава, перед нанесением раствора препарата к аморфной пленке приклеивают шайбу с наружным диаметром, равным диаметру источника, и внутренним, соответствующим размеру активного пятна, раствор позитроноактивного препарата наносят в центр шайбы на аморфную пленку, а локализацию осадка осуществляют путем приклеивания к шайбе второй пленки аморфного сплава на подложке, идентичной первой, подложкой наружу, после чего удаляют подложки путем травления с обеих сторон источника в его центральной части, напротив активного пятна.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью оптимизации размеров источника, шайбу выполняют из меди толщиной 0,1 мм с внутренним диаметром 3-4 мм и наружным 10-12 мм, а в качестве материала подложки используют медь или алюминий толщиной 0,1-0,2 мм,