Способ имплантации радиоактивных ядер бериллия-7

 

Использование: в ядерной физике. Сущность изобретения: конвертор с высоким содержанием водорода (например, водород-газ ), облучают пучком ионов бора-10, ускоренным до энергии 30-90 МэВ. Первичный пучок бора-10 после конвертора устраняют фильтром толщиной, равной пробегу ионов бора-10 после конвертора, установленным между конвертором и облучаемым образцом , 1 ил.

СОК>3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PЕСГ1УБЛИК (я)5 G 21 K 5/00

ЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОЛЛСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4900729/25 (22) 09,01,91 (46) 23,04,93. Бюл, Nò 15 (71) Институт атомной энергии им, И.В,Курчатова (72) Н,И,Веников и А,А.Оглоблин (73) Институт атомной энергии им, И.В,Курчатова (5б) Маиогу M, et al, Tribology Studies Be

implantation ln à Ceramic Samples, — Nucl.

lnstrum. and Meth, В 40/41, 1989, р. 579.

Авторское свидетельство СССР!

К 1758б76, кл. G 21 К 5/00, 1990.

Изобретение относится к ядерной физике, а именно к способам для облучения образцов и иэделий заряженных частицами и предназначено для создания радиоактивной метки, состоящей иэ имплантированных ядер бериллия-7, необходил1ой, например, для исследования износа или коррозии исследуемых образцов или изделий, Цель изобретения — расширение области применения способа на обьекты из легкоплавких материалов с низкой теплоп роводностью, Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе, ко1гвертор с высоким содержанием водорода (например, водород-газ) облучают пучком ионов бора-10, ускоренным до энергии до 80 МзВ}, (интервал выбран исходя из сечений образования

6ериллия-7), Причем толщину конвертора выбирают оптимальной (для водорода-газа

2-5 мг/см }, а энергию ионов бора-10 также

2 выбирают оптимальной 60-80 МзВ, Кроме того — и это является существенным, для того, чтобы воспрепятствовать попаданию

„„5U„„1811636 АЗ (54) СПОСОБ ИМПЛАНТАЦИИ РАДИОАКТИВНЫХ ЯДЕР БЕРИЛЛИЯ-7 (57) Использование; в ядерной физике.

Сущность изобретения: конвертор с высоким содержанием водорода (например, водород-газ), облучают пучком ионов бора-10, ускоренным до энергии 30-90 МэВ, Первичный пучок бора-10 после конвертора устраняют фильтром толщиной, равной пробегу ионов бора-10 после конвертора, установленным между конвертором и облучаемым образцом, 1 ил, первичного пучка бора-10 (имеющего интенсивность более чем на три порядка большую величину, чем интенсивность имплантируемых в образец ядер бериллия-7) между водородосодержащей мишенью и образцом помещают металлический фильтр с хорошим тепловодом такой толщины, чтобы только задержать ионы бора-10, а часть ионов бериллия-7, образованных в водородосодержащей мишени прошла через него и имплантировалась в образец. 3то возможно вследствие того, что удельные потери энергии (с Е/dX) в одинаковом материале и при одинаковых энергиях для бора-10 существенно больше, чем для бериллия-7. Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от него тем, что используется обл7учение не ионами лития-7 (реакция Н(Li, Be), а облучение ионами бора-10 конвертора с высоким содержанием водорода; т.е. реакция Н(В, Be), имеющая так10 7 же высокое сечение образования Be (до

350 мБарн в диапазоне энергий " В 40-70

1811636

МэВ), причем между водородосодержащей мишенью и образцом помещается фильтр такой толщины, чтобы он задержал первичный пучок бора-10 и пропустил большую часть ионов бериллия-7 в образец. Это позволяет имплантировать в образец только ядра бериллия-7, пучок которых имеет малую мощность, поэтому не вызывает перегрева легкоплавких материалов, из которых может быть изготовлен образец или изделие (таких, как например, пластмассы или резина), чего невозможно добиться в прототипе.

10

Концентрация бериллия-7 в каждой иэ фольг регистрировалась путем измерения гамма-излучения, вызываемого распадом бериллия-7 (Е y=478 кэВ) и результаты измерений использовались для калибровки. По50 сле этого в таком же режиме вместо стопки

Предлагаемый способ осуществляется "5 следующим образом, Пучок ионов бора-10,, ускоренных в ускорителе (1) оптимальной энергии (60-80

МэВ) входит в водородосодержащий конвертор (2) толщиной I, зависящей от энергии 20 первичного пучка и материала конвертора и определяемой также зависимостью сечения . образования бериллия-7 от энергии бора10, образует в конверторе пучок ядер бериллия-? с определенным спектром энергий. В конце конвертора устанавливается фильтр (3), толщина которого, равна пробегу ионов бора-10 в материале фильтра или чуть-чуть больше. Т.о. весь первичный пучок ионов бора-10 застревает в конце фильтра, 30 а большая часть ионов бериллия-7 из-за меньших удельных потерь энергии этими ионами (т,к. заряд их ядер меньше заряда ядер бора-10) проходит через фильтр, потеряв только часть своей энергии, и импланти- 35 руется в образец (4), который необходимо исследовать на износ или коррозию.

Пример. Предлагаемый способ реа- лизован следующим образом, Пучок ионов бора-10 ускорялся в циклотроне до энергии 40

60 МэВ и облучал газовый водородный конвертор толщиной 3,6 мг/см, отделенный от ионопровода циклотрона фольгой иэ дуратерма толщиной 8 мг/см, Пучок ядер берил2 лия-7, образуемый в реакции H(В, Be)

1 7 выходил из конвертора и имплантировался в стопку тонких (8 мкм) алюминиевых фольг, фольг устанавливался алюминиевый фильтр толщиной 58 мкм, а за ним по ходу пучка образец из полиамида, после чего опять происходило облучение системы бором-10.

B этом случае весь первичный пучок бора-10 задерживался фильтром, а в образец имплантировались только ядра бериллия-7. Облучение проводилось током ионов бора-10

0,5 мкА, Последующие исследования показали, что при интеграле тока 1,7 мкА ч в полиамидный образец было имплантировано 6 ° 10 ядер бериллия-7 (2,5 мкКи) без каких-либо повреждений образца (т.е. 6е3 попадания первичного пучка бора-10 на образец). Полученная в эксперименте скорость имплантации ядер бериллия-7 в образец существенно превосходит скорость имплантации, описанную в литературе, полученную в другом способе.

Использование предлагаемого способа имплантации бериллия-7 в образцы обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества, Позволяет имплантировать радиоактивные ядра бериллия-7 в легкоплавкие образцы и иэделия без изменения их структуры, причем при этом обеспечивается высокая скорость имплантации бериллия-7 (10 ядер/с). Если учесть, что радиоактивные ядра бериллия-7, имплантированные в пластмассовые или резиновые изделия, являются практически единственными радиоактивными ядрами для создания меток при изучении износа этих материалов, иэ которых в настоящее время изготавливаются многие детали машин (например, в автомобилестроении), то предлагаемый способ имеет большое технико-экономическое значение, Формула изобретения

Способ имплантации радиоактивных ядер бериллия-7, включающий облучение водородсодержащего конвертора пучком ионов и установку имплантируемого обьекта в поле ядер бериллия-7, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения области применения способа на объекты из легкоплавких материалов с низкой теплопроводностью, конвертор облучают ионами бора-10 с энергией в диапазоне 30-90 МэВ, а между конвертором и имплантируемым ° объектом устанавливают металлический фильтр с толщиной, равной пробегу ионов бора-10 после конвертора, 1811636 длина 8З м лу й.а

Составитель Н, Веников

Редактор Т. Иванова Техред M.Mîðãåíòàë КоРРектоР, Н. Милюкова

Заказ 1468 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР а

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101