Способ определения кривой распределения наведенной активности по глубине изделия

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„963381

3(Я). G 01 N 23 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3263338/18-25 (22) 24.03.81 (46) 23.12.83. Бюл. 9 47 (72) И.О.Константинов, A.H.Ëåoíoâ и В.Я.Моисеев (53) 529.12 (088.8) (56) 1Авторское свидетельство СССР

М 330989, кл. С, 01 N 3/56, 1971.

2 . Ав торск ое св идехельств о СССР .Ф 184501, кл. 5 01 N 3/56, 1965 (прототип). (54)(57)1.CÏÎÑÎÁ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРИВОЙ

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАВЕДЕННОЙ АКТИВНОСТИ

ПО ГЛУБИНЕ ИЗДЕЛИЯ, активированного заряженными частицами, заключающийся в облучении .заряженными частицами стандартного образца иэ материала иэделия в том же режиме что и изделие, и определении распределения активности по глубине изделия по измерениям на стандартном образце, отличающий с ятем,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 соотношения

Р„

С = с О где Й„ — толщина поглотителя;

Р иР„ — коэффициенты, зависящие от свойств исследуемого вещества и материала поглотителя соот. Я ветственно.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю - /) шийся тем, что поглотитель изготовляют иэ фольги, изогнутой по пара- С боле.

963381

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 методом поверхнсстной активации ускоренными заряженными частицами.

При внесении или наведении радиоактивности в материал иэделия существенной характеристикой метки являет— ся распределение радионуклидов по глубине, 11аиболее удобно для практических целей представлять зто 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 вe;:ества (износом, коррозией, испарением, массопереносом и др.) это распределение служит в качестве тарировочной кривой для перевода относительного изменения активности в абсолютную величину снятого слоя. активационном анализе на заряженных 2> :.астицах подобные кривые используются при изучении распределения примеси по глубине вещества.

Таким образом, предварительное по.пу .ение информации о распределении активности является необходимым этапом радиоактивациоккых способов контроля и анализа, Известен способ полу ения этих кривых, заключающийся в том, что для малых глубин активации и деталей сложной формы в качест- 3.> ве эталона используют само изделие, на ак ивированную поверхность котороГо наносят пленку кислотостойкого лака, разрушают ее в зоках контакта и снимают поверхностные слои материала в этих зонах„ измеряя остаточную активностb Г1).

Наиболее близким техническим peLIåíHåì к изобретению являеTся способ получения кривой Распределения наведенной активности по глубине изделия, активированного заряженными частицами, заключающийся в облучении заря> женными частицами стандартного образца из материала изделия в том

>ке режиме, что и иэделие, и определении распределения активности по глубине иэделия по измерениям на стандартном образце (2).

Однако гри использовании этих способов снятие слоев с хрупких и твердых материалов (из которых нельзя прокатать фольги) может привест< к большим ошибкам в кривой распределения активности по глубине вследствие втирания, растравливания„ непарал П лельного снятия слоев и т.п, Операция снятия слоев требует соблюдения серьезных мер предосторожности с точки зрения техники безопасности (большая часть травителей 65 черезвычайно токсична) и особенно радиационной безопасности, так как при шлифов ании 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, радиационно-беэonacным методом, исключив операцию снятия поверхностных слоев с образцов.

Для достижения указанной цели по способу определения кривой распределения наведенной активности по глубине изделия, активированногo заряженными частицами, заключающемуся в облучении заряженными частицами стандартного образца из материала изде— лия в том же режиме, что и иэделие, и определении распределения активности по глубине иэделия по измерени ям на стандартном образце, стандарт ный 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 co,îò ноше ни я

Р и

0 и р о где с(„— толщина поглотителя;

Р и Р„- коэффициенты, зависящие от свойств исследуемого вещест— ва и материала поглотителя соответственно.

При этом поглотитель переменной тол— щины 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 1-23 по формуле

l п

dn p

Исходя из этого, поглотитель перед образцом или клин может быть сделан из любого материала и достаточно точка пересчитан на материал образца.

Поглотитель из материала самого образца, помимо возможности многократного использования, позволяет устранить

963381 операции истирания или растворения ради оактив ных 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 через равный шаг на поверхности толшина поглотителя меняется на одинаковую величину. 10

Это существенно упрощает пересчет эквивалентных толшин.

Точность получения распределения по глубине из распределения активности по поверхности в большой мере 15 определяется распределением по поверхности количества (дозы) облучения 8= i C (ток пучка х длительность .активации) . C целью уменьшения этой оши бки и упроще ни я измерений активности облучаемую поверхн ост ь удобн о сделать состоящей из ряда образцовучастков равной плошади и дозу облучени я одииак овой для всех участков .

Измерив интенсивность с ета от к аждого участк а, нормируют Ч, и строят зависимостьй /N,oò соответствующей толщины материала образца. Таким путем получают иск омое 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 фоль ги . 40

Пример. Стопку из 10 образцов из кобальтового сплава стеллита (размером 10х10х1 мм каждый) устанавливали на платформе, совершающей равномерное возвратно-поступа- Q5 тельное движение в плоскости, перпендикулярной оси пучка, сформированного диафрагмой 4 6 мм. Облучение проводили на выведенном пучке циклотрона протонами с энергией 22,8 ЯэВ.

Облучение этой стопки без поглотителя показало, что все образцы получают одинаковую активность по радионуклиду 58 Со с точностью 1-2Ъ.

Поглотитель переменной толщины изготавливали для сравнения двояким образом: из самого материала образца фреэерованием и шлифовкой под углом 4 и укреплением ре — фольги толщиной 250 мкм перед стопкой на

1 рамке, изогнутой по закону х = О, 2 где ось ф перпендикулярна облучаемой поверхности, а ось v направлена по поверхности через все образцы.

В последнем случае толщина поглоти— теля на пути пучка достаточно точно ! описывалась фовыулов .! где c3 — толшина фольги

Измерение радиоактивности обраэ— цов проводили через 1, 5 месяца после активации на сцинтилляционном спектрометре с одноканальным анали— затором в окне дискриминатора, в.ключаюшем фотопик 58 Со. Вклад других радионуклидов в интенсивность счета составил менее 5Ъ. Кривая распределения активности 58 Со по глубине получена путем радиометрии образцов по ходу роста толщины поглотителя . Интенсивность счета от образца при минимальном торможении принимали за 1. Для учета различия тормозной способности материала апоглотителя и образца величину толщины поглотителя в соответствии с формулой Максимова умножали на отношение Рстеллита /1 Fe = 1, 03.

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

Предложенный способ может быть использован и в более общем случае, когда поверхность активируется по любому известному закону и радиометрируется каким-либо координаточувствительным способом, например, с помощьюк авторадиографии, скеннировани я, гамма-к амер .

Таким образом, в предлагаемом способе операция снятия слоев с образца или иэделия исключена, что имеет большое значение для точности кривой распределения активности по глубине и для условий труда персонала, регулярно з ан ятого этой работой .

Это особенно важно для большинства исследований и методик, связанных с прикладным использованием ускорен— ных заряженных частиц.

963381 4y

1

5ур ( с0

Ю

1 гоп аоа юю бглитма гня ттоео ела, мни фиг. 2

Составитель Т. Владимирова

Редактор Л, Утехина Техред JI.Мартяшова ХорректорГ.Решетник

Зак аэ 106 35/7 Тираж 87 3 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул .Проектная, 4