Диссертация (1149457), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Ядерные мишениЯдерные мишени изготавливались в лаборатории низкоэнергетичных ядерных реакцийИЯФ РК. Для экспериментов, проводимых на У-150М, использовались самоподдерживающиемишени из изотопически обогащенных материалов. Для изготовления разных мишенейиспользовались и различные методы их изготовления. Так, Ве изготовлялся методоммагнетронного напыления [53], мишени B, C, Mg, Bi –термическим напылением, Co, Au –прокаткой.Получение мишеней напылением происходит путем отделения металлических пленок отподложки и закреплением их в специальных мишенных рамках-держателях. Основные этапыизготовления мишеней:1)нанесение на подложку тонкого слоя буферного вещества, растворимого в воде илиорганических растворителях.2)формирование поверх буферного слоя металлической пленки вакуумным термическимиспарением или магнетронным напылением на установке типа ВУП. Небольшая частьметаллического материала (навеска) помещается в испаритель и распыляется путемдиффузионного и конвективного переноса в плазме при давлениях 1 Па (катодное распыление)или 10–1–10–2 Па (магнетронное и ионно-плазменное распыление).
Подложка с буферным слоемкрепится на столик для нагрева объектов (Т до 1100рассчитывается по формуле:0С). Толщина осажденного слоя31d=M ⋅ sin θ,4π ⋅ ρ ⋅ R 2(3.5)где М – общая масса испаряемого материала, d – толщина осажденного слоя, θ – угол наклонаподложки к испарителю, ρ – плотность испаряемого материала, R – расстояние от испарителядо подложки.Для упорядочения структуры и уменьшения внутренних механических напряженийпленок, повышения стабильности их свойств и улучшения адгезии к поверхности изделий сразуже после напыления без нарушения вакуума производят отжиг пленок при температурах,несколько превышающих температуру поверхности при напылении;3)пленка буферного вещества может разложиться при отжиге.
Если этого не произошло,подложку погружают в растворитель и получают свободную пленку металла.После напыления мишень переносилась на мишенную рамку-держатель, которая показанана рисунке 9. Мишенная подложка изготовлена из алюминия толщиной 1 мм и имеетстандартные размеры (рисунок 9 а), которые позволяют менять ядерные мишени в мишенномблоке, установленном в центре камеры рассеяния. Внешний вид готовой ядерной мишенипредставлен на рисунке 9 б.а)б)Рис. 9. Мишенная рамка-держатель.Толщины мишени определялись по ионизационным потерям альфа-частиц от эталонногоальфа-источникаввеществеядерныхмишенейнаавтоматизированнойальфа-спектрометрической установке «Прогресс 2000» [54].
В качестве эталонных альфа-источниковиспользовался комплект ОСИАИ, его характеристики приведены в приложении В. Допроведения экспериментов на циклотроне с помощью полученных спектров от эталонныхальфа-источников было вычислено энергетическое разрешение детекторов и мониторов,которое составило около 60 кэВ, это хорошо видно на полученных спектрах от эталонных32источников (см. приложение В).
Энергетическое разрешение системы на пучке ускорителясоставляло около 0,8–1,1%.С использованием функции «пробег-энергия» [55] и специально разработанногопрограммно-математического обеспечения были рассчитаны толщины мишеней. Результатыприведены в таблице 3.3. В качестве примера на рисунке 10 представлены спектры измеренийпотерь энергии альфа-частиц в различных ядерных мишенях.Рис. 10. Потери энергии альфа-частиц в различных изотопически обогащенных веществах.33Таблица 3.3 – Ядерные мишениИзотопХарактеристика мишениТолщина,Изотопическоемг/см2обогащение, %9-Beметалич.
фольга~210010-Bсамоподдерживающая~2(19,61)11-Bсамоподдерживающая~2(80,39)13-Суглерод. пленка0,408624-Mgметалич. фольга0,81699,925-Mgметалич. фольга0,7897,8759-Coметалич. фольга~2100197-Auметалич. фольга~1100209-Biметалич. фольга~21003.4. Методика регистрацииВ данной экспериментальной работе для регистрации продуктов реакций (заряженныхчастиц) и их идентификации использован (∆Е÷Е) – метод, который основан на измеренииудельных потерь в веществе dE/dx и ее полной кинетической энергии Е. Для реализацииданного метода регистрации была использована электроника, блок-схема которой представленана рисунке 11.Электронная установка состоит из двух измерительных линий и системы многомерногопрограммируемого анализа. В первой спектрометрической линии сигналы с детекторов ∆Е и Е,пройдя через зарядо-чувствительные предусилители (ПУ), поступают на спектрометрическиеусилители (СУ) (модель 571 и 471А ORTEC) c активным фильтром и компенсацией полюсанулем, которые позволяют избежать искажений спектров, возникающих за счет наложенийвыбросов одного из противоположных знаков сигналов и уменьшить мертвое время приперегрузках [56].
Спектрометрические сигналы в усилителях формируются схемамидифференцирования и 4-х кратного интегрирования, и такая форма сигналов оказаласьоптимальной по отношению к шуму спектроскопической установки и ее временномуразрешению.Усилители имеют два спектрометрических выхода – прямой, для временной привязки изадержанный на 2,5 мс. С прямого выхода биполярные спектрометрические сигналы поступаютна одноканальные анализаторы (ОА – модель 1201 КАМАК), вырабатывающие стандартные34логические сигналы с регулируемой задержкой, которые затем проходят на схему совпадений(СС – модель 1402 КАМАК) с разрешением по времени – 1 мкс.
Вырабатываемые схемойсовпадений логические сигналы подавались затем на управляющие входы двух аналогоцифровых преобразователей (АЦП-Е и АЦП-∆Е, модель 712 КАМАК). Наличие науправляющем входе АЦП сигнала низкого уровня служило признаком начало преобразования вкод амплитуды спектрометрического сигнала, подаваемого на аналоговый вход АЦП. Поокончании преобразования АЦП помещает полученный код в свой регистр данных ивыставляет запрос на прерывание по магистрали крейта КАМАК.
Одноканальные анализаторыкроме временной привязки осуществляют еще другую функцию – они использовались какамплитудные дифференциальные дискриминаторы для выбора динамического диапазонаамплитуд. Эффективность системы регистрации определялась динамическим сравнением числаимпульсов разрешения со схемы совпадений (Cч-1, в качестве которой служат спаренные 4-хкратныесчетчикисемкостью32бит,модель401КАМАК)кчислусобытий,зарегистрированных программой обработки прерываний.Рис. 11.
Блок-схема управления и получения экспериментальных данных на циклотронеУ-150М. ЦФ – цилиндр Фарадея; ПУ – предварительный усилитель; СУ – спектрометрическиеусилители; ОА – одноканальный анализатор; СС – схема совпадений; СЧ-1 ... СЧ-3 – счетчикиимпульсов; М-15 – микроамперметр для контроля тока пучка.35Третья линия, предназначенная для измерения полного числа частиц, прошедших черезмишень за время экспозиции, состоит из цилиндра Фарадея (ЦФ), отнесенного от центракамеры рассеяния (мишени) на расстояние 118 см. Цилиндр Фарадея, регистрирующийсуммарный заряд попавших в него частиц и установленный под углом 0° относительно осипучка, соединялся через наноамперметр типа М-95 с интегратором тока, преобразующий этотзаряд в число импульсов, регистрируемое счетчиком (Сч-3) с рабочим диапазоном измерениятоков 0,5нА-10мкА и постоянной, составляющей величину (1,58±0,02)⋅103 мкКл/отчет. Впоследних сериях измерений использовался интегратор тока фирмы ORTEC, счетнаяхарактеристика которого зависит от количества зарядов линейным образом.В качестве ∆Е-детекторов применялись кремниевые поверхностно-барьерные детекторыфирмы ORTEC, у которых толщина рабочего слоя может быть от 30 до 200 мкм с тонкимивходными (∼40мкг/см2 Au) и выходными (∼40мкг/см2 Al) окнами, энергетическое разрешениекоторых составляло 25-50 КэВ для альфа-частиц.
В эксперименте по рассеянию дейтронов сэнергией 18 МэВ использовались детектор для «дальнего» телескопа – E (6мм); ∆E (10 мкм)(для измерений малых углов – до 30 град) и для «ближнего» телескопа – E (6мм); ∆E (10 мкм)(для измерения больших углов – после 30 град).
В качестве Е-детекторов применялиськремниевые детекторы фирмы ORTEC толщиной 2 мм.Измерения и накопление данных по энергетическим спектрам осуществлялись сиспользованием персональных компьютеров с предварительным отбором событий в аналоговойчасти. Накопление спектрометрической информации проводилось в памяти ПК. Достоинстваданного метода заключались в оперативной доступности всего массива данных, что весьмаважно для наблюдения их непосредственно в процессе измерения, для идентификации пиковупругого и неупругих реакций и для контроля всего процесса измерений.Программное обеспечение для ЭВМ, развитое на основе алгоритма системы многомерногоанализа для исследования ядерных процессов на циклотроне ИЯФ НЯЦ РК, состоит изрезидентной части и программ–перекрытий, разработанных авторами [57]. Совокупность этихпрограмм обеспечивает следующую последовательность в проведении измерений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
