Способ выявления треков тяжелых ядер в кристаллах оливина

 

Изобретение относится к ядерной информации о зарядово-энергетических спектрах космических ядер с 6. Целью изобретения является обеспечение выявления полных травильных длин треков ядер за счет повышения скорости травления, исключая растравление поверхности кристалла. Травление проводится в герметически замкнутом сосуде, сохраняющем активное исходное свойство травителя е высоким значением рН 8,6-9, обеспечивающим большую скорость травления космических ядер с , зарегистрированных в кристаллах оливина из древних метеоритов . Эффект достигается за счет увеличения скорости травления и использования травителя на основе трилона Б щавелевой кислоты, ортофосфорной кислоты при определенных концентрациях ингредиентов. 1 табл. 9 (В

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

tNI

РЕСПУБЛИК ® С 01 т 5/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н a4 T NCNOMV саИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ .

По ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИНМ

ОРИ ГННТ СССР

1 (21) 4858088/25 (22.) 09. 38. 90 (46) 29.02.92. Бюл. Р 8 (71) Ереванский физический институт (72) А,Б.Акопова, И.И.Гогорян и В.П.Перелыгин (53) 621. 387.424 (088.8) (56) Fowler P.H.. Alexandre С., Clapham U.H., Hensaw D.L., 0 Silli;—

van D ..,,Thompson A. Proc ° of the

15 с6 Intern. Cosmiñ Ray Conf. 1, р. 275 (1977). .Krshnaswami S., Lal.D ., Prubhu M., ° ° »: . °

Tauchano А.S., 01ivines: Relation .of

Tracks of Charged Particles, Science, 1971, ч. 74, р. 287-292. (54) СПОСОБ В1ШВЛЕБ1Л TPEK08 TR!K%IX

ЯДЕР В 1(РИСТАЛЛАХ ОЛИВШЙ (57) Изобретение относится к ядерной

Изобретение относится к ядерной физике и предназначено для получения количественной информации о зарядовоэнергетических спектрах космических ядер с z >i26 путем выявления треков этих ядер в кристаллах оливипа из метеоритов, с поверхности луны, астероитов, планет солнечной системы.

Исследование зарядового и энергетических спектров таких космических ядер по древним трекам, накопленных

s кристаллах внеземного происхождения sa десятки и сотни миллионов лет: их экспозиции в открытом космосе, многократно превосходит возможность всех других известных методик иссле.,Я0„„1716458 - А 1

2 информации о зарядово-энергетических. спектрах космических. ядер с z>26. Целью изобретения является обеспечение выявления полных травильных длин треков ядер за счет повьпиения скорости травления, исключая растравление поверхности кристалла. Травление проводится в герметически замкнутом сосуде, сохраняющем активное исходное свойство травителя е высоким значением рН 8,6-9, обеспечивающим больиую скорость травления космических ядер с z 50, зарегистрированйых в кристаллах оливина из древних метеоритов. Э сект достигается за счет увеличения скорости травления и использования травителя на основе трилона Б щавелевой кислоты, ортофосфорной кислоты при определенных .концентрациях ингредиентов. 1 табл. дований, основанных на прямой регистрации галактических космических ядер с помощью пассивных (трековых) или ак тивных (электронных) детекторов, размещенных ка mapax зондах, спутниках, ор битальных станциях.

Известен способ выявления треков полимерных детекторов, экспонируемых в открытом космосе в течение 1200 сут. После приземления устройства детекторы протравили в щелочи, просматривали под микроскопом и по длине следа судили о зарядах г космических ядер.

Однако "из-за недостаточности стабильности длин треков в пластинках

1716458 ошибка в определении z космических ядер в этих опытах достигла ЗОЖ, что не позволяет получить достаточную информацию о зарядовом спектре космических ядер.

Наиболее близким к предлагаемому является способ травления древних треков галактических космических ядер в кристаллах оливина из метеоритов.. 0

Процесс травления проводили в кипящем растворе. При помоци охладительного устройства сконденсированную во-. ду возвращали обратно в кипящий", раствор травителя, состоящий HS сме-. си компонентов, г/л:

Трилон Б 400

Щавелевая кислота 10

Ортофосфорная кислота 8, 5 рН травителя 8,010,2 доводилась при помощи таблеток Na08 °

Недостатком способа-прототипа является оптимально невысокая скорость травления вдоль следа тяжелой частицы.

Относительная скорость v /v oe в из- 25 вестиом способе не превосходит 20-25.

Другим недостатком известного способа является изменение состава и рН раствора за счет утечки паров из системы в процессе травления. При изменении рН значительно снижается скорость травления вдоль трека (v ) по отношению к скорости травления поверхности кристалла (v a), что приводит к изменению профиля трека.-Это обстоятельство не позволяет обеспечить выявление полной травимой длины треков космических ядер с хЪ50, имеющих длины от 300 мкм до нескольких миллиметров (треки ядер ® U) .

Лелью изобретения является обеспечение выявления полных травимых длин треков тяжелых космических ядер за . счет увеличения скорости травления вдоль трека без повреждения поверхнос-15 ти кристалла и воздействия на.его оптические свойства .

Поставленная цель достигается согласно способу выявления треков тяже" лых ядер в кристаллах оливина, закпю-. чающемуся в травлении этих кристаллов в растворе при рН 8,8Ы,2 и температуре 1 )045 С в герметически замкнутом тедшоновом сосуде в травителе следующего состава, г/л.

I . Трилон Б 250-400

Щавелевая кислота 30-50

Ортофосфорная кислота 7-10

Заданное значение рН доводится аналогично прототипу постепенным до . бавленнем в раствор травителя соответствующих количеств Na0H с после-. дующим потенциометрическим измерением.

Повьппение рН улучшает растворимость трилона Б и качество травителя, при этом повышается скорость травления. Но дальнейшее повышение рНЗ 8,8 снижает скорость травления вследствие потери.травяцих свойств травителя, при рН 9 треки не выявляются. Использование герметически замкнутого тефлонового сосуда препятствует испарению и взаимодействию травителя со стенками сосуда, сохраняет постоянство состава и.рН до конца травления.

Проведение процесса трйвления при с=

=100>5 C обусловлено тем, что при повышении. температуры ускоряется процесс травления поверхности кристалла, происходит растравление и ухудшение качества кристалла при длительном травлении протяженных треков. При низких температурах процесс травления протекает очень медленно.

Верхняя граница 400 г/л определяется пределом растворимости трилона Б.

Нижняя граница 250 г/л — предел, при котором еще обеспечивается травление в избирательном режиме (т /ч» 180).

При давльнейшем уменьшении койцентрации трилона Б травитель изменяет свойства в процессе травления, что приводит к изменению профиля протравлен- ° ного трека.

При повьппеиии концентрации щавелевой кислоты до 40 г/л резко повышается скорость травления вдоль трека по сравнению с прототипом.

При дальнейшем повышении концентрации г1авелевой кислоты С>50 г/л скорость травления уменьшается, треки получают ступенчатый характер из-за заблокирования канала треков интенсивно вцдвляющимися отходами травления.

Концентрация ортофосйорной кислоты, обеспечивающей в данном травителе удаление продуктов травления из канала трека, 7.-10 г/л выбрана из условия пааучения четких оптически контрастных фигур травления треков. При концентрацйМ ортофосфорной кислоты ниже

7 г/л и выше 10 г/л форма трека ухудшается из-за заполнения канала трека продуктаии травления, блокирующими проникновение свежих порций травителя вглубь кристалла.

1716458 6

Влияние рН на результаты травления быпи проверены и на неотожженных крис-,. таллах из метеорита Иарьялахти. При рН 7;85 получены растравленные с поверхности треки длиной 100 мкм и шириной 4 мкм; при рН 8,72 выявлены древние треки тяжелых космических ядер длиной 445 мкм, шириной. 2,5 мсм, при рН 9,02 — трек длиной 260 мкм, шириной 1 мкм.

Результаты отдельной серии экспе. — .: риментов, проведенных с целью выявления оптимального содержания щавелевой кислоты в травителе, приведены в табе- лице.

Как следует из этой таблицы, оптимальная концентрация щавелевой кислоты — 40 г/л, допустимые пределы— ио-0 (4М10) r/a. м Влияние изменения концентрации щавелевой кислоты на результаты травления экспериментально проверена на

as- кристаллах оливина из метеоритов

25 Иарьялахти. Исследуемый образец сначала протравили травителем, содержащим 10 г/л щавелевой кислоты (прототип), получили широкие пересекающиеся треки. Затем травление продолжили в травителе, содержащем 40 г/л щавеле-. вой кислоты, протравилось.продолжение трека в глубине кристалла.

Таким образом, предлагаемый. способ обеспечивает наилучшие результаты по

a . выявлению полных травимых длин треков б- галактических космических ядер, заклю-. ой ченных в кристаллах опивина, исключая возмо кности расстравления поверхности кристалла, сохраняя прс зрачность по

4< всему объему, что облегчает микроскоую пнческий просмотр. Повышается достоso- верность полученной информации по эаz рядовому спектру тяжелых ядер, ипен.тификация которых основана на прямой пропорциональности я от травимой длио . ны трека.

Травление при низком рН не обесп чивает выявления полных травимых . длин треков ядер с z3 26. Это достигается при увеличении рН и благо даря предложенному составу травител за счет повышения скорости травлени вдоль трека по отношению к скорости травления поверхности кристалла, ис ключающего растравление и ухудшение качества кристалла.

Для экспериментальной проверки . предлагаемого способа травление ripo водили при рН 7,3 - 9,4 ° В качестве рабочих образцов были использованы неотожженные кристаллы оливина из м теорита Иарьялахти, облученные иона ми Хе и РЬ с энергией 14-17 ИэВ/нук .лон, кристаллы.из метеоритов Иарьялахти и Игл Стейшен без дополнитель го облучения ионами. Под микроскопо измеряли длину и ширину не менее

10 треков на каждом образце и определяли среднее значение скорости тр пения о выражению

21

a" где 1 — длина трека;

d - диаметр трека у его входа s кристалл .

Оптимальное значение рН получено в интервале 8,6-9,0, где скорость травления повышается четырехкратно.

Например, при рН 8,6 в неотожженном облученном ускоренном ионами ксенон кристалле из метеорита Иарьялахти о наружен трек длиной 845 мкм и ширин

2 мкм на протяжении всей этой длины

Экспериментально доказана непригодность как более низких значений рН травителей,неспособных выявить попы травимую длину треков из-за малой с рости травления, так и более высоки значений рН, когда треки практически ие обнаруживаются вследствие потери травителем его травяцих свойств. Эт подтверждается примерами конкретного въаюлиения результатов травления при разных рИ. При рН 7,3 в отожженных кристаллах метеорита Иарьялахти, облученных ускоренными ионами os pb, попучены растравленные с поверхности кристалла треки длиной 90 мкм, шириной 5 мкм;.при рн 8,88 — узкие треки на поверхности кристалла шириной 1мкм:..

:... 5 длиной 110 мкм (полная травимая дли-.." на), при рН 9,4 треки не выявлены иэ-за,.потери травящих свойств трави теля. формула изобретени й

Способ выявления треков тяжелых ядер в кристаллах оливина, заключающийся в травлении этих треков в растворе опивинного травителя, содержащем трилон В, щавелевую кислоту и ортофосфорную кислоту, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью обеспечения выявления полных травимых длин треков тяжелых ядер за счет повышения скорости травления, исключая растрав1716458 ление поверхности кристалла, травле-;:,:, ние осуществляют при рН 8,6-9,0 и температуре 95-105 С в герметически замкнутом тефлоновом сосуде, причем используют травитель при следующем со- . отношении ингредиентов, г/л:

Трилон Б 250-400

Цавелевая кислота 30-50

0ртоАосд орная кислота 7-10

Концентращюя щавелевой кислоты, г/л

40

50

30 35

200

350

180

Скорость 100травления

339

Составитель А.Акопова

ТехРед A,Êðàâ÷óê Корректор A-06p ap

Редактор А.Лежнина

Заказ 610 Тираж Подписное фНЯИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/S. Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород,. ул. Гагарина,!01