Способ ядерного анализа материалов
Союз Советских
Социвлистимеских
Республик
<» 533156 в;.
2 (5l) М. Кл.
G 01 М 23/00 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03.09.74 (21) 2057 638/25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет
Гкударстееиный кенитет
СССР пе делам изобретеинй и открытий
Опубликовано15.01.7 9.Бюллетень №
Дата опубликования описания 18.01.79 (53) УДК539.1. .06(088.8) !
И, П. Чернов, В. A. Матусевич, В. В. Козырь и P. Е. Овсянникова (72) Авторы изобретения (71) Заявитель
Научно-исследовательский институт ядерной физики (54) СПОСОБ ЯДЕРНОГО АНАЛИЗА МАТЕРИАЛОВ
Э„=агсын lN> I M„, (/) Изобретение относится к способам ядерного анализа, которые находят применение для определения элементного состава материалов, преимущественно поверхностных слоев
Известны способы ядерного анализа материалов, основанные на облучении исследуемого образца потоком быстрых заряженных частиц с целью определения процентного содержания требуемого элемента в веществе по измеренной интенсивности отраженного от образца излучения путем регистрации и анализа энергетического спектра рассеянных частиц.
Наиболее близким техническим решением является способ, основанный на облучении исследуемого образца заряженными частицами и регистрации ядер отдачи определяемых элементов . Способ используется для определения содержания кислорода в тонкой фольге из меди.
Однако эти способы не позволяют проводить элементный анализ поверхности слоев толстых образцов на предмет определения в них легчайших и ряда легких ядер. Если для анализа используются частицы, масса которых больше массы анализируемого ядра, то бомбардирующие частицы рассеиваются в конус с углом раствора где М и М - массы частицы и ядра, соответственно. Например, пр«рассеянии альфа-частиц на ядрах водорода & = о
14,5 . Поэтому в данном случае толщина анализируемого образца должна быть меньше пробега в нем рассеянной частицы М . Если же М„С М, а масса ядер матрицы М в свою очередь превышает и М„и М 2 то рассеянные чаотицы на др М2 будут на дыват я на огромный фон рассеянных частиц от ядер М и по этой причине чувствительность будет очень низкой» Правда, в от дельных ситуациях сечение рассеяния альф -частиц на некоторых легких ядпах
33156
55 существенно превышает сечение рассе HHH па ядрах матрицы HO BTО явление ограничивается лишь ядрами углерода, азота и кислорода, 1то же касается ме тОда наведенной радиоактивности То для легчайших ядер он совсем не применим (ядра .1 и Не не активируются), л З . ф а для некоторых легких ядер не представляется возможным подобрать ядерную реакцию, котора.я бы приводила к удобному радиОак. ивному ядру, Бель изобретения — расширение диапазона толщин исспедуемых образцов при проведении злементп Огo анализа их поверхностных слоев. -та цель достщ ает я Tag,l что ап-,ли зируемую поверхность образца распсл; —. гают под углом наклона к направлению движения бомбардирующих частиц в пре0 делах 30-4а и регистрируют энергетический спектр Е ядер отдачи определяемого элемента Ia углах, болыиих угла наклона, но меньших 80, причем масcg бомбapgBp olH É частицы I b16opaloT большей массы определяемого элемента, Зависимость Г- 0T М з М и уг" а на кОтором Оегистрир е Гся Наро
oq дачи иьлеет вид
ФМ,,М, 2 ()
° 2 ссв iг (g)
Е в (2) Обозначена знергВЯ бомбардир;у<)щиx частиц, Практически всегда мОж
Но выбрать величину Е TaKDH ITOábl выход ядер М, из реакции (М, М 2 ) на ядрах М был равен нулю. В этом случае прп использовании радиозлектрОН нь. метод ",в HQB HTilABKBIi HH част иц Ре гистрируемых детекторов, осуществляются бесфоновые условия анализа, Способ не имеет принципиальных ограничений на массу ядер элементов, содержание которых анализируется.
Практически 2ise cHoco6 MioHseT бытb легко осуществлен для определения легчай.ших элементов: водорода, дейтерия, геB BH ЛИТИЯ.
На чертеже приведен возможный варНаНТ рсуществления анализа предлагаемым способом, Из источника (ускорителя) пучок 1 бомбард ируюших частиц . с массой М
1 падает на образец 2, элементный состав поверхностного слоя 3 толшиной Т которог0 подлежит Определению.
t0
l5
20 i5
Зо
35 с
Ядра отдачи, возникающие в результате упругого соударешля с ионами abllleгают на углы 0-900. Если толщина образца превышает длину пробега ядер отдачи (толстый образец), а плоскость его нормальна к направлению движения бомбардируюших ионов, то все они останавливаются образцом, Поэтому;для обеопечения вылета ядер отдачи из образца
Облучаемую поверхность необходимо наклонять относительно направления движения ионов на угол "облучения" g. Для выбора угла д на котором регистрир5ются ядра отдачи необходимо учитывать несколько факторов: а) энергия ядер отдачи должна быть выше порога регистрирующей аппаратуры.
Поскольку их энергия уменьшается с увеличением угла вылета и при угле, равном 90 > 0Ba становитсЯ нулеВОЙ тоО
g(, « 9о б) сечение образования ядер отдачи
0 максимально при & и 90 и, следовательно, необходимо выбирать О по возможности ближе к 80;, в) глубина анализируемого слоя тем больше, чем меш шел.
Л
Компромиссными явпяются величины д
0 „о к 60 и $ ж 10-45 . Широкий диапазон изменения величины у ла "Облучения" V позволяет обеспечить анализ желательной толщины слоя образца.
Под углом О в детектор излучения летят не только. ядра М, но и М рассеянные на ядрах М и сами ядра ОТ дачи М, Устранение фона, обусловленного ядрами отдачи М и частицами М „ рассеянными на ядрах М легко осущест
) вляется установкой перед детектором фольги, толщина которой больше или рав на пробегу ядер М и М < . В случае паличич B поверхностном слое нескольких легких элементов необходимо исполь зовать в качестве детектора телескоп счетчиков и один из методов идентификации типа частиц. Так же следует поступать и в случае, если масса ядра М
1 незначительно больше массы М 2 . Ограни ений на массу ядер, составляющих матрицу, предлагаемый метод не имеет.
Необходимо только обязательное соблюдение следующих условий;
М< отличается OT М, g а д <80 .
Ф ормула изобрете ния
Способ ядерного анализа материалов, Основанный на Облучении исследуемого
С оставитель
Редактор Е, Месропова Техред М, Борисова Корректор Т. Вашкович
Заказ 7818/58 Тираж 108@ Подписное
ЫНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, ?K-35 Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
5 5 образца заряженными частицами и регистрации ядер отдачи определяемых элементов, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона толщин исследуемых образцов, анализируемую поверхность образца располагают нод углом наклона к направлению
33156
6 движения бомбардирующих частиц в пределах 10-45 и регистрируют энергетик ческий спектр ядер отдачи определяемого элемента на углах, больших угла наклона, но меньших 80, причем массу бомбардирующих частиц выбирают больше массы определяемого апемента.
