закрытый источник альфа-излучения

Формула изобретения

Закрытый источник альфа-излучения, содержащий корпус с выходным окном и активную часть, отличающийся тем, что корпус источника выполнен из титана, а на поверхности загерметизированной в корпусе аргонодуговой или лазерной сваркой активной части имеется покрытие, полученное путем нанесения на ее поверхность спиртового раствора оксида кремния, сушки и отжига при температуре 450-500С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к атомной технике и может быть использовано для изготовления экологически безопасных радионуклидных источников монохроматического излучения высокой интенсивности. Такие источники могут найти применение в рентгеноспектральном анализе.

Известен источник альфа-излучения, состоящий из капсулы из нержавеющей стали с выходным окном толщиной 6 мкм из нержавеющей стали и активной части. [В.П. Сытин, Ф.П. Теплов, Г.А. Череватенко. Радиоактивные источники ионизирующих излучений. - М.: Энергоатомиздат, 1984, с.25]. Активную часть источников изготавливают осаждением радионуклидов ²⁴¹Am, ²³⁸Pu, ²¹⁰Ро электрохимическим путем на диск из золота, платины или нержавеющей стали. Герметичное соединение выходного окна с капсулой осуществляется аргонодуговой сваркой.

В качестве защитного слоя применяется также никелевая фольга толщиной 2,5 мкм, в частности, в источниках с ²⁴¹Аm активностью не выше 37 МБк.

Это решение имеет ряд недостатков:

- активность источников и энергия альфа-частиц используемых нуклидов достаточно мала, что ограничивает применение источников, например, для метода обратного альфа-рассеяния;

- прочность сцепления "активного" слоя, нанесенного электрохимически на подложку, невелика, что ограничивает использование источников при механических и термических нагрузках.

- никелевая фольга обладает недостаточной химической устойчивостью к продуктам радиолиза компонентов воздуха.

Вышеуказанные недостатки устраняют тем, что в закрытом источнике альфа-излучения, состоящем из корпуса с выходным окном и активной части, корпус выполнен из титана с выходным окном из титановой фольги =3 мкм, а активную часть получают путем испарения в вакууме радионуклида, восстановленного из оксида, с последующей конденсацией на подложку при нагревании, а затем дополнительно наносят на поверхность активной части защитное покрытие из оксида кремния. Для получения защитного покрытия на активную часть источника альфа-излучения наносят аликвоту эмульсионного спиртового раствора, содержащего оксид кремния, сушат и отжигают при температуре 450-500С. Полученный источник с защитным покрытием из оксида кремния толщиной 0,1-0,2 мкм помещают в корпус из титана, закрывают пробкой и проводят герметизацию аргонодуговой сваркой.

Технический результат: нанесение защитного покрытия из оксида кремния снижает скорость распыления поверхности источника по сравнению с открытой поверхностью. Герметизация источника в корпусе с выходным окном из титановой фольги толщиной 3 мкм позволяет изготовить закрытый источник альфа-излучения активностью до 0,3 ГБк при диаметре активной части 6 мм, с максимальной энергией альфа-частиц 5,0-5,2 МэВ (для нуклида кюрий-244) и собственной полушириной альфа-линии менее 250 кэВ.

Дополнительная защита от распыления активной части источника достигается нанесением на ее поверхность слоя SiO₂ толщиной 0,1-0,2 мкм из спиртового раствора оксида кремния. Конструкция источника представлена на чертеже.

Титан обладает большей химической устойчивостью к воздействию продуктами радиолиза воздуха (например, HNO₃).

Герметизация источников осуществляется с помощью аргонодуговой или лазерной сварки.

Металлотермическим восстановлением оксида радионуклида (кюрий-244) в высоком вакууме с последующим испарением паров его металла и конденсацией на подложку из кремния получали активную часть источника альфе-излучении активностью 0,24 ГБк с максимальной энергией альфа-частиц 5,76 МэВ и собственной полушириной альфа-линии 170 кэВ.

На активную часть источника наносили аликвоту эмульсионного спиртового раствора, содержащего оксид кремния, сушили и отжигали при температуре 450-500С. Толщина защитного покрытия составляла 0,1-0,2 мкм.

Активную часть источника загружали в корпус из титана с предварительно приваренной титановой фольгой, устанавливали пробку и герметизировали аргонодуговой сваркой.

Спектрометрическое измерение закрытого источника показало, что максимальная энергия альфа-частиц составила 5,04 МэВ, активность - 0,24 ГБк, собственная полуширина альфа-линии - 179 кэВ.

Изготовленный источник испытывали на герметичность иммерсионным методом и на поверхностную загрязненность по ИСО 9978:1992(Е), провели ресурсные испытания (выдержка на воздухе в течение 2 лет). В результате испытаний установлено, что источник герметичен, поверхностная загрязненность не превышает фоновых значений Спектрометрическое измерение источника после выдержки на воздухе показало, что максимальная энергия альфа-частиц составила 5,0 МэВ, активность - 0,22 ГБк, собственная полуширина альфа-линии - 196 кэВ.