RU2561499C1 - Способ изготовления титан-тритиевой мишени - Google Patents
Способ изготовления титан-тритиевой мишени Download PDFInfo
- Publication number
- RU2561499C1 RU2561499C1 RU2014129968/07A RU2014129968A RU2561499C1 RU 2561499 C1 RU2561499 C1 RU 2561499C1 RU 2014129968/07 A RU2014129968/07 A RU 2014129968/07A RU 2014129968 A RU2014129968 A RU 2014129968A RU 2561499 C1 RU2561499 C1 RU 2561499C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tritium
- saturation
- titanium
- layer
- heating
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу изготовления титан-тритиевых мишеней, применяемых в вакуумной нейтронной трубке. В заявленном способе предусмотрена активация слоя гидридообразующего металла (титана), нанесенного на подложку, в камере насыщения путем нагрева до 300-500°С и подача трития в камеру насыщения с последующим ее охлаждением. Тритий в камеру насыщения подают перед активацией слоя гидридообразующего металла, при этом активацию проводят в среде трития. Количество поглощенного трития рассчитывают из условия достижения атомного отношения T/Ti, равного 1,5-1,7, а нагрев и охлаждение камеры насыщения проводят со скоростью 2-3°С/мин. Техническим результатом является повышение точности измерения количества трития, поглощенного мишенью, упрощение процесса насыщения мишеней за счет совмещения операций активации и насыщения, а также упрощение контроля степени насыщения титанового слоя, снижение вероятности отслоения тритида титана от подложки и, соответственно, радиационного загрязнения технологического оборудования, и повышение безопасности условий работы персонала. 1 пр.
Description
Изобретение относится к области ядерной физики, в частности к способам изготовления титан-тритиевой мишени, применяемой в нейтронных генераторах. Нейтронные генераторы используются в скважинной геофизической аппаратуре для каротажа газовых и нефтяных месторождений, в составе аппаратуры нейтронного активационного анализа и других областях науки и техники.
Известен способ изготовления титан-тритиевой мишени, описанный в монографии "Тритиевые излучатели", Г.Д. Горловой, В.А. Степаненко, Атомиздат, 1965, стр. 46-47. Он заключается в напылении на подложку (вольфрам, молибден, тантал, медь) титанового слоя. Подложку с напыленным слоем титана помещают в специальную установку, откачивают до давления 5·10-6 мм рт.ст. Тритий подают на холодную подложку со слоем титана, затем подложку со слоем нагревают индукционной печью до 900-1000°С. После этого печь выключают. При остывании происходит частичное насыщение тритием титанового слоя. Затем повторяют нагрев до 1000-1100°С, при этом газ полностью выделяется из мишени. Как только газ полностью выделится, нагрев отключают, и при остывании происходит окончательное насыщение мишени тритием.
Недостатками известного решения являются:
- отсутствие контроля над скоростью нагрева мишени;
- при температурах выше 1000°С возможно сплавление титана с материалом подложки с образованием интерметаллидных соединений, не поглощающих тритий;
- при повторном нагреве мишени возможно растрескивание частично насыщенного слоя (в силу высокой скорости нагрева).
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ изготовления тритиевого источника β-излучения, заключающийся в том, что на молибденовую подложку в форме диска, находящуюся при температуре 20-50°С, напыляют титановую пленку методом термического испарения в вакууме. После этого подложку с титановым слоем извлекают из установки напыления и насыщают тритием в специальной установке (Патент РФ №2257628, МПК G21G 4/04. опубл. 20.01.2005). Насыщение титан-тритиевых мишеней по этому способу состоит из следующих стадий:
- помещают подложку с титановым слоем в камеру насыщения;
- производят вакуумирование камеры до давления 2·10-5 мм рт.ст. с одновременным нагревом до 300°С (активация титанового слоя);
- подают тритий в камеру для насыщения мишеней и осуществляют нагрев до 525°С;
- охлаждение камеры, в процессе которого происходит насыщение титанового слоя мишени тритием.
Недостатками данного способа насыщения являются:
- сложность контроля степени насыщения слоя гидридообразующего металла в процессе насыщения, так как тритий подается на нагретую до 300°С подложку, и при дальнейшем нагреве до 525°С одновременно протекают два конкурирующих процесса: насыщение мишени, приводящее к уменьшению давления в камере и увеличение давления газообразного трития за счет разогрева в камере для насыщения, имеющей постоянный объем;
- отсутствие возможности получения мишеней с заданным атомным отношением, Т/Ti;
- возможность перенасыщения мишени тритием (выше атомного отношения T/Ti=1,7), что может повлечь разрушение слоя гидридообразующего металла;
- длительное время процесса насыщения мишеней тритием, что влечет за собой снижение уровня безопасности при работе с тритием.
Задачей данного изобретения является повышения качества титан-тритиевых мишеней с одновременным повышением безопасности работ.
Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого способа, заключается в следующем:
- повышается точность измерения количества трития, поглощенного мишенью;
- значительно упрощается процесс насыщения мишеней за счет совмещения операций активации и насыщения, также упрощается контроль степени насыщения титанового слоя;
- снижается вероятность отслоения тритида титана от подложки и, соответственно, радиационного загрязнения технологического оборудования;
- повышается безопасность условий работы персонала.
Для решения указанной задачи и достижения технического результата заявлен способ изготовления титан-тритиевой мишени, заключающийся в активации слоя титана, нанесенного на подложку, в камере насыщения путем нагрева до 300-500°С, подаче трития в камеру с последующим ее охлаждением, в котором, согласно изобретению, тритий в камеру насыщения подают перед активацией слоя титана и активацию проводят в среде трития, при этом количество трития рассчитывают из условия достижения атомного отношения T/Ti=l,5…1,7, а нагрев и охлаждение проводят со скоростью 2-3°С/мин.
Подача трития в камеру насыщения перед активацией слоя гидридообразующего металла - титана и проведение активации в среде трития позволяет сократить время процесса за счет совмещения стадий активации и насыщения титанового слоя мишени. При этом проведение активации при температурах до 500°С позволяет избежать образования интерметаллидного слоя и нарушения целостности активного слоя за счет отсутствия напряжений в нем в процессе насыщения мишени. Этому же способствуют и экспериментально подобранные скорости нагрева и охлаждения мишени (2-3°С/мин). Предложенный способ позволяет получать титан-тритиевые мишени с заданным атомным отношением, которое обеспечивается подачей расчетного количество трития, необходимого для достижения атомного отношения Т/Ti=1,5…1,7. Сокращение времени проведения процесса влечет за собой повышение уровня безопасности персонала при работе с тритием.
Пример. Была изготовлена партия из 5 титан-тритиевых мишеней на подложках из меди диаметром 47.4 мм и толщиной 2.5 мм. После обработки подложек (обезжиривание, травление и сушка) на них напылялся слой титана толщиной 4-5 мкм. Насыщение титана тритием состоит из следующих стадий:
- помещение подложки из меди со слоем титана в камеру насыщения;
- вакуумирование камеры с подложкой до давления 5·10-5 мм рт.ст.;
- подача в камеру для насыщения трития в количестве, необходимом для достижения заданного атомного соотношения Т/Ti=1,5…1,7;
- нагрев до 500°С подложек с титановым слоем в среде трития со скоростью 2-3°С/мин;
- выдержка подложки с титановым слоем при 500°С до установления постоянного давления;
- охлаждение камеры с мишенью до комнатной температуры со скоростью 2-3°С/мин;
- дезактивация камеры для насыщения с мишенями путем вакуумирования (удаление с рабочих поверхностей сорбированного трития);
- извлечение из камеры готовой мишени и визуальный контроль качества (выявление дефектов: трещин, пузырьков, отслоений и т.д.).
У изготовленных по заявляемому способу мишеней было измерено тормозное излучение при помощи сцинтилляционного счетчика. Мишени также прошли проверку в составе нейтронного генератора НГ-150. Изготовленные мишени обладали следующими характеристиками:
- неравномерность распределения трития по площади мишени - не более 10%;
- удельное газовыделение после суток хранения мишени на воздухе не превышало 10-12 Ки/см2·с;
- на начальном этапе испытаний мишеней в составе нейтронного генератора НГ-150 интенсивность генерируемого пучка составляла - 3·1010 н/с.
Claims (1)
- Способ изготовления титан-тритиевой мишени, заключающийся в активации слоя титана, нанесенного на подложку, в камере насыщения путем нагрева до 300-500°С, подаче трития в камеру насыщения с последующим ее охлаждением,
отличающийся тем, что тритий в камеру насыщения подают перед активацией слоя титана и активацию проводят в среде трития, при этом количество трития рассчитывают из условия обеспечения атомного отношения трития к титану (T/Ti) 1,5…1,7, а нагрев и охлаждение проводят со скоростью 2-3°С/мин.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014129968/07A RU2561499C1 (ru) | 2014-07-21 | 2014-07-21 | Способ изготовления титан-тритиевой мишени |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014129968/07A RU2561499C1 (ru) | 2014-07-21 | 2014-07-21 | Способ изготовления титан-тритиевой мишени |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2561499C1 true RU2561499C1 (ru) | 2015-08-27 |
Family
ID=54015669
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014129968/07A RU2561499C1 (ru) | 2014-07-21 | 2014-07-21 | Способ изготовления титан-тритиевой мишени |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2561499C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000162390A (ja) * | 1998-11-25 | 2000-06-16 | Japan National Oil Corp | 中性子発生管 |
RU2257628C2 (ru) * | 2003-07-28 | 2005-07-27 | Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРИТИЕВОГО ИСТОЧНИКА β-ИЗЛУЧЕНИЯ |
RU2481600C2 (ru) * | 2007-08-08 | 2013-05-10 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Генератор излучения и конфигурация источника питания для скважинных каротажных приборов |
-
2014
- 2014-07-21 RU RU2014129968/07A patent/RU2561499C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000162390A (ja) * | 1998-11-25 | 2000-06-16 | Japan National Oil Corp | 中性子発生管 |
RU2257628C2 (ru) * | 2003-07-28 | 2005-07-27 | Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРИТИЕВОГО ИСТОЧНИКА β-ИЗЛУЧЕНИЯ |
RU2481600C2 (ru) * | 2007-08-08 | 2013-05-10 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Генератор излучения и конфигурация источника питания для скважинных каротажных приборов |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
A * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10342113B2 (en) | Controlled laser irradiation atom source | |
CN107159889A (zh) | 激光增材制造中制件温度分区测量与控制方法 | |
CN102492924A (zh) | 自体离子轰击辅助电子束蒸镀装置及利用其镀膜的方法 | |
Zhang et al. | Influence of target temperature on H alpha line of laser-induced silicon plasma in air | |
JP6716489B2 (ja) | 核種変換反応に用いる構造体の評価方法、評価装置、それを備えた構造体の製造装置および核種変換システム | |
RU2561499C1 (ru) | Способ изготовления титан-тритиевой мишени | |
RU2015123046A (ru) | Стекло с оптически прозрачным защитным покрытием и способ его изготовления | |
CN104532235A (zh) | 金属基料浆涂覆涂层真空电子束表面改性方法 | |
JP6837834B2 (ja) | 紫外光発生用ターゲット及びその製造方法、並びに電子線励起紫外光源 | |
CN102936714B (zh) | 基于大面积强流脉冲电子束复合处理制备硬质碳化物陶瓷涂层的装置及其制备方法 | |
Yehia-Alexe et al. | Considerations on hydrogen isotopes release from thin films by laser induced ablation and laser induced desorption techniques | |
JP2017137544A (ja) | 成膜装置及び基板判別方法 | |
RU2529399C1 (ru) | Способ изготовления металло-тритиевой мишени | |
CN108642444A (zh) | 一种高透明光致发光的氧化锌-聚乙烯复合涂层的制备方法 | |
RU2459306C1 (ru) | Способ обработки эмиттирующей поверхности металлопористого катода | |
Giri et al. | Fabrication of thin 124 Sn target on Al-backing using vacuum evaporation technique at IUAC, New Delhi | |
RU2502151C1 (ru) | Способ изготовления фотокатода и устройство для изготовления фотокатода | |
RU2257628C2 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРИТИЕВОГО ИСТОЧНИКА β-ИЗЛУЧЕНИЯ | |
Teryaev et al. | Application of high-power pulse electron beams for maintenance and restoration of the properties of a gas turbine engine blades from nickel alloy GhS32 with NiCrAlY+ NiAl coating and perforated holes | |
Pulino et al. | Thin films obtained from materials of high evaporation temperatures at low pressures | |
Vanleeuw et al. | Implementation of new integrated evaporation equipment for the preparation of 238U targets and improvement of the deposition process | |
RU2523732C1 (ru) | Способ создания мелко залегающих наноразмерных легированных слоев в кремнии | |
Basovic et al. | Effects of plasma processing on secondary electron yield of niobium samples | |
JP2011074442A (ja) | 真空蒸着装置 | |
RU2624913C1 (ru) | Способ изготовления титано-тритиевой мишени нейтронной трубки |