SU826856A1 - Устройство д идентификации т желых ионов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области  дерной спектрометрии и может быть использовано дл  идентификации т желых ионов, например осколков делени  т желых  дер

(U235, U238, Pu239 и Др.) .

Известно устройство 1, содержащее масс-сепаратор, детектор полного поглощени  энергии иона, пролетный детектор измерени  удельных ионизационных потерь, стандартные электронные амплитудные спектрометрические блоки. Недостатками устройства  вл ютс  высока  сложность и громоздкость, что существенно ограничивает область его применени .

Известно устройство 2 дл  идентификации т желых ионов, содержащее последовательно соединенные детектор удельных ионизационных потерь и электронный амплитудный спектрометрический блок. Кроме того, оно содержит два полупроводниковых детектора: детектор полного поглощени  энергии иона Е (-детектор) и пролетный детектор измерени  удельных ионизационных потерь Д (Д -детектор). Величина зар да noiiaZ св зана с измеренными величинами Е и Д зависимостью Z . Основным недостатком данного устройства  вл етс  низка  разрешающа  способность по зар ду, т. е. невозможность идентификации ионов с зар дом Z более 17. Это св зано , во-первых, с низкой точностью измерени  величины , причем основной вклад в дисперсию измеренного значени  вносит неоднородность толщины АЕдетектора , что св зано с трудностью изготовлени  тонких (1-5 мкм) однородных пластин из кремни . Во-вторых, заметный вклад в дисперсию измеренного значени  зар да Z вносит и -детектор, разрешение которого дл  т желых ионов составл ет величину 4%.

Целью изобретени   вл етс  увеличение разрешающей способности устройства по зар ду.

Claims (2)

1. Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  идентификации т желых ионов, содержащее последовательно соединенные детектор удельных ионизационных потерь и электронный амплитудный спектрометрический блок, дополнительно содержит стартовый пролетный детектор, расположенный перед детектором удельных ионизационных потерь со стороны источника т желых ионов, электронный вычислительный блок, один вход которого соединен с выходом электронного амплитудного спектрометрического блока, и электронный блок измерени  времени пролета ионов, стартовый вход которого соединен со стартовым пролетным детектором, стоповый вход соединен с детектором удельных ионизационных потерь, выход соединен с вторым входом электронного вычислительного блока. Кроме того, детектор удельных ионизационных потерь выполнен в виде полупроводникового поверхностно-барьерного детектора с толщиной чувствительной области , составл ющей 40-60% полного пробега ионов в веществе детектора. Блок-схема описываемого устройства представлепа па чертеже. Устройство содержит стартовый, пролетный детектор 1, стоповый непролетпый детектор удельных ионизационных потерь 2, электронный амплитудный спектрометрический блок 3, электронный блок намерени  времени пролета 4, электронный вычислительный блок 5. Стартовый пролетпый детектор 1 соединен со стартовым входом Вх. А электронного блока измерени  времени пролета 4, стоповый непролетный детектор удельных ионизационных потерь 2 соедипен с входом амплитудного спектрометрического блока 3 и со стоповым входом Вх. В электронного блока измерени  времени пролета 4. Выход амплитудного спектрометрического блока 3 соедипен с первым входом Вх. С электронного вычислительного блока 5, а выход электронного блока измерени  времени пролета 4 соединен со вторым входом Вх. D электронного вычислительного блока 5. Устройство работает следующим образом . Ион, пснущенный источником U, проходит через пролетный стартовый детектор 1 п попадает в детектор удельпых ионизационных потерь 2,  вл ющийс  непролетным стоповым д етектором. Сигнал со стартового детектора 1 поступает па стартовый вход Вх. Л электроппого блока измерени  времени пролета 4, а сигнал со стопового непролетного детектора удельпых иопизационных нотерь 2 цоступает па вход электронного спектрометрического блока 3 и па стоповый вход Вх. В электроппого блока измерени  времени иролета 4. С выхода электронного амплитудпого спектрометрического блока 3 сигнал, пропорциональный удельным иопизационным потер м эпергнп пона Af, поступает на вход Вх.С электроппого вычислительного блока 5, а с выхода электронного блока измерени  времени иролета 4 сигнал, пропорциональный измеренному времени пролета иона t от пролетпого стартового детектора 1 до пепролетного стопового детектора 2, поступает на вход Вх. D электронного вычислительного блока 5. По измеренным величинам времени пролета t и удельным иопизациопным потер м Д однозначно определ етс  зар д иона Z по формуле котора  следует из известпого выражени  E-E-a.mZ где ос - посто нна ; т - масса иона, путем замены , где V - скорость иона, и . Улучшение разрешающей способности устройства по зар ду Z в устройстве достигаетс , во-первых, за счет того, что детектор удельпых ионизациоппых потерь выполнен в виде непролетного стопового детектора, так как он может быть изготовлен с большой степенью однородности. Так, например, при использовании в качестве пепролетного детектора удельпых ионизационных потерь поверхностно-барьерного детектора с толщиной рабочей области 40-60% полного пробега ионов в веществе детектора (онтимальна  толщина Л -детектора ), неоднородность толщины рабочей области определ етс  только неоднородностью материала детектора и может составл ть величину менее 1 %, в то врем  как изготовление нролетных Д -детекторов с такой однородностью не представл етс  возможным. Поэтому ошибка в измерении удельпых ионизационных потерь непролетным стоповым детектором определ етс , в основном, физическими процессами регистрации ионов в детекторе и составл ет величину 4%. Во-вторых, улучшение разрешающей способности по зар ду достигаетс  за счет измерени  времени пролета ионов вместо измерени  их энергии, а врем  пролета ионов измер етс  с существенно большей точностью (так, например, при рассго нпи между стартовым и стоповым детекторами н 1 м погрешпость в измереипи времени совремеппои электроппои аппаратурой составл ет величину менее 0,2%). Погрешпость определени  зар да Z т желых ионов при помощи описываемого устройства составл ет, таким образом, величину V/()H(f) т. е. устройство может оыть использовано дл  идентификации т желых иопов, имеющнх зар д . Таким образом, введепие стартового детектора , электронного блока измерени  времени пролета и выполпение детектора удельных ионизационных потерь в виде пепролетпого стопового детектора, а также осуществлепие вышеописанпых св зей между блоками позволило повысить разрешающую способность по Z до 2%, что дало возможность идентифицировать т желые ионы по зар ду до величипы Z 50. Формула изобретени  1. Устройство дл  идентификации т желых иопов, содергкащее последовательно соединенные детектор удельных ионизационных потерь и электронный амплитудный спектрометрический блок, о т л и ч а ю щ ее с   тем, что, с целью увеличени  разрешающей способности по зар ду, оно дополнительно содержит стартовый пролетпый детектор, расположенный перед детектором удельных ионизационных потерь со стороны источника т желых ионов, электронный вычислительный блок, один вход которого соединен с выходом электронного амплитудного спектрометрического блока, и электронный блок измерени  времени пролета ионов, стартовый вход которого соединен со стартовым пролетным детектором , стоповый вход соединен с детектором удельных ионизационных потерь, выход соединен с вторым входом электронного вычислительного блока. 2. Устройство по п. 2, отличающс тем, что детектор удельных ионизационньГх потерь выполнен в виде полупроводникового поверхностно-барьерного детектора с толщиной чувствительной области, составл ющей полного пробега ионов в веществе детектора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. G. Siegert и др. „Direct determination of the nuclear charge distribution of mass separted fission products from U (щь, f) „Physics letters, 1974, V53B №1, p. 45-47.
2. 2. Moretto и др. „Intermediate mass fragments emitted in the reaction AT 100, 160 and 250 mev bombarding energy „Nuclear Physics, 1975, v. A 255, p. 491- 508 (прототип).

   W