Исследование стимулирования выходов DD-реакций из гетероструктуры Pd/PdO:Dx пучками ионов н+ и ne+ на установке Гелис Текст научной статьи по специальности «Физика»

УДК 539.17

ИССЛЕДОВАНИЕ СТИМУЛИРОВАНИЯ ВЫХОДОВ ББ-РЕАКЦИЙ ИЗ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ РаДМО:Бх ПУЧКАМИ ИОНОВ Н+ И N8+ НА УСТАНОВКЕ ГЕЛИС

А. В. Багуля, О. Д. Далъкаров, М. А. Нсгодасв, А. С. Руссцкий, А. П. Чубснко, А. Л. Щспстов

Приводятся результаты стимулирования, выходов ВВ-реакций из гетероструктуры Рй/РйО:Вх пучками ионов Н+ и Ые+ в диапазоне энергий 10-25 кэВ. Измерялись потоки нейтронов и протонов с помощью нейтронного детектора, на основе Не-3 счетчиков и пластикового трекового детектора СВ,-39. Измерения показали наличие значительны,а; эффектов усиления, выходов ВВ-реакций. Потенциал, экранирования, для, данной гетероструктуры при данных условиях эксперимента оказался, равен ие = 897 эВ.

Ключевые слова: стимуляция ядерных реакций. ББ-реакции.

Важными факторами, влияющими на усиление протекания ядерных реакций в твердом теле, могут быть различные внешние излучения (электроны. рвНТГвНОВСКИв КВсШТЫ и др.). Так. например, в [1] было показано, что воздействие пучка электронов с энергией 30 кэВ и рентгеновского пучка с энергией квантов до 120 кэВ инициирует в системах Рс1/РсЮ:Бх и Тл/ТЮ2:Бх синтез ядер дейтерия с выходом 3 МэВ протонов.

Предшествующие исследования выходов ББ-реакций из гетероструктуры

х

на установке ГЕЛИС показали наличие значительных эффектов усиления [2].

В настоящей работе исследовалась возможность стимулирования выходов ББ-реакций из гетероструктуры Рс1/РсЮ:Бх пучками ионов Н+ и Ке+ в диапазоне энергий 10 25 кэВ на установке ГЕЛИС.

Измерялись потоки нейтронов и протонов (продуктов ББ-реакций) с помощью нейтронного детектора на основе Не-3 счетчиков и пластикового трекового детектора СК-39.

ФИАН, 119991 Россия, Москва, Ленинский пр-т, 53; е-таП: [email protected].

Краткие сообщения по физике ФИАН номер К), 2013 г.

Параметры установки ГЕЛИС, процедура изготовления мишеней Pd/PdO:Dx, схема эксперимента, а также результаты калибровки детекторов подробно описаны в [2]. В эксперименте, описанном в этой работе, вместо пучка дейтронов использовались пучки ионов Н+ и Ne+ с энергиями 10-25 кэВ для воздействия на дейтерированную мишень

x

x

x

Результаты экспериментов представлены в табл. 1.

Таблица 1

Митттень толщина, мкм Ep, кэВ Ipy мА texp y 4 Np, _2 CM 2 Пр, с-1 Ngr, _2 CM 2 nw, c-1 Ydd

Pd/PdO:Hx, 50 10 0.12 0.5 1 0 1 0 0

Pd/PdO:Hx, 50 25 0.12 0.5 1 0 1 0 0

Pd/Pd():Dx, 50 10 0.12 0.5 16 0.34 28 1.6 • 102 3.6 • 10-15

Pd/Pd():Dx, 50 25 0.12 0.5 45 0.77 32 1.8 • 102 4.1 • 10-15

Здесь Ер, 1р - энергия и ток пучка протонов; ¿ехр _ время измерений; Мр,пр - плотность треков и поток протонов в направлении против пучка; Мдг, пп - плотность треков протонов отдачи и поток нейтронов в направлении по пучку; Ум - экспериментальный выход ББ-реакции.

На рис. 1 показаны распределения диаметров треков на детекторах СК-39 с покрытием 11 и 55 мкм А1. расположенных над митттенью. Для качественного сравнения пока-

х

так и дейтронов. Видно смещение спектра вправо с увеличением толщины покрытия.

На рис. 2 показаны результаты измерения потока нейтронов детектором Не-3 при воздействии пучка Ке+ с энергией 10, 15 и 20 кэВ на мишень Рс1/РсЮ:Вх. Фоновые измерения проводились с аналогичными пучками на митттени Си. Из рис. 2 видно, что при воздействии пучка на митттень Рс1/РсЮ:В х тронного детектора над фоновыми значениями.

Для расчета выхода ББ-реакции из митттени при облучении пучком ионов использовалась методика расчета, описанная в [2].

Чтобы оценить выходы ионов, мьт использовали упрощенную модель процесса, предполагающую, что десорбция дейтерия, стимулированная излучением, приводит к току дейтронов, двигающихся к

Рис. 1: Распределения диаметров треков на детекторах СЯ-39; расположенных над мишенью, с покрытием 11 (а) и 55 мкм А1 (б). Для качественного сравнения показаны распределения от детекторов с облучением образцов Р(1/РйО:Вх пучками протонов (тёмные столбцы) и дейтронов (светлые столбцы).

Рис. 2: Счет нейтронного детектора Не-3 (■). Мишень - Рс1/РйО:Бх 50 мкм, пучок - Ие~+ (10, 15, 20 кэВ). Средний фон N (•) измерен с мишенью Си.

поверхности из объема образца. Такой ток дейтронов можно рассматривать как "пучок",

а дейтерированную поверхность как мишень .

Краткие сообщения по физике ФИАН

номер 10, 2013 г.

Потенциал экранирования ие оценивался по полуэмпирической формуле [3]:

ие = (Т/То)-1/2 [а1п(у) + 6], (1)

где а = 145.3 и 6 = 71.2 - численные константы и у = ky0(Jd/J0), (здесь к = ехр(—/квТТ0), еа = 0.086 эВ - энергия активации дейтрона, у0 = 6.7 Ме/Б - отношение концентраций атомов металла и дейтерия в мишени при Т0 = 290 К и = 0.03 тА/ст2), Jd = 4.4 мА/см2 - плотность тока дейтронов из мишени. Ток дейтронов определялся по скорости десорбции дейтерия из образца.

х

оказался равен ие = 897 эВ.

Таким образом, впервые показано, что воздействие пучков ионов Н+ и Ке+ в диа-

х

к стимулированию выходов ББ-реакции.

Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки (государствен-ныи контракт Л"2 16.518.11.7104 по мероприятию 1.8 ФЦП "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы").

ЛИТЕРАТУРА

[1] И. П. Чернов, А. С. Русецкий, Д. Н. Краснов и др., ЖЭТФ 139(6), 1088 (2011).

[2] А. В. Б агул я. О. Д. Далькаров, М. А. Негодаев и др.. Краткие сообщения по физике ФИАН 39(9), 3 (2012).

[3] А. Г. Липши, А. С. Русецкий, Б. Ф. Ляхов и др.. Химия высоких энергий 42(4). 361 (2008).

Поступила в редакцию 13 ноября 2012 г. После переработки 8 октября 2013 г.