О ВЛИЯНИИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОБЛУЧЕНИЯ НЕЙТРОНАМИ НА КОЭФФИЦИЕНТ ОСЛАБЛЕНИЯ р-ИЗЛУЧЕНИЯ В ЩЕЛОЧНОГАЛОИДНЫХ КРИСТАЛЛАХ Текст научной статьи по специальности «Физика»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО

ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА

1965

Том 140

О ВЛИЯНИИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОБЛУЧЕНИЯ НЕЙТРОНАМИ НА КОЭФФИЦИЕНТ ОСЛАБЛЕНИЯ р-ИЗЛУЧЕНИЯ В ЩЕЛОЧНО-

ГАЛОИДНЫХ КРИСТАЛЛАХ

В. А. ЧЕРНЫШЕВ, В. А. ПОПОВ

Целью данного исследования было выяснение возможного влияния предварительного облучения нейтронами на коэффициент ослабления ß-излучеиия в щелочно-галоидных кристаллах калиевого ряда (KCl, KBr, KJ).

Постановка вопроса

Радиационные нарушения в твердом веществе приводят к значительному изменению его физических и химических характеристик. В данном случае рассматриваем действие излучения на кристаллы щелочно-галоидных солей. Если под действием ионизирующей радиации изменяются такие свойства материалов, как модуль упругости, коэффициент теплового расширения, оптическая способность, то резонен вопрос: не влияет ли облучение на коэффициент ослабления электронов в кристаллах щелочно-галоидных солей и если влияет, то в какой степени?

В работе [1] получено, что коэффициент ослабления ß-излучения изменяется после предварительного облучения нейтронами. Вместе с тем, как показывает предварительная оценка числа дефектов, наводимых большими потоками нейтронов, вряд ли можно ожидать изменения коэффициента ослабления ß-излучения.

В самом деле, рассмотрим вопрос о влиянии кристаллической решетки вещества на потери (рассеяние) энергии электронами в кристаллах. Очевидно, что такое влияние проявляется через дифракцию электронов. Дифракция электронов наблюдается в том случае, когда длина волны Де-Бройля для электронов соизмерима с расстоянием между узлами решетки, т. е. до энергии порядка 10 кэв. С ростом энергии электронов потери обусловливаются числом ядер атомов и электронов в единице объема, а также энергией связи электронов на атомных оболочках. Проникновение электронов в вещество в данном случае обусловливается ионизационными потерями и потерями на возбуждение атомов среды, упругими столкновениями и тормозным излучением. Потери на тормозное излучение и упругие столкновения зависят от числа ядер заряда Z в единице объема. Предварительное 76

облучение не изменяет заряда ядра, если ядерные реакции дают малый вклад, в противном случае изменяется химический состав вещества, а, следовательно, данный вид потерь не изменяется.

Потери на ионизацию и на возбуждение атомов среды лучше всего рассмотреть с помощью формулы Бете—Блоха

/ с1Т \ _ 2т^п \ с1х ) Щ{{02

В условии (1) тормозящая среда характеризуется двумя параметрами: п—число электронов в 1 сж\ I—средний потенциал электронных оболочек атомов.

Изменение электронной плотности

Если рассмотрим облученный образец с дефектами Шоттки порядка 1018 —-—, то изменение электронной плотности (утрируем слу"

см?

чай в худшую сторону), например, для КС1 составляет 0,04 %.

Изменение потенциала ионизации

Под действием облучения в веществе может измениться химическая связь атомов, т. е. может измениться потенциал ионизации валентных оболочек атомов. Так как энергия химической связи порядка 5—Ю эв, то изменение ее на 20 % составляет 1—2 эв. Ввиду того, что проникающий электрон взаимодействует со всеми оболочками атома, то берётся в рассмотрение средний потенциал ионизации электронных оболочек. Например, для С1 средний потенциал ионизации составляет около 150 эв. Понятно, что изменение энергии связи валентных электронов очень мало влияет на потенциал ионизации. К тому же, в уравнении (1) I стоит под знаком логарифма, что дает итоговое изменение порядка 0,2 %. Таким образом, изменение потерь энергии электронов может достигать в лучшем случае 0,3 %.

Методика измерения и результаты

Измерение коэффициента ослабления р-излучения в щелочно-галоидных кристаллах проводились на стандартной установке Б-2 со свинцовым домиком. Точность измерения порядка 2 %. Облучение кристаллов производилось в парафиновом блоке от двух источников

с интенсивностями: 6-105 и 3,14-10°Интегральная доза, полу-

см2сек.

чаемая образцами, порядка 1010 нейтрон/см2. Источником Р-лучей служил препарат ТГ204 с максимальной энергией £=0,766 Мэв [4]. Коэффициент ослабления ^-излучения определялся на основании того, что для не слишком толстых слоев поглотителя (в сравнении с длиной пробега электронов) кривую, описывающую поглощение, с большой точностью можно заменить экспонентой [2,3]. Таким образом, интенсивности ^-излучения от толщины поглотителя имеют вид

/, = V"1", (2)

где р. —это коэффициент ослабления ^-излучения, х—толщина поглотителя.

2/2( 1 - 3):

(1)

Результаты измерений коэффициента ослабления р-излучения в щелочно-галоидных кристаллах представлены на рис 1.

Как видно из рис. 1, облучение щелочно-галоидных кристаллов нейтронами с энергией 10 Мэв дозой 1010 нейтрон ¡см* не изменяет, коэффициент ослабления ^-излучения, а если и изменяет, то данная

1пЗ

Рис. 1. Зависимость логарифма счета 3-частиц от толщины образцов 1/гч □ □ □ необлученный,

ВВП облученный, кр>г XXX необлученный? ^ | облучгяня й?

^ ООО необлученный? ©®в облученный.

методика измерения коэффициента ослабления ^-излучения не позволяет обнаружить это изменение. Следовательно, изменение коэффициента ослабления ¡^-излучения, полученное в работе [1], нами не подтвердилось.

ЛИТЕРАТУРА

1. А. К. Б е р з и н, С. Л. К а щук. Сб. „Действие излучений на свойства материалов". Вып. 2, Новосибирск, 73, 1663.

2. С. М. Райский, В. Ф. Смирнов. Физические основы метода радиоактивных измерений. Госатомиздат, 1959, стр. 30.

3. Г. М. Э студии. Радиоактивные излучения, стр. 91, Физматгиз, М., 1962.

4. Г. М. Фрадкин. Источники а — ¡3 и нейтронного излучеиий. Госатомиздат, 1962.