CC BY
32
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО То-м В7 ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА 1957 г.
ВЫХОД ^-РЕАКЦИЙ ДЛЯ ЛЕГКИХ ИЗОТОПОВ ЭЛЕМЕНТОВ С 6 — 68
Н. А. ТИХОНОВ
(Представлено научным семинаром физико-технического факультета)
Настоящему вопросу «посвящено несколько работ иностранных авторов. Полученные значения относительного выхода фотонейтронов под действием тормозного излучения ускорителей с различными максимальными энергиями апроксимируются степенной функцией порядкового номера Z облучаемого элемента.
В работе 11] показано, что относительный выход нейтронов под действием излучений высокой энергии—выше 50 Мэв не зависит от энергии ■^-излучения. Напротив, при энергиях, не слишком далеких от пороговых значений, для реакций (18,7 Мэв для углерода) вид функции суще-
ственно зависит от максимальной энергии излучения. Прайсом и Керстом |2] для относительною выхода фотонейтронов под действием излучения бетатрона с .максимальной энергией 22 Мэв получена функция:
где ¿У—выход фотонейтронов, отнесенный к одному молю облучаемого элемента и дозе в один рентген.
При других максимальных энергиях действующего излучения вид функции получается несколько иной [3).
Нами были проведены измерения относительного выхода реакций
под действием тормозного излучения бетатрона с максимальной расчетной энергией 25 Мэв на элементах: С, М, О, М^, С1, К, Ре, Си, Zn, Вг, Ag, 8Ь, Рг, N<1 и Ег.
Почти во всех случаях определялся выход реакции, идущей на самом легком изотопе облучаемого элемента.
Образцы помещались на расстоянии 70 см от мишени бетатрона и облучались с постоянной интенсивностью. Время облучения для упрощения расчетов бралось равным периоду полураспада ожидаемой активности. При получении изотопов с коротким периодом полураспада (О15, Л^21, Ag108, Рг"" и Ег105) время бралось равным 4-, и активность считалась насыщенной.
Наводимая активность считалась торцевым р-счетчиком. Приведенная к началу распада и к насыщению активность относилась к единице дозы облучения и к одному молю изотопа, дающего наблюдаемую реакцию. В качестве эталона был принят выход реакции Си03 (?,п)Си,;2, хорошо изученной и дающей удобную для измерения десятиминутнуго активность.
Данные для всех (7,п)-реакций относились к выходу этой реакции, принятому за 10000. Для исключения ошибок измерения на каждом образце проводились по нескольку раз. Максимальный разброс данных для меди» ло которой набрана статистика свыше 20 измерений, составлял около 4" п. Найденные значения периодов полураспада и относительных выходов сведены в таблицу 1.
Таблиц;! 5
Облучаемое соединение Наблюдаемые распады Изотоп, дающий наблюдаемый распад Анализируемая | активность Z i N относительный выход ■ V х
Графит 20,5 мин. C'i 20,5 мин. | 6 2130 46
Уротропин 10 мин. 21 мин. N1:1 С" 10 мин. 7 2240 I 47,5 1
Вода дистилл. 130 сек. Ок. 130 сек. 8 2400 49
Mg 12—15 сек. 12 сек. ( 12 ! 3100^4 56±4
NaCI 33,5 мин. 33,5 мни. 17 5050 i 71
KCl 7,8 мин. 33,5 мин. С31 7,8 мин, 1 19 5600 : 74,5
Fe 8,6 мин. 8.6 мин. , 26 8280 91
Си 10 мин. Си,;- 10 мин. ! 29 1000*» 100
Zn 37,5 мин. Zn,i:; 37,5 мин. 30 10700 103,5
NaBr 6,5 мин. 19 мин. Br7S Br80 6,5 мин. 35 13000 114
Ag 2,5 мин. 25 мин. Agios Ag** 2.5 мин. ! 47 2180f i 147
Sb 17 мин. 17 мин. 51 4480 67
3,5 мин. ргио 3,5 мин. | ! 59 32600 180
NdoO;; 100 мин. 145 мин. Ndl4i' Nd^ 1 145 мин. | 60 33200 182,5
1;ГоО, 70 сек. 70 сек. 1 т 41000 203
Проводились специальные измерения для исключения счета, обусловленного нейтронным потоком, генерируемым бетатроном. Изменение активности в результате захвата нейтронов может иметь место для С1, и Ег, имеющих значительное сечение захвата нейтронов. Реакция (п,-;) на С!17 дает 38,5-минутную активность, трудно отделимую от анализируемой 33-ми-нутной активности С134. В случае и Ег анализируемые 2,5 мин и 70 сек активности могут быть частично обусловлены соответственно реакциями А^10Т (п,7) Ай108 и Егт(п,т)Егп;\
Образцы из этих материалов помещались в парафиновый блок и экранировались тонким слоем кадмия. Разность счета для экранированных л не защищенных кадмием образцов, обусловленная захватом нейтронов, во всех случаях была мала и лежала в пределах ошибки измерения активности, наведенной в прямом пучке -¡--излучения.
4.38
При облучении сурьмы хорошо наблюдалась 17-минутная активность, выход которой оказался гораздо ниже ожидаемого. Это объясняется существованием двух энергетических состояний изотопа БЬ1-". Взяв* значение выхода из кривой рис. 1, можно определить процент состояния с 17-мивутной активностью. Он равен приблизительно 18"'„.
Выход (т,п)-реакций на редкоземельных элементах еще не достаточно изучен и может представлять интерес для быстрого активационного анализа трудно разделимых смесей редких земель (например Рг—N<3, Но—Ег и др.). В опытах использовались чистые препараты, полученные хромато-графическим путем на ионнообменных колонках (чистота выше 99,50/п)-В одном из измерений употреблялась навеска всего 40 мг Ег, причем полученная при интенсивности излучения 4 р\мин на метре от мишени активность в 7 раз превышала фон. При достигаемых на наших бетатронах интенсивностях порядка 40—60 р\мин возможно активировать 3—4 мг элемента, а примеси—в десятки мг и количественно анализировать.
Зависимость выхода фотонейтронов—N от порядкового номера элемента изображена на рис. 1.
Значения YN для всех элементов, начиная cZ=19, хорошо ложатся на прямую, из чего следует, что выход является квадратичной функцией Z" Если принять выход фотонейтронов для меди равным 2,7 106 частиц на моль на рентген [2], то выходы (т,п)-реакций на других элементах при; Z>19 определятся по формуле:
Л" = 8,3* 10'+ 2260 Z-.
Выходом фотонейтронов за счет (^,2/|)-реакций, при используемой энергии излучения можно, по-видимому, пренебречь. Ни в одном из измерений не было обнаружено заметной активности, обусловленной 2п) реакцией.
Полученная зависимость позволит делать предварительные расчеты при дальнейшем исследовании (^,п)-процессов.
ЛИТЕРАТУРА
1. М. Perl man. Phys. Rev. v. 72, № 12 p. 1272 (1947)
2. B. Mc Daniei Phys. Rev. v. 77, JNfe p. 806 (1950)
3. G. Baldwin Phvs. Rev 78, 1. p. 76. (i960). I. Zawson Phys. Rev. 75, 3. p. 433 (г.Ч-Q).
