Способ выявления треков тяжелых ядер в кристаллах оливина

СОЮЗ СОВЕТСКИХюинамааепРЕСПУБЛИК 1) С 01 Т 5/10 ГОСУДАРСТВПО ИЗОБРЕТЕОРИ ГННТ НЫЙ КОМИТЕТ . НИЯМ И ОТНРЫТИЯМСССР ПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ тсйм СВИДЕТЕЛЬСТВ 8ский инстиГогорян.1, О Бь 1.1 Еос. оГ гдеау Соп 2. 1,.Э., РгцЬЬц Р.,з: Ке 1 аг 1 оп .ой1 с 1 ез, Ясхепсе,9апазътаах 8., 1 а о А.З., 011 чи ой СЬагяей Раг74, р. 287-2 ужи щ ядерной(57) Изобретение относится Изобретение относится к ядерной Физике и предназначено для получения копичественной информации о зарядовоэнергетических спектрах космических ядер с г 26 путем выявления треков этих ядер в кристаллах оливипа из метеоритов, с поверхности луны, астероитов, планет солнечной системы,Исследование зарядового и энергетических спектров таких космических ядер по древним трекам, накопленных в кристаллах внеземного происхождения за десятки и сотни миллионов лет: их экспозиции в открытом космосе, многократно превосходит возможность всех других известных методик исслеЯ 01216458 2информации о зарядово-энергетических. спектрах космических. ядер с г 26. Целью изобретения является обеспечение выявления полных травильных длин треков ядер за счет повышения скорости травления, исключая растравление поверхности кристалла. Травление проводится в герметически замкнутом сосуде, сохраняющем активное исходное свойство травителя с высоким значением рН 8,6-9, обеспечивающим большую скоростьтравления космических ядер с гв 50, зарегистрированных в кристаллах оливина из древних метеоритов. ЭФФект достигается за счет увеличения скорости травления и использования травителя на основе трилона Б щавелевой кислоты, ортофосфорной кислоты при определенных .концентрациях ингредиентов. 1 табл,дований, основанных на прямой регистрации галактических космических ядер с помощью пассивных (трековых) или ак тивных (электронных) детекторов, размещенных ка шарах зондах, спутниках, орбитальных станциях.Известен способ выявления треков полимерных детекторов, экспонируемых в открытом космосе в течение 1- .200 сут. После приземления устройства детекторы протравили в щелочи, просматривали под микроскопом и по длине следа судили о зарядах г космических ядер.Однако "из-за недостаточности стабильности длин треков в пластинкахошибка в определении г космическихядер в этих опытах достигла 307, чтоне позволяет получить достаточную информацию о зарядовом спектре косми 5ческих ядер.Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ травления древнихтреков галактических космических ядерв кристаллах оливина из метеоритов.Процесс травления проводили в кипящем растворе. При помоци охладительного устройства сконденсированную во-.ду возвращали обратно в кипящий",Раствор травителя, состоящий из сме-,си компонентов, г/л:Трилон Б 400Щавелевая кислота 10ОртаЪосФорная кислота 8, 5рП травителя 8,010,2 доводилась припомощи таблеток ЯаОН.Недостатком способа-прототипа является оптимально невысокая скоростьтравления вдоль следа тяжелой частицы.Относительная скорость ч /чов в известиом способе не превосходит 20-25.Другим недостатком известного способаявляется изменение состава и рН раствора за счет утечки паров из системыв процессе травления. При изменениирН значительно снижается скоростьтравления вдоль трека (ч ) по отношению к скорости травления поверхностикристалла (ч ), что приводит к изменению профиля трека Это обстоятельство не позволяет обеспечить выявление полной травимой длины треков кос"мических ядер с гЪ 50, имеющих длиныот 300 мкм до нескольких миллиметров(треки ядер 0).Лелью изобретения является обеспечение выявления полных травимых длинтреков тяжелых космических ядер засчет увеличения скорости травлениявдоль трека без повреждения поверхнос ти кристалла и воздействия на.его оптические свойства .Поставленная цель достигается согласно способу выявления треков тяже"лых ядер в кристаллах оливина, закпю-.чающемуся в травлении этих кристалловв растворе при рН 8,8+0,2 и температуре ИОФ 5 вС в герметически замкнутомтедшоновом сосуде в травителе следующего состава, г/л:. Трилон Б 250-400Щавелевая кислота 30-50Ортофосфорная кислота 7-10 Заданное значение рН доводится аналогично прототипу постепенным до, бавленнем в раствор травителя соответствующих количеств НаОН с после-, дующим потенциометрическим измерением.Повьппение рН улучшает растворимость трилона Б и качество травителя, при этом повышается скорость травления, Но дальнейшее повышение рНЗ 8,8 снижает скорость травления вследствие нотери.травяцих свойств травителя, при рН 9 треки не выявляются. Использование герметически замкнутого тефлонового сосуда препятствует испарению и взаимодействию травителя со стенками сосуда, сохраняет постоянство состава и.рН до конца травления. Проведение процесса трйвления при с= =100+5 фС обусловлено тем, что при повышении. температуры ускоряется процесс травления поверхности кристалла, происходит .растравление и ухудшение качества кристалла при длительном травлении протяженных треков. При низких температурах процесс травления протекает очень медленно.Верхняя граница 400 г/л определяется пределом растворимости трилона Б. Нижняя граница 250 г/л - предел, при котором еще обеспечивается травление в избирательном режиме (ч . /ч = 180), При давльнейшем уменьшении койцентрации трилона Б травитель изменяет свойства в процессе травления, что приводит к изменению профиля протравленного трека.При повьппеиии концентрации щавелевой кислоты до 40 г/л резко повышается скорость травления вдоль трека по сравнению с прототипом.При дальнейшем повышении концентрации г 1 авелевой кислоты С 50 г/л скорость травления уменвщается, треки по" лучают ступенчатый характер из-за заблокирования канала треков интенсивно выделяющимися отходами травления.Концентрация ортофосйорной кислоты, обеспечивающей в данном травителе удаление продуктов травления из канала .трека, 7"10 г/л выбрана из условия попучения четких оптически контрастных фигур травления треков. При кон- центрациМ ортофосфорной кислоты ниже 7 г/л и выше Ю г/л форма трека ухудшается из-за заполнения канала трека продуктаии травления, блокирующими проникновение свежих порций травителя вглубь кристалла.1716458 6Влияние рН на результаты травлениябыпи проверены и на неотожженных крис-таллах из метеорита Иарьялахти. ПрирН 7;85 получены растравленные с поверхности треки длиной 100 мкм и шириной 4 мкм; при рН 8,72 выявленыдревние треки тяжелых космических ядердлиной 445 мкм, шириной. 2,5 мсм; прирН 9,02 - трек длиной 260 мкм, шириной 1 мкм.Результаты отдельной серии экспе;.:риментов, проведенных с целью выявления оптимального содержания щавелевойкислоты в травителе, приведены в табе- лице.е Как следует из этой таблицы, оптимальная концентрация щавелевой кислоты - 40 г/л, допустимые пределы -но-,0 (40+10) г/л.м Влияние изменения концентрации щавелевой кислоты на результаты травления экспериментально проверена наав- кристаллах оливина из метеоритов25 Иарьялахти.Исследуемый образец сначала протравили травителем, содержащим 10 г/л щавелевой кислоты (прототип), получили широкие пересекающиесятреки. Затем травление продолжили втравителе, содержащем 40 г/л щавеле-.вой кислоты, протравилось.продолжениетрека в глубине кристалла.Таким образом, предлагаемый способобеспечивает наилучшие результаты поа . выявлению полных травимых длин трековб- галактических космических ядер, заклюой ченных в кристаллах опивина, исключаявозмокности расстравления поверхностикристалла, сохраняя прозрачность по4 всему объему, что облегчает микроскоую пический просмотр. Повышается достоко- верность полученной информации по эахрядовому спектру тяжелых ядер, ипен.- тишикация которых основана напрямой45 пропорциональноСти г от травимой длио . ны трека,Травление при низком рН не обесп чивает выявления полных травимых .длин треков ядер с г Ъ 26. Это достигается при увеличении рН и благо даря предложенному составу травител за счет повышения скорости травлени вдоль трека по отношению к скорости травления поверхности кристалла, ис ключающего растравление и ухудшение качества кристалла.Для экспериментальной проверки .предлагаемого способа травление про водили при рН 7,3 -9,4В качестве рабочих образцов были использованы неотожженные кристаллы оливина из м теорита Иарьялахти, облученные иона ми Хе и РЬ с энергией 14-17 ИэВ/нук .лон, кристаллы.из метеоритов Марья- лахти и Игл Стейшен без дополнитель го облучения ионами. Под микроскопо измеряли длину и ширину не менее 10 треков на каждом образце и определяли среднее значение скорости тр пения aо выражению21агде 1 - длина трека;й - диаметр трека у его входа вкристалл.Оптимальное значение рН получено в интервале 8,6-9,0, где скорость травления повышается четырехкратно.Например, при рН 8,6 в неотожженном облученном ускоренном ионами ксенон кристалле из метеорита Иарьялахти о наружен трек длиной. 845 мкм и ширин 2 мкм на протяжении всей этой длины Экспериментально доказана непригодность как более низких значений рН травителей,неспособных выявить попы травимую длину треков из-за малой с рости травления, так и более высоки значений рН, когда треки практически ие обнаруживаются вследствие потери травителем его травящих свойств. Эт подтверждается примерами конкретного въщолиения результатов травления при разных рИ. При рН 7,3 в отожженных кристаллах метеорита Марьялахти, облученных ускоренными ионами 06 РЬ, патучены растравленные с поверхности кристалла треки длиной 90 мкм, шириной 5 мкм;.при рн 8,88 - узкие треки на поверхности кристалла шириной 1 мкм,.35 длиной 110 мкм (полная травимая дли-. на), при рН 9,4 треки не выявлены иэ-за,.потери травящих свойств трави теля. Формула изобретений Способ выявления треков тяжелых ядер в кристаллах оливина, заключающийся в травлении этих треков в растворе опивинного травителя, содержащем трилон В, щавелевую кислоту и орто 6 осФорную кислоту, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью обеспечения выявления полных травимых длин треков тяжелых ядер за счет повышения скорости травления, исключая растрав1716458 ление поверхности кристалла, травле-;:,:.ние осуществляют при рН 8,6-9,0 и тем"пературе 95-105 С в герметически замкнутом теАлоновом сосуде, причем используют травитель при следующем со- .отношении ингредиентов, г/л: Трилон Б 250-400 Цавелевая кислота 30-50 ОртоАосдорная кислота 7-10 55 40 25 50 3035 Концентрациящавелевой кислоты, г/л 80 180 339 350 200 Скорость 100травления Составитель А АкоповаТехРед А,Кравчук Корректор А 0 бручар Редактор А.Лежнина Заказ 610 Тираж ПодписноефНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5