imp_1_20120907

лы Лоренца эффективно в условиях, когда толщина скин-слоя много меньше пространственной длины упругого импульса, так как «размазанный» в про-

странстве силой не удастся возбудить коротковолновые упругие импульсы. Это условие выполняется в чистых металлах на частотах менее 10–10 Гц, чем и определяется частотный диапазон при исследовании ЭМАП. Преобразование электромагнитных импульсов в упругие за счет магнитострикции, напротив,

эффективно тогда, когда в этом процессе участвует весь объем металла.

Процессы ЭМАП сопровождаются такими физическими явлениями как геометрические осцилляции, гигантские квантовые осцилляции, допплер – сдвинутый циклотронный и допплер–фононный резонансы, акустический ядерный магнитный резонанс. Однако их влияние на эффективность преобра-

зования НЭМИ в НАИ очень мало.

Исследования ЭМАП в жидких металлах проводились различными иссле-

дователями с учетом того обстоятельства, что поперечные упругие волны в жидкостях не распространяются, а генерация продольных упругих волн удо-

влетворительно описывается теорией индукционного взаимодействия. В дан-

ном случае, однако, существенную роль играют граничные условия задачи. Для свободной границы металла используется условие отсутствия на ней механиче-

ских напряжений. Для жидкости, смачивающей стенки тигля, оправдано пред-

положение граничного условия для закрепленной поверхности u|z=2=0.

Эффективность трансформации в этом случае

Это выражение можно сравнить с эффективностью ЭМАП в металле со свободной поверхностью, выражение для которой запишем в виде

W2 1 1 2 S3σ22 .

ρMS 1+β ρMω

Здесь S – скорость звука; ω – частота колебаний.

102

Видно, что в пределе β << 1 эффективность трансформации в случае за-

крепленной поверхности в β раз превышает W при свободной поверхности. По этой причине в проводящих жидких металлах при соответствующем выборе частоты возможно существенное увеличение амплитуды упругих продольных волн.

Расчет эффективности ЭМАП в некоторых жидких металлах, нормиро-

ванной на эффективность ЭМАП в алюминии на частоте f = 10 МГц при ком-

натной температуре, приведен в таблицу (эффективность трансформации в алюминии при комнатной температуре принята за единицу). Эксперимент,

проведенный на жидких цезии и ртути, подтверждал эти расчеты. Измерения проводились эхо-импульсным методом с использованием либо двух спираль-

ных катушек для генерации и регистрации звука, либо с использованием одной катушки, охватывающей стеклянный тигель с заключенным в нем металлом.

Метод возбуждения продольных упругих волн в жидких металлах в ре-

зультате воздействия на НЭМИ может быть особенно полезен при высоких температурах, когда проблемы, связанные с созданием акустического контакта и с появлением окислов на поверхности металла, создают значительные труд-

ности. Этот же метод, по-видимому, может быть использован для изучения фа-

зовых переходов жидкость – твердое тело.

Эффективности трансформации на частоте 10 МГц в жидких металлах

103

Более подробное описание и расчет модели электромагнитных акустиче-

ских преобразований можно найти в литературе, рекомендуемой к пятому раз-

делу.

104

РАЗДЕЛ 6

ОБЛУЧЕНИЕ РАДИОАКТИВНЫХ РАСТВОРОВ

6.1 Растворы с радионуклидом 90Sr

Элемент 90Sr относится к радионуклидам с основным β– распадом, период полураспада 28 лет. Всегда содержится совместно с элементом 90Y, но для упрощения записи чаще будем писать только 90Sr .

Опыт 1. Проводилось облучение растворов 90Sr при различных значениях рН. Облучение НЭМИ проводилось в пластмассовом сосуде. Облучатель

«стержень в стакане». Генератор типа GNP, частота повторения импульсов 1

кГц. Время облучения 20 мин. Снижение рН проводилось добавлением HNO3,

повышение – добавлением NaOH. Результаты измерения активности приведе-

ны в табл.6.1.

Таблица 6.1

Удельная активность 90Sr , N - Nфон, имп/с

Из этой таблицы видно, что при больших значениях рН происходит значи-

тельное уменьшение удельной активности раствора 90Sr , которое значительно превышает погрешность измерения.

Опыт 2. Облучение радиоактивного раствора Sr(NO3)2 производилось в установке проточного типа. Величина рН доведена до 10 добавлением KOH.

Результаты измерения активности представлены в табл.6.2.

Из таблицы видно, что при рН=10 происходит уменьшение активности стронция после первого прогона на 61%, после 2 на 69%.

105

Опыт 3 Облучение радиоактивного раствора Sr(NO3)2 производилось в уста-

новке проточного типа. Добавлена соль СaCl2 в количестве 5 мг/л. Величина рН доведена до 10 добавлением KOH. Результаты измерения активности пред-

ставлены в табл.6.3.

Таблица 6.2

Удельная активность стронция, N - Nфон, имп/с

Таблица 6.3

Удельная активность стронция с СaCl2 , N - Nфон, имп./с

Из таблицы видно, что при добавлении соли СaCl2 и при рН раствора рав-

ным 10, происходит уменьшение активности 90Sr на 86 %.

Опыт 4. Облучение водного раствора с радионуклидами 90Sr + 90Y прово-

дилось в металлическом сосуде. Для облучения использовался ФИД-генератор.

Параметры импульсов: амплитуда 10 кВ, частота повторения 1 кГц. Время об-

лучения 15 мин. Начальное значение рН=10. Измерение активности проводи-

лось на приборе УМФ-2000.

106

ЛИТЕРАТУРА

1. Белкин В. С., Шульженко Г. И. Формирователи мощных наносекундных и пикосекундных импульсов на полупроводниковой элементной базе. Препринт

91-51, ИЯФ, Новосибирск, 1991.- 35с.

2.http:\\eurotek.com

3.http:\\kentech.co.uk

4.Грехов И. В., Кардо-Сысоев А. Ф. Формирование субнаносекундных перепа-

дов тока при задержке пробоя кремниевых p-n-переходов. Письма в ЖТФ, 1979, т.5, в.15, с.950.

5. Грехов И. В., Кардо-Сысоев А. Ф., Костина Л. С. Запаздывание пробоя и возбуждение волн ионизации в p-n-переходах. Письма в ЖТФ, 1979, т.5, в.16,

с.961.

6. Грехов И. В., Кардо-Сысоев А. Ф., Костина Л. С., Шендерей С. В. Иниции-

рование пробоя в перенапряженных p-n-переходах. ЖТФ, 1981, т.51, в.8,

с.1709.

7. Грехов И. В., Кардо-Сысоев А. Ф., Шендерей С. В. Мощные полупроводни-

ковые обострители субнаносекундного диапазона. ПТЭ, 1981, N4, с.135.

8. Алферов В. И., Грехов И. В., Ефанов В. М. И др. Формирование высоковоль-

тных перепадов напряжения пикосекундного диапазона на арсенидгалиевых диодах. Письма в ЖТФ, 1987, т.13, в.18, с.1089.

9. Зиенко С. И. Формирование высоковольтных субнаносекундных перепадов напряжения полупроводниковыми диодами с задержкой лавинного пробоя.

ПТЭ, 1985, N1, с.113.

10. Benzel D.M. Pocha M.D. 1000-V, 300-ps pulse-generation circuit using silicon avalanche devices. Rev. Sci. Instrum. 1985. vol.56, N7, p.1456. Приборы для науч-

ных исследований, 1985, N7, с.168.

11. Грехов И. В., Ефанов В. М., Кардо-Сысоев А. Ф., Шендерей С. В. Формиро-

вание высоковольтных наносекундных перепадов напряжения на полупровод-

108

никовых диодах с дрейфовым механизмом восстановления напряжения. Пись-

ма в ЖТФ, 1983, т.9, в.7, с.435.

12.Грехов И. В., Ефанов В. М., Кардо-Сысоев А. Ф., Шендерей С. В. Мощные дрейфовые обострители с наносекундным временем восстановления. ПТЭ, 1984, N5, с.103.

13.Кардо-Сысоев А. Ф., Чашников И. Г. Полупроводниковый генератор высо-

ковольтных импульсов с емкостной нагрузкой. ПТЭ, 1986, N1, с.95.

14. Зиенко С. И. Формирование высоковольтных наносекундных перепадов напряжения серийными полупроводниковыми диодами с дрейфовым механиз-

мом восстановления напряжения. ПТЭ, 1984, N4, с.100.

15.Брылевский В. И., Грехов И. В., Ефанов В. М. и др. Полупроводниковые формирователи мощных киловольтовых наносекундных импульсов. ПТЭ, 1988, N1, с.106.

16.Грехов И. В., Ефанов В. М., Кардо-Сысоев А. Ф., Шендерей С. В. Мощный полупроводниковый генератор пикосекундных импульсов, ПТЭ, 1986, N1, с.93.

17.Патент РФ N1757088 МКИ H03К5/01. Формирователь нано-секундных им-

пульсов В. С. Белкин, Г. И. Шульженко. Заявл. 11.03.90.

18. Белкин В. С., Марин О. Ю., Шульженко Г. И. Формирователи высоковольт-

ных наносекундных импульсов на серийных диодах. ПТЭ, 1992, N6, с.120.

19. Патент РФ N2004064 МКИ H03К3/33, Н03К3/45. Формирователь наносе-

кундных импульсов В. С. Белкин, Г.И. Шульженко. Заявл. 5.06.91.

20. Белкин В. С., Шульженко Г. И. Формирователи высоковольтных пикосе-

кундных импульсов. ПТЭ, 1992, N6. с.125.

21. Белкин В. С., Шульженко Г. И. Формирователь высоковольтных двуполяр-

ных наносекундных импульсов. ПТЭ, 1994, N4, с.64.

22. V. S. Belkin, G. I. Shulzchenko. Forming of high-voltage nanosecond and subnanosecond pulses using standart rectifying diodes. RSI. 65(3). March 1994.

109

23. Белкин В. С. Формирователи мощных наносекундных импульсов на полу-

проводниковой элементной базе. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Новосибирск. ИЯФ им. Будкера. 1993.

24.Катаев И. Г. Ударные электромагнитные волны. М.,Сов. радио, 1963.

25.Мешков А. Н., Скворцов А. Ф., Шишко В. И., Еремин С. Н. Наносекундный импульсный модулятор для источников электронов линейного ускорителя.

ПТЭ, 1990, N3, с.103.

26. Вегова К., Оревец Ю., Кукуча Р., Червень Ю. Генератор солитонных им-

пульсов пикосекундного диапазона. ПТЭ, 1988, N2, с.89.

27. Котов Ю. А., Месяц Г. А., Рукин С. Н., Филатов А. Л. Доклады АН, т. 333,

N3, 1993.

28. Патент РФ N2030097 МКИ H03К3/33, К3/45. Формирователь наносекунд-

ных импульсов В. С. Белкин, Г.И. Шульженко. Заявл. 17.01.92.

29. Драбкин А. Л., Зузенко В. Л., Кислов А, Г. Антенно-фидерные устройства. –

М.: Сов.радио, 1974.– 535 с.

30. Krymsky V.V. Culculation of Electromagnetic Fields from Ligthning Discharges.

– Proceed, of Int.Sump. on Electromagnetic Comp. » Beiging. Int.Acadtmic publishers. 1992. p.294–295.

31.Harmuth H. F. Antennas and Waweguides for nonsinusodal waves. –N. Y.: Academic Press. 1984. – 276p.

32.Harmuth H. F. IEEE Int. Symp. Electromagn. Compat. N. Y.,1976, р.254 – 257.

33.Hussain M.G.M. IEEE Trans. EMC-30.N 4.1988.p.513–522.

34.Крымский В. В. Передающие антенны несинусоидальных волн.//В сб.: Пер-

спективы развития антенно-фидерной техники и ее элементной базы.– Тез.

докл. НТК.– Суздаль.– 1992.– С. 78

35. Крылов В.В., Ковалев И.П., Жаворонков В.Н. //Известия вузов. Радиоэлек-

троника. – 1988.– т.– С.34–35.

36. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. – М.: Высшая школа,1988.– 431

с.

110