нюваних на енергетичних комплексах і при ядерних випробуваннях.
Елементарний тритій, ізотоп водню - газ, який вкрай небезпечний у своєму природному стані. Тому дослідникам почали шукати способи збереження тритію в твердій речовині. Найбільш багатообіцяючий підхід - використовувати трітіди (аналог гідридів) титану чи скандію. Дані матеріали в минулому широко використовувалися в нейтронних генераторах і детекторах електронів. Титан і скандій відомі своїми властивостями абсорбувати і утримувати молекули тритію в потрібному стані. Потік бета-частинок з такого джерела обмежується власним поглинанням: бета-частинки тритію повністю поглинаються в титані або скандії товщиною менше 1 мкм. Однак, використовую певну геометрію шарів трітідов і напівпровідника, можна домогтися досить великих значень щільності енергії, не турбуючись про проблеми, які може викликати газоподібний тритій, особливо при високому тиску.
Нікель зустрічається в природі у формі п'яти стабільних ізотопів. Найпоширенішою формою є нікель - 58? даний ізотоп складає майже 2/3 від загальної кількості нікелю на планеті. Чотири інші форми - це нікель - 60 (26% від загальної кількості), нікель - 61 (1,1%), нікель - 62 (3,6%) і нікель - 64 (0,9%).
З шести основних радіоактивних ізотопів тільки два? нікель - 59 і нікель - 63? мають досить великий період напіврозпаду, який для інших радіоізотопів не перевищує і шести днів. Нікель - 59 розпадається за рахунок поглинання електронів і має період напіврозпаду близько 75 тясяч років. Обидва нікелевих радіоізотопа можна виявити в залишках відпрацьованого радіоактивного палива. Великі нукліди урану - 235 розпадаються на два великих несиметричних фрагмента з атомною масою порядку 90 і 140 і 2-3 нейтрона. Ці нейтрони можуть викликати ланцюгову реакцію (основне їх завдання) або ж опромінити матеріали реактора. Деякі частини реактора містять хром, марганець, нікель, залізо, кобальт. Всі ці метали можуть поглинути утворилися в результаті ядерного розподілу нейтрони, що призведе до утворення великого числа різних ізотопів, у тому числі і нікелю - 63.
Нікель - 63, незважаючи на високу вартість, раніше затребуваний для застосування в малопотужних схемах. Завдяки великому періоду напіврозпаду нікелеві батарейки можуть забезпечувати такі схеми енергією протягом тривалого часу.
Так само в природі існують стабільні ізотопи вуглецю. Найбільше значення з погляду радіаційної небезпеки представляє довгоживучий (більше 5000 років) ізотоп 14С, проте при величезному періоді напіврозпаду він кількість частинок, що випускаються надзвичайно мало.
Для визначення найбільш ефективного джерела порівняємо основні характеристики найбільш поширених бета ізотопів [47].
Таблиця 4 -Радіоізотопи?- Випромінювачі
РадіоізотопПеріод полураспадаМаксімальная енергія частинок, КеВНікель - 63100,1 года66,7Стронцій - 9028,8 лет546Трітій - 312,3 года18,6Кріптон - 8510,7 лет687,1Сера - 3587 дней167,1Фосфор - 3214,2 дней1710 , 6Углерод - 145730 лет156, 4Кальцій - 45162 дня256,8Прометій - 1472,62 года224,1Радій - 2285,75 лет45,9
У результаті аналізу для застосування в радіаційно-стимульованих джерелах живлення на основі кремнію найбільш цікавим з технічної сторони є Ni63. Він володіє наступними перевагами:
? максимальна енергія бета частинок нижче порога дефектоутворення;
? період напіврозпаду більше 10 років;
? чистий бета випромінювач;
? розпадаючись, він перетворюється на стабільний ізотоп міді.
. 2 Розрахунок оптимальної геометрії радіоізотопа
радіоізотопів нікелю має досить високу щільність 8,9 г/см3, тому він володіє високим самопоглибленого енергії, внаслідок чого необхідно визначити оптимальну товщину металізації нікелю для економії витрати радіоізотопа, при якій електрони будуть мати достатню енергію для генерації електронно-доручених пар в кремнії. Припустивши, що бета розпад відбувається в центрі шару нікелю, тоді найкоротшим шляхом утворився електрона буде перпендикуляр до поверхні кремнію, скориставшись формулою (59) легко визначити що, товщина радіоізотопа не повинна перевищувати 1 - 2 мкм.
Дане значення так само було підтверджено моделюванням пробігу електронів у середовищі CASINO2. Електрони з енергією 17,4 кеВ бомбардують нікель і проникають на відстань до 700 нм, пробіги електронів показані на малюнку 56.
Малюнок 56 - Пробіг електронів з енергією 17.4 кеВ в Ni
Так само моделювання показало, що основне самопоглинання відбувається на відстані 100 - 300 нм від точки освіти електрона. Це видно з розподілу енергопоглинання ...
