npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.1134/S2079562920010030npe-94Research ArticleРазделение и применение изотопов. Масс-спектрометрияSeparation and Application of Isotopes. Mass SpectrometryМетодика автоматизированного поиска редких событий распада сверхтяжелых ядер с помощью детекторов из фосфатного стеклаThe Method of an Automated Search for Rare Events of Superheavy Nuclei Decay Using Phosphate Glass DetectorsГончароваЛ. А.GoncharovaL. A.

Ленинский проспект 53, Москва, 119991

Leninskiy pr. 53, Moscow, 119991

КоноваловаН. С.KonovalovaN. S.

Ленинский проспект 53, Москва, 119991

Leninskiy pr. 53, Moscow, 119991

ОкатьеваН. М.OkatevaN. M.

Ленинский проспект 53, Москва, 119991

Leninskiy pr. 53, Moscow, 119991

okatevanm@lebedev.ruСтарковаЕ. Н.StarkovaE. N.

Ленинский проспект 53, Москва, 119991

Leninskiy pr. 53, Moscow, 119991

Физический институт им. П.Н. Лебедева РАНРоссияLebedev Physical Institute, Russian Academy of SciencesRussian Federation2020230420241111221Copyright © Гончарова Л.А., Коновалова Н.С., Окатьева Н.М., Старкова Е.Н., 20242024Гончарова Л.А., Коновалова Н.С., Окатьева Н.М., Старкова Е.Н.Goncharova L.A., Konovalova N.S., Okateva N.M., Starkova E.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/94

Начиная с 1960-х гг, для регистрации осколков деления ядер применяются твердотельные трековые детекторы из стекла [1–3] с высокой эффективностью регистрации, малочувствительные к свету, фону бета- и гамма-излучениям и имеющие низкий собственный фон. В результате прохождения многозарядного иона в стеклах возникает скрытое изображение в форме остаточных дефектов вдоль трека частицы шириной ~10 нм, которые выявляются химическим травлением. Протравленные следы наблюдаются в оптическом микроскопе как углубления конической формы с вершиной, совпадающей с траекторией частицы, и с диаметром на поверхности стекла порядка 5–10 мкм. По сравнению с другими твердотельными детекторами многозарядных ионов (слюдами, пластиками), стекла обладают рядом преимуществ, в частности, отсутствием слоистости, препятствующей восстановлению полной длины трека. Особо необходимо отметить спектрометрическое свойство стекол, а именно пропорциональность линейного размера зоны травимых дефектов заряду частицы, замедляющейся в детекторе до остановки. Это свойство позволяет установить зависимость между зарядом частицы и геометрическими параметрами трека. Использованные авторами фосфатные стекла относятся к материалам, в которых основной стеклообразующей компонентой является пятиокись фосфора P2O5. Такие стекла, в частности, ранее были успешно применены в эксперименте по поиску 105 элемента по спонтанному делению в 1969 г. в ЛЯР ОИЯИ [4]. Перед авторами, успешно реализующими автоматизированную обработку трековых детекторов [5], была поставлена задача создания off-line автоматизированной методики поиска редких событий распада сверхтяжелых ядер с целью регистрации многозарядных ионов и определения их характеристик.

Solid-state track detectors made of glass have been used for detecting fission fragments since the 1960s [1–3]. These detectors are efficient for recording, they are relatively insensitive to light and background beta and gamma radiations, and they have a low own background. The passage of a multicharged ion in a glass creates a hidden image in the form of residual defects along the track of the ion with a width of ~10 nm. This hidden image can be detected by chemical etching. In an optical microscope, the etched track is observed as a well of a conical shape with a vertex coinciding with the trajectory of the particle, and with a diameter on the glass surface of the order of 5 to 10 μm. Compared to other solid-state detectors of multicharged ions (micas, plastics), glasses have a number of advantages, especially the lack of layering, which prevents the restoration of the full length of the track. We need to note the spectrometric property of glasses, namely, the proportionality of the linear size of the etched defect to the charge of the particle slowing in the detector to a stop. This property allows establishing a relationship between the particle charge and the geometric parameters of the track. In this study we used phosphate glasses as materials for detectors of charged particles. In these glasses, the main glass-forming component is phosphorus pentoxide P2O5. In particular, phosphates were successfully used in 1969 at the LNR JINR in an experiment to search for element 105 by spontaneous fission [4]. Previously we demonstrated a successful implementation of the automated processing of the detected tracks [5]. The aim of this study is to develop an offline method for an automated search for rare events of the decay of superheavy nuclei in order to record multicharged ions and determine their characteristics.

фосфатные стеклатвердотельные трековые детекторыхимическое травлениепоиск распада сверхтяжелых ядерphosphate glassessolid-state track detectorschemical etchingsearch for super-heavy nuclei decayReferencesNikolaev V.A. // Tverdotel’nyye trekovyye detektory v radiatsionnykh issledovaniyakh [Solid-State Track Detectors in Radiation Research]. 2012. St. Petersburg: St. Petersb. Politekh. Univ. (in Russian). ISBN 978-5- 7422-3530-9.Nikolaev V.A. // Tverdotel’nyye trekovyye detektory v radiatsionnykh issledovaniyakh [Solid-State Track Detectors in Radiation Research]. 2012. St. Petersburg: St. Petersb. Politekh. Univ. (in Russian). ISBN 978-5- 7422-3530-9.Nikolaev V.A., Perelygin V.P. // Prib. tekh. eksperim. 1976. V. 19. No. 2. P. 7–17 (in Russian).Nikolaev V.A., Perelygin V.P. // Prib. tekh. eksperim. 1976. V. 19. No. 2. P. 7–17 (in Russian).Tret’yakova S.P. // Fiz. elem. chast. atom. yadra. 1992. V. 23. No. 2. P. 364–429 (in Russian); Sov. J. Part. Nucl. 1992. V. 23. P. 156.Tret’yakova S.P. // Fiz. elem. chast. atom. yadra. 1992. V. 23. No. 2. P. 364–429 (in Russian); Sov. J. Part. Nucl. 1992. V. 23. P. 156.Flerov G.N. et al. // Sov. At. Energy. 1970. V. 28. No. 4. P. 390–397. https://doi.org/10.1007/BF01428736Flerov G.N. et al. // Sov. At. Energy. 1970. V. 28. No. 4. P. 390–397. https://doi.org/10.1007/BF01428736Aleksandrov A.B. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2004. V. 535. P. 542–545. https://doi.org/10.1016/j.nima.2004.07.280Aleksandrov A.B. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2004. V. 535. P. 542–545. https://doi.org/10.1016/j.nima.2004.07.280Goncharova L.A. et al. // Preprint FIAN. 2001. No. 25. P. 1–15 (in Russian).Goncharova L.A. et al. // Preprint FIAN. 2001. No. 25. P. 1–15 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.