Способ определения коэффициентадиффузии -активных газов b твердыхматериалах
Патент 702836
Авторы
Классы МПК
Способ определения коэффициентадиффузии -активных газов b твердыхматериалах
Иллюстрации
Реферат
О П Й "0 А+Н И Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик 1Ц702836
К АВТОРСКОМ) СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 24.04.78 (21) 2609139/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. К .
G 01 N 13/00
Гесударстеенный комитет
СССР (53) УДК 532.612, .4 (088.8) Опубликовано 23.03.81. Бюллетень № 11
Il0 делам нзебретеннй н аткрытий
Дата опубликования описания 28.03.81 (72) Автор изобретения
В. В. Андраманов (7l ) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ
PАКТИВНЫХ ГАЗОВ В ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛАХ
Изобретение относится к метрологии диффузионных параметров.
Известен способ определения диффузионных параметров газов в твердых материалах, основанный на измерении электросопротивления насыщенного газом образца (1).
Наиболее близким к изобретению является способ определения коэффициента диффузии, заключающийся в том, что газовую среду приводят в контакт с исчледуемым листовым материалом и фиксируют количество газа, прошедшее через материал за определенные промежутки времени. По полученным данным строят график зависимости количества газа, прошедшего через материал, от времени, с помощью которого по известным формулам рассчитывают коэффициент диффузии и проницаемости 12). Способ достаточно прост, но требует значительной затраты времени для определения коэффициента диффузии.
В отношении р-активных газов появляется возможность снизить затраты времени для определения коэффициента диффузии путем регистрации ф-излучения, которое выходит за пределы материала раньше диффундирующего газа. Однако в случае
Р-активных газов с мягким излучением такой эффект незначителен, так как пробег
Я-частиц в материале очень мал, и они поглощаются вблизи места образования.
Цель изобретения — сокращение времени определения коэффициента диффузии
Р -активных газов в твердых материалах.
Это достигается тем, что в качестве величины, по которой судят о коэффициенте диффузии, служит изменение интенсивности -излучения, возникающего в процессе ð торможения jt-частиц диффундирующего газа в твердом материале. Регистрация интенсивности -излучения обеспечивает сокращение времени, необходимогго для определения коэффициента диффузии, так как проникающая способность у -излучения зна1s чительно выше проникающей способности
Р-излучения и самого газа.
Предлагаемый способ касается Р-активных газов и будет особенно эффективен при определении коэффициентов диффузии газов в малопроницаемых твердых телах, например трития в металлах.
По предлагаемому способу исследуемый твердый материал, например тонкую металлическую плоскую мембрану, приводят с одной
702836 стороны в контакт с 3-активным газом — тритием. Он диффундирует в металл. Распре деление трития в металле в различные моМейты Ьремени" дб выхода его с противоположной стороны мембраны определяется известной формулой.
x/2 È
C(x, t) = Со (1- г- J е" dI/)
Юо где С (х, t) — концентрация трития внутри металла на расстоянии от поповерхности контакта в момент времени t;
Ca, — концентрация трития в металле на поверхности контакта, равновесная с концентрацией газообразного трития;
D — коэффициент диффузии трития в металле;
Графически такое распределение представлено на чертеже.
В момент времени t4 t2 кривая распределения трития (Т) в металле (Ме)- С (х, t) достигает плоскости х = х, в момент времени tz. — плоскости х = х2. Скорость продвижения фронта распределения, а вернее точки, где С (х, t) = О, зависит от коэффициента диффузии трития в металле.
В процессе диффузии трития происходит его распад. /3-частицы трития тормозятся в металле с образованием вторичного тормозного электромагнитного излучения. Проникающая способность этого излучения значительно выше проникающей способности ,В-излучения и самого трития, поэтому оно выйдет за пределы мембраны (со стороны, обратной контактной) раньше, чем 6-излучение трития, и блатодаря этому тритий.
За пределами металла это электромагнитное =-излучение" легко- регистрируется с помощью
" например, торцового счетчика и пересчетного устройства.
Интенсивность при этом будет, определяться" количеством трития, находящегося в металле за плоскостью х = f - Ip (заштрихованный участок на чертеже под кривой
С (х, t), а именно: х-се-е) -pr Ey<<
N(x, t) =Х кSC (у, t) f Ду, е-е, где у4 — линейный коэффициент ослабления тормозного электромагнитного излучения;
Ц вЂ” расстояние в- исследуемом металле, практически полностью поглощаю= " 1/86 тбрмозйое эЛекТрома1й1П1тное излучение, легко и быстро определяемое путем постановки набора тонких пластин металла между ис- точником излучения и счетчиком (до или после опыта по диффузии) е, — толщина исследуемого металлического образца (мембрана);
S — рабочая поверхность исследуемого металлического образца;
К вЂ” коэффициент пропорциональности, учитывающий эффективность преобразования Р-излучения в тормозное электромагнитное излучение, эффектйвность регистраций и другие факторы.
Измерив несколько раз через определен ные промежутки времени интенсивность за образцом, получают график ¹N(t), по кото10 рому ппутем обратного графического экстра- попйрования находят точку пересечения зависимости N=N(t) с осью времени to, т.е. определяют момент времени, когда фронт
"распределения трития внутри металла достигает плоскости х = (- fo
При этом е-е,ф6
C(f-4,t,) =С.(1- + Р dy) =0
L (f ì,1
Интеграл в после нем равенстве табулирован в зависимости от верхнего предела интегрирования. По известному верхнему пре25 делу Z = f- L/ 2@t вычисляют (при известных 1, 1о и to) коэффициент диффузии трития в металле D.
Сниженйе" затрат времени для определения коэффициента диффузии по предлагае30 мому способу достигается следующим образом. Для определения коэффициента диффузии по прототипу и предлагаемому способу прежде всего необходимо зарегистри рбвать определенное количество трития. По прототипу для этого необходимо время, за которое тритий пребдолевает в металЛе расстояние ((толщина мембраны), выходит из образца и накапливается в количестве, нужном для построения графика и определения времеии задержки, по последнему вычисляют D. По предлагаемому способу для этого
40 необходимо время, за которое тпитии пре " одоЛевает в металле расстояние е. - 4 и накапливается в металле за плоскостью Х =
= 1- 1 в количестве, нужном для построения графика и определения 4. По последне45 му также вычисляется .D. Следовательно, по предлагаемому способу необходимо время, за которое тритий преодолевает в металле расстояние 1- f х < (Поэтому время, необходимое для регистрации трития по предлагаемому способу, а следовательно, и для определения коэффициента диффузии три" тия в исследуемом материале, меньше времени по прототипу. Кроме того, в эксперимен- -I e нетрудно создать условия, когда - 1о («Ь <Е
Это дае1 возможноств дополнительно значительно" сократить затраты времени на определение D по сравнению с прототипом, так как время, необходимое для диффузии три4
702836
5 тия на расстояние E- 4, будет намного меньше времени диффузии трития на расстояние1 н ни определения, в качестве величины, временую зависимость которой определяют, слу.жит изменение интенсивности f -Hçëó÷åíèÿ, возникающего в процессе торможениями-частиц диффундирующего газа в т1 ердом мате5 риале.
Формула изобретения
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР № 305391, кл. G 01 .N 13 00, 1969.
2. Бзррер P. М. Диффузия в твердых телах. Л., 1948, с. 16 (прототип).
Составитель
Редактор Т. Колодцева - Техред А. Бойкас Корректор Н. Швыдкая
Заказ 1405 48 Тираж 90i Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент>, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Способ определения коэффициента диффузии р-активных газов в твердых материалах, включающий приведение в контакт газа и твердого материала и определение временной зависимости величины, по которой судят об искомом параметре, отличающийся тем, .что, с целью сокращения време; — ««..-.=..:м=, %4««..-.. «=.««к««««- гт«-:«« —.-«««- «.с ФВ