Эксπир
Регистрация / Вход

Изотопно-обогащенные монокристаллы молибдата кальция для детекторов низкоэнергетических элементарных частиц

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.513.11.3398
Организация
ИПТМ РАН
Руководитель работ
Рощупкин Дмитрий Валентинович
Продолжительность работ
2008 - 2009, 14 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Внебюджетные средства
4,1 млн

Получение изотопно-обогащенных сцинтилляционных монокристаллов молибдата кальция 40Са100МоО4 для использования в качестве материала детекторов низкоэнергетических элементарных частиц (до 10 МэВ) и работающих в диапазоне температур от 300 К до 10 мК.

Участники проекта

Зам. руководителя работ
Иржак Дмитрий Вадимович

Предложения

Поиск и использование изотопных эффектов в структуре и свойствах конденсированных сред
Тема
Поиск и использование изотопных эффектов в структуре и свойствах конденсированных сред
Входящий номер
3265
Руководитель организации-инициатора
Ильгисонис Виктор Игоревич
Исследование физико-химических закономерностей формирования аморфных и кристаллических сцинтилляционных материалов, преобразующих жесткое проникающее излучение в приборах неразрушающего контроля
Тема
Исследование физико-химических закономерностей формирования аморфных и кристаллических сцинтилляционных материалов, преобразующих жесткое проникающее излучение в приборах неразрушающего контроля
Входящий номер
601
Организация
ФГАОУ ВО НИ ТПУ
Руководитель организации-инициатора
Чубик Петр Савельевич
 Показать еще 4 предложения
 Скрыть другие предложения

Этапы проекта

1
29.08.2008 - 31.10.2008
Разработана общая методики проведения исследований свойств кри-сталлов природного состава СаМоО4 и изотопно-обогащенных монокристал-лов 40Са100МоО4: (1) исследование совершенства кристаллической структуры монокристаллов методами рентгеноструктурного анализа (порошковая ди-фрактометрия позволяет определять параметры элементарной ячейки, высо-коразрешающая рентгеновская дифрактометрии и топография позволят оп-ределить наличие и идентифицировать ростовые дефекты кристаллической структуры – области центров окраса, двойники, полосы роста, аморфные включения, плотность дислокаций и точечных дефектов), (2) исследование наличия примесей в исходной шихте и монокристаллах масс-спектральными методами с точностью не хуже не хуже 10-10 г/г, (3) исследование оптических свойств кристаллов (определение коэффициентов пропускания, преломления, прозрачности), (4) исследование сцинтилляционных свойств кристаллов (из-мерение коэффициента фотовыхода).
Разработаны и обоснованы требования по чистоте исходного сырья по основным, а также радиоактивным примесям: чистота исходного сырья для выращивания кристаллов по урану и торию должна быть не хуже 10-10 г/г для проведения экспериментов по поиску безнейтринный двойной бета-распад изотопа 100Мо на уровне 1024 лет.
Обоснован и выбран метод выращивания монокристаллов природного состава СаМоО4 и изотопно-обогащенных монокристаллов 40Са100МоО4: ме-тод Чохральского с учетом подготовки специальной технологической осна-стки в виде дисперсионно упроченного платинового и анализом особенно-стей роста монокристаллов молибдата кальция.
Разработаны требования на специальную технологическую оснастку для выращивания монокристаллов СаМоО4 и изотопно-обогащенных моно-кристаллов 40Са100МоО4 необходимых линейных размеров и массы: исполь-зование дисперсионно упроченного платинового тигля, создание заданного градиента температуры в ростовой камере, малая скорость роста при боль-ших скоростях вращения.
Развернуть
2
01.11.2008 - 31.12.2008
2.1. Результаты работы на отчетном этапе
Рассчитаны и детально обоснованы требования по чистоте шихты как по основным, так и по радиоактивным примесям (всех радиоактивных распа-дов для опасных ?-распадающихся изотопов уранового ряда: 210Pb, 210Bi, 234Th, 234mPa, 214Pb и 214Bi). Чистота исходной шихты для выращивания кри-сталлов по урану и торию должна быть не хуже 10-10 г/г для проведения экс-периментов по поиску безнейтринный двойной бета-распад изотопа 100Мо на уровне 1024 лет.
Получена исходная шихта для выращивания кристаллов молибдата кальция с природным распределением изотопов. Установлен ее примесный состав, в том числе показано, что содержание урана и тория в ней меньше 10-10 г/г.
Изготовлена специальная технологическая оснастка в виде дисперси-онно упроченного платинового тигля, подготовлена аппаратура для выращи-вания монокристаллического молибдата кальция с природным распределени-ем изотопов, выбраны и обоснованы технологические режимы роста (созда-ние заданного градиента температуры в ростовой камере, малая скорость роста при больших скоростях вращения).
Получены первые экспериментальные монокристаллы СаМоО4 с при-родным распределением изотопов.
Проведены патентные исследования по ГОСТ Р15.011-96.
2.2. Новизна решений
Методика экстракционного удаления молибдена для последующего масс-спектрального определения примесного состава шихты и кристаллов молибдата кальция позволяет на 2-3 порядка улучшить пределы определения урана, тория (до 10-11 г/г) и некоторых других примесных элементов.
Выбраны оптимальные условия (частоты вращения, температуры и т.д.) обеспечивающие стабильность технологического процесса и получения качественных монокристаллов молибдата кальция с требуемыми свойствами диаметром 45 мм.
2.3. Особенности исследования, разработки, метода или методологии проведения работы на отчетном этапе.
На 2 этапе работы проводились с использованием шихты с природным распределением кальция и молибдена с целью отработки технологии изго-товления качественных изотопно-обогащенные сцинтилляционных монокри-сталлов молибдата кальция 40Са100МоО4
Развернуть
3
01.01.2009 - 31.07.2009
Получены монокристаллы 40Са100МоО4 требуемых линейных размеров и качества. Разработаны лабораторные технологические инструкции по выращиванию монокристаллов 40Са100МоО4, их послеростовой и механической обработке. Изготовлены экспериментальные образцы требуемой геометрии и обработки поверхности из монокристаллов 40Са100МоО4.
Развернуть
4
01.08.2009 - 31.10.2009
Проведены исследования оптических свойств при 300К и сцинтилляционных характеристик образцов в диапазоне температур от 300К до 6К. Проведены исследования сцинтилляционных характеристик образцов монокристаллов 40Са100МоО4 при 7 мК. Проведены измерения методом масс-спектрометрии примеси урана-238 и тория-232. Проведены исследования возможности использования изотопно-обогащенных монокристаллов 40Са100МоО4 в качестве детекторов низкоэнергетических элементарных частиц.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.3 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области индустрии наносистем
Тема
Изотопно-обогащенные монокристаллы молибдата кальция для детекторов низкоэнергетических элементарных частиц.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 14 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка технологии и организация опытно-промышленного производства монокристаллов молибдата кальция на основе высокообогащенных изотопов Са-40 и Мо-100 и сцинтилляционных элементов для детектора элементарных частиц нового поколения.
Продолжительность работ
2012 - 2013, 21 мес.
Бюджетные средства
150 млн
Количество заявок
3
Тема
Разработка методов получения монокристаллов молибдата и вольфрамата стронция, легированных неодимом, и вольфрамата бария для ВКР-лазеров и ВКР-преобразователей лазерного излучения ближнего и среднего ИК-диапазонов.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 20 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
2
Тема
«Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области ядерной физики, физики элементарных частиц и полей, космологии, физики ускорителей и детекторов»
Продолжительность работ
2009 - 2011, 29 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
19
Тема
Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области ядерной физики, физики элементарных частиц и полей, космологии, физики ускорителей и детекторов
Продолжительность работ
2010 - 2012, 31 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
19