Регистрация и идентификация быстрых тяжелых ядер твердотельными трековыми детекторами тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

РЕГИСТРАЦИЯ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ БЫСТРЫХ ТЯЖЕЛЫХ ЯДЕР ТВЕРДОТЕЛЬНЫМИ ТРЕКОВЫМИ ДЕТЕКТОРАМИ

Специальность: 01.04.16 — физика ядра и элементарных частиц

На правах рукописи

7-93-400

Перелыгин Владимир Павлович

УДК 539.1.05

Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук (Научный доклад)

Дубна 1993

Работа выполнена б Лаборатории ядерных реакций им.-Г.Н.Флерова Объединенного института ядерных исследований.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук профессор

доктор физико-математических наук профессор

доктор физико-математических.наук профессор

Ведущая организация:-Московский инженерно-физический институт;

Защита состоится йЭ СЗр 199/4. в У О часов на заседании специализированного совета Д 047.01.05 при Лаборатории нейтронной физики им.И.М.Франка и Лаборатории ядерных реакций им.Г.Н.Флерова Объединенного института ядерных исследований ( г.Дубна, Московская область).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИЯИ. Научный доклад разослан^/" ЯЛ^Ь 1дд%.

Берзина И.Г. Жданов Г.Б. Карнаухов В.А.

Ученый секретарь специализированного совета —^—

Таран Ю.В.

I. ВВЕДШИЕ

Настоящая работа выполнена в Лаборатории ядерных реакций ш. Г.Н.Флёрова Объединённого института ядерных исследований в рамках основного направления её научной программы - синтеза на ускорителях и поиска в природе сверхтяжёлых ядер и атомов и исследования их химических и физических свойств /а>(5/. Эта программа последовательно осуществлялась лабораторией с начала 60-х годов. Исследования по этой проблеме включали опыты по поиску сверхтяжёлых элементов - продуктов галактического нуклеосинтеза - в земных я метеоритных образцах и в составе галактических космических лучей.

К началу 60-х годов получило физическое и методическое обоснование новое направление синтеза трансфермиевнх элементов - "элементов второй сотни" (Ъ >100), основанное на использовании интенсивных пучков ускоренных многозарядных ионов и мишеней из изтопов ¡грана и трансурановых элементов и оригинальных методик регистрации 11 идентификации синтезируемых изотопов трансурановых элементов, основанных на использовании как электронных, так и трековых детекторов. При этом основной упор в Лаборатории ядерных реакций был сделан на синтез и исследование свойств спонтанно делящихся изотопов ядер трансфермиевнх элементов. В результате этих исследований в первой половине 60-х годов были открыты новые явления - спонтанное деление ядер из изомерного состояния и явление запаздывающего деления, недвусмысленно свидетельствующие о существовании сложной структуры барьера, препятствующего делению тяжёлых ядер. В конце 50-х годов был предложен метод учёта оболочечных поправок, позволяющий рассчитывать энергию связи и энергию деформации трансурановых ядер. ■ ' • • '

Этот метод позволил сделать предсказания свойств атомных ядер, в частности, указать на возможность существования острова

сТ&Бильности ядер сверхтяжёлых элементов в районе дважды замкнутых оболочек Н= 114, №= 184.

Для ядер СТЭ в части теоретических исследований предсказывались времена жизни от нескольких десятков секунд до интервалов времени, сопоставляемых с возрастом Солнечной систеш. Эти теоретические предсказания послужили толчком как к проведению работ по их синтезу на ускорите.шх многозарядннх ионов, так и к многочисленным попыткам их поиска в образцах земного и метеоритного происхождения, а также в составе галактических космических лучей, являющихся продуктом относительно недавнего (¿20 млн. лет) нуклеосинтеза в звёздных объектах нашей Галактики.

Экспериментаторы вполне обоснованно полагали, что обнаружение СТЭ в природе открыло бы новые перспективы не только для ядерной физики, но и для других областей науки.

В этих исследованиях важная роль отводилась обоснованию выбора объектов поиска СТЭ.

Основной целью настоящей работы явилось разработка новых методов регистрации и идентификации ядер - продуктов синтеза в реакциях с ускоренными тяжёлыми ионами, а также быстрых космических ядер - продуктов нуклеосинтеза в Галактике, основанных на исследованиях фундаментальных свойств твердотельных трековых детекторов. .

Кроме регистрации самого факта прохождения' тяжёлых частиц разрабатывались методики идентификации их атомных номеров 2 , основанные на детальных измерениях параметров треков. Методики были применены для проведения широкой программы исследований

наиболее тяжёлых природных ядер в веществе Солнечной системы и галактических космических лучах.

В работе независимо предложены стеклянные детекторы - один из трёх основных типов твердотельных трековых детекторов. Впервые проведены детальные исследования трекорегистрирущих свойств твёрдых неорганических диэлектриков - природных и синтетических кристаллов и стёкол.

Представлены методические исследования эффекта травления треков тяжёлых ионов в кристаллах, стёклах, данные о порогах чувствительности к заряженным частицам и эффективности регистрации треков осколков деления в этих детекторах.

Детально исследованы эффективность регистрации осколков деления для случая источника конечной толщины и для двух- и трёхслойного детектора в контакте с таким источником. Показана определяющая роль первичной ионизации в формировании травимых детекторов быстрой заряженной частицей. В кристаллах, стёклах обнаружен "эффект насящения" скорости травления вдоль следа тяжёлого иона, возникающий при некотором вполне определённом для каждого детектора значении ионизации с!1/<Ь<. Предложен способ определения атомного номера Z частицы по выявляемой длине её трека в объёме детектора. В кристаллах впервые получены зависимости травимых длин треков от атомного номера 2 быстрых ионов.

Детальные исследования термической стабильности треков осколков деления и ускоренных тяжёлых ионов в кристаллах, стёклах показали, что процесс отжига в этих детекторах носит избирательный характер и характеризуется деухкошонентной составляющей.

В кристаллических трековых детекторах обнаружен и детально исследован эффект порогового отжига треков тяжёлых атомных ядер. Этот эффект обеспечивает контролируемое сокращение травимых длин треков наиболее тяжёлых ядер при одновременном полном устранении треков ядер вблизи порога чувствительности.

Выдвинута и вполне феноменологически обоснована четырёхэон- . ная модель трека в кристаллах, стёклах.

Проведены поиски эффекта спонтанного деления ядер СТЭ в образцах земного происхождения и некоторых кристаллах из метеоритов, и сопутствующие фоновые исследования. Предложено и развито новое конкурентноспособное направление исследований зарядовых и энергетических спектров галактических космических ядер - по трекам, образуемым ядрами с 20 в кристаллах внеземного происхождения.

Предложенные методики и низкофоновые стеклянные и кристаллические детекторы практически применяются в опытах по определению концентрации ядер урана, тория, ядер группы свинца - платины в природных образцах и конструкционных материалах, в-опытах по исследованию химических свойств трансфермиевых элементов, тройного и многофрагментного деления составных ядер. Методика находит применение для определения возраста горных пород, кристаллов и стёкол земного и метеоритного происхождения, в экологии техногенных радионуклидов и токсичных элементов.

Новое направление исследований галактических космических ядер многократно превосходит по чувствительности уровень, достигнутый с помощью сложных и дорогостоящих методик, основанных на прямой регистрации космических ядер на орбитальных станциях и ИСЗ.

Настоящая методика впервые обеспечивает получение достоверных данных о вариациях зарядовых и энергетических спектров тяжёлой компоненты галактических космических лучей за последние 200 млн. лет. Такая информация не может быть получена никакими другими методами.

2. РЕГИСТРАЦИЯ БЫСТРЫХ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СРЕДАХ

История создания метода диэлектрических трековых детекторов берёт начало с 1958 г., когда Юнгу ^ удалось обнаружить эффект избирательного хштческого травления треков осколков деления в кристаллах F . Начало широкого применения ДЦ обычно связывают с Силком и Барнессом, обнаружившими в 1959 г. с помощью электронного микроскопа треки осколков деления в тонких слоях слюды мусковит, и Прайса и Уокера, повторно обнаруживших в 1961 г., что треки осколков деления в кристаллах могут быть зарегистрированы и увеличины обработкой в растворе плавиковой кислоты

В начале 1963 г. эффект травления треков осколков деления в стёклах обнаружили В.П.Лерелыгин, С.П.Третьякова, И.Звара ^ и независимо Флейшер и Прайс Следует отметить, что диэлектрические детекторы впервые нашли практическое применение в области физики деления ядер. Так, уже в начале 1963 г., с помощью стеклянных детекторов были выполнены эксперименты по идентификации атомного номера и массового числа спонтанно делящегося изомера -- ядра 242д^/3-6/1

Примерно к середине 1963 г. относится обнаружение Флейшером и Прайсом эффекта травления в третьей разновидности диэлектриков - высокополимерннх органических соединениях. Все три типа

твердотельных диэлектриков нашли широкое применение в различных областях науки и техники, в частности, в некоторых экспериментах в области ядерной физики и при исследованиях тяжёлой и ультратяжёлой компоненты галактических космических ядер, представленных в этой работе.

Следует отметить, что основное внимание в наших методических разработках было уделено исследованию детектирующих свойств неорганических детекторов - в первую очередь природных и синтетических кристаллов, а также стёкол. В ряде случаев требования эксперимента привели к созданию трековых детекторов - стёкол, пластиков с заданными свойствами, а также к разработке методики контролируемого (частичного) отжига треков в кристаллах и стёклах.

2.1. Эффект травления треков тяжёлых ядер в силикатных стёклах

В конце 1962 г., приступив к опытам по регистрации осколков деления с помощью методики Прайса и Уокера ^, мы обнаружили, что в предложенном ими детекторе - природной слюде мусковит -- содержится фон 10^ - 10^ тр/см2 от спонтанного деления ядер и за многие миллионы лет.

Поэтому мы обратились к промышленным силикатным стёклам, свободным от такого фона .

Эти стёкла облучались осколками деления и затем помещались в растворы плавиковой кислоты. Уже в первых опытах была подробно исследована динамики увеличения диаметров следов осколков деления от времени травления и концентрации Я Р" при 19°С для силикатного натриевого стекла. Эффективность регистрации для этого стекла была найдена равной (42 - 2>)% от полного числа делений,

имевших место в тонком плоском препарате, помещавшемся вплотную Л 2/

к детектору 'х• ' .

В этих опытах наш была определена также нижняя граница чувствительности силикатных стёкол к осколкам деления. Было установлено, что осколки деления с энергией менее 10 - 15 МэВ не создают травимых треков. Силикатные стёкла были применены в опытах по идентификации спонтанно делящегося изомера-ядра ^^Лгн в перекрёстных реакциях с тяжёлыми ионами а также СПОнтанно делящегося изомера-ядра с периодом полураспада 0,9 мсек

Кварцевое стекло имеет ряд преимуществ по сравнению с'силикатным натриевым стеклом. Это - более высокая эффективность регистрации ( *65%) и термическая стабильность треков (до 400°С), а также исключительно низкое содержание микропримесей урана (г/г для парофазного кварца /9-11/# Фосфатные стёкла отличаются наиболее высокой эффективностью регистрации (до 90$). Они относительно легкоплавки, что позволяет вводить в их состав при изготовлении соединения тяжёлых элементов - урана, висмута, свиниа, тория - до нескольких процентов по весу А^-^/^

Отличительной особенностью стеклянных трековых детекторов является изотропия детектирующих свойств, обусловленная их аморфной структурой Очевидным следствием этого является круглая или эллиптическая форма фигур травления тренов тяжёлых заряженных частиц на поверхности стёкол. Диаметры треков осколков деления целесообразно доводить до 5-7 мкм, что позволяет проводить поиск и счёт треков под микроскопом при увеличении 100 - 200X-

2.2. Эффективность регисттелши осколков деления в твёрдых диэлектриках

Наиболее простым является случай тонкого плоского источника осколков деления, когда слой вещества ¿ много меньше пробега осколков, с( В этом случае эффективностью регистрации детек-

тора является величина £рг/г , равная отношению числа треков осколков деления, выявленных на детекторе к полному числу событий деления, имевших место в алое препарата.

Обычно величина £регвыражается в процентах от телесного угла 2зг, охватываемого детектором, помещенным вплотную к тонкому плоскому. источнику ^. Измерение эффективности регистрации осколков деления производилось несколькими путями. Первые измерения эффективности регистрации осколков деления для силикатного натриевого стекла были проведены путём сопоставления числа треков, зарегистрированных за I час экспозиции у постоянного источника спонтанного

' 244 у ..

деления - препарата Сгп в этом стекле и ядерной эмульсии.

Одна из методик, предложенная нами в работе ^^, состоит в облучении трекового детектора осколками деления от точечного источника , расположенного на некотором расстоянии от его

поверхности, что обеспечивало достаточно точное .определение угла вхождения осколков в каждом заданном участке. На рис. I представлена геометрия облучения детектора ускоренными ядрами с 10^ 2 ^ 54 (циклотроны У-300, У-400 ЛЯР ОШИ), обеспечивающая точное измерение эффективности регистрации

Плоскопараллельннй пучок ускоренных ионов проходит узкую щель коллиматора (ширина щели л- 50 мкм) и попадает на детектор, закреплённый по хорде на вращающемся диске. Угол вхождения треков

в детектор определяется при этом геометрией расположения детек-. тора - от 0= 90° до 0НИ|) для участка, размещённого на краю этого диска (см. рис. I).

Следует отметить, что эта геометрия применялась нами не только для частил осколочного типа, но и для ускоренных ионов в области 10 2 ^ 36 (рис. 2) при эффективности регистрации. Такие облучения позволяют с високой степенью точности определять критический угол регистрапии треков осколков деления а следовательно и эффективность регистрации из соотношения £ Значения £Рег практически не меняются при измерениях в широтах пределах концентрации травителя, его температура и времени травления. При переходе к другому травителю эффективность регистрапии может меняться. Например, если использовать для травления силикатного стекла насыщенный раствор КГ вместо НГ , эффективность регистрации осколков деления уменьшается с 42% до 20-25$ ,

Отметим, что экспериментаторы располагают стеклянными детекторами с широким набором эффективности регистрации. Так, в свинцовых стёклах, содержащих около 60% 0 по весу, осколки выявляются лишь при углах падения, близких к 90°. В стекле с содержанием Рй 0 50% и 40% эффективность регистрации составляет, соответственно, (14 - 3)% и (22 - 4)%; в хрустале 19 века (содержание

окиси свинца от 24 до 36$) - эта эффективность составляет 25 - 45? Д5/>

Фосфатное стекло, содержащее 25$ окиси церия, имеет эффективность регистрации осколков (70 ± 8)%. Наиболее высокую эффектив-ностьрегистрации имеет фосфатное стекло, специально изготовленное для регистрации осколков деления ядер - (92 -4)% '^Л

В случае источника конечной толщинк при количественных измерениях с делящимися нуклидами необходимо учитывать целый ряд факторов.

Действительно, во-первых, осоколки деления в этом случае часть энергии теряют в самом исследуемом образце. Кроме того, необходимо принимать во внимание эффективность регистрации и чувствительность детектора к осколкам деления; далее, протравленный трек осколка можно отличить от фона лишь если его длина (диаметр) превосходит 2 мкм. Учёт этих факторов был проведен нами экспериментально, путём исследования поглощения осоколков деления в наборах тонких слоев веществ с различным атомным номером Н. для детекторов слюды, лавсана, поликарбоната и силикатного стекла На рис. 3 приве-

дены зависимости числа зарегистрированных треков в лавсане дая различных поглотителей. На рис. 4 представлена зависимость величины в мг/см^ от 2 ядер.. Если образец имеет сложный состав, то эффективную толщину слоя можно найти по формуле:

~ (0,046 £ в£ +а?в)|*г/ел.г- ц)

где Сщ, 2,' - атомная концентрация : и порядковый номер для г-го элемента, 0,78 - эмпирическая константа /16,11/^

Другим случаем источника конечной толщины могут служить трековые детекторы, содержащие спонтанно делящиеся ядра - природные кристаллы, стёкла. В этом случае выявление треков в детекторах, имеющих осношение скоростей травления í 4 а{,¿10 производят при длительном травлении При этом плотность треков на поверх-

ности детектора линейно нарастает до некоторой величины, в 5-7 раз превосходящей первоначальную плотность, затем выходит на плато. В случае применения тонких слоёв исследуемого вещества,

Рис.1. Определение э?хрек- Рис.2. Зависимость эффективности

тивности регистрации* регистрации тяжёлых ионов (ЮбН£36)

твёрдотельных трековых для силикатного натриевого стекла, детекторов на пучках ускоренных тяжёлых ионов.

ж,иг/см1

Рис.За. Зависимость числа треков осколков деления от толщины слоя поглотителя -- серебряной фольги в детекторах: силикатном натриевом стекле (I), лавсане (2) и слюде мусковит (3).

и 2 *> 6 я 13х,пг/спг

Рис.36. Зависимость отношения числа треков осколков деления в лавсановом детекторе к числу треков в этом детекторе без поглотителя от толщины слоев из поликарбоната (I), алюминия (2), никеля (3), серебра (4) и золота (5).

содержащего делящийся элемент, целесообразно применять двуслойные или трёхслойные детекторы, один из которых имеет толщину существенно меньше пробега осколка деления (рис. 5). После экспозиции детекторы протравливают. Поиск событий деления проводят методом искрового пробоя тонкого пластика, а их однозначную идентификацию -- наблюдением совпадающих треков в прилегающих более толстых детекторах /18Д9/.

При этом значения толщин эффективно работающих слоев вещества источника определяют по формулам, учитывающим поглощение осколков

I

деления в слое-мишени и тонком детекторе.' В случае 2зт-геометрии зависимость для слоя препарата с1 определяется по формуле:

. (2)

где К - пробег осколков деления в детекторе (пластик), <?- толщина полимерной плёнки, прилегающей к препарату.

Когда препарат помещают между тонким и толстым слоями пластика (4зг'-геометрия^ рис. 5) формула имеет вид:

Кыр^Ъ^ (3)

а * а^а/г.

Эта методика использовалась для поиска эффекта спонтанного деле- ^

ния в природных образцах, исследованиях с короткоживущими ядрами /т7 /

и определении вероятности деления ядер космическими лучами на широте Москвы /20/#

Для выявления треков тяжёлых заряженных частиц в объёме кристаллов нами применялись методики создания регулярных систем искусственных трещин с . помощью Мс! лазера ^^ и дополнительное облучение кристаллов перпендикулярно поверхности кристалла треко-образующими тяжёлыми ядрами через систему щелей

2.3. Порог регистрации и чувствительность твердотельных трековых детекторов

Исследования чувствительности стёкол и кристаллов проводились на пучках ускоренных ионов У-300 с применением системы поглотителей и контроля остаточного пробега с помощью высокочувствительных детекторов - политерефталата, поликарбоната.

Уже в первых опытах было показано, что ионы А/6 создают травимые треки длиной до 2 • мкм в слюде мусковит в области энергий 0,1 - 0,3 МэВ/нукл /23/.

Треки Д/е малых энергий были получены также при облучении под 90° силикатного и фосфорного стекла. Этот результат, свидетельствовавший об определяющей роли первичной ионизации в формировании

треков, был представлен нами в 1966 г. на конференции во Флоренции /он/

' ' . Он показал несостоятельность модели полных потерь энергии в формировании, трека и послужил толчком к разработке более реалистических моделей образования греков заряженных частиц в твёрдых телах."

Для кристаллических трековых детекторов порог чувствительности разнится весьма заметно. Были проведены исследования порога чувствительности кристаллов группы слюды и ряда других 'непроводящих кристаллов к тяжёлым ионам.

В слюде мусковит, наиболее чувствительном из кристаллических детекторов, порог регистрации лежит в области энергий 0,055

«(■ОО

МэВ/нукл. ионов Хе. • Для наиболее чувствительного известковогс детектора - кристаллов оливина - пороговая энергия Уг составляет 0,11 МэВ/нукл.. Это соответствует порогу регистрации заряженных частиц 2 = 22 - 23 в оливине.

Остальные трековые детекторы имеют порог чувствительности ниже, чем у оливина, но выше, чем у слюды.

Так, у синтетической слюды фторфлогопит порог регистрации лежит в области максимума ионизации, создаваемой ионами & (2^14) /24/_ у аурипигмента - в области ( 12), у апатита и полевых шпатов (анортит, альбит) в области 2:> 13-14

Нами впервые установлено, что чувствительность стёкол -

- плавленного кварца (кварцевое стекло), плавленного диопсида к заряженным частицам несколько выше, чем у соответствующих кристаллов. Так кварцевое стекло имеет порог чувствительности ¿^15-16, а кварц - 17-18; диопсидовое стекло £>16-17, а кристаллы диопсида 19-20. Исходя из этой закономерности, наш было создано особо низкочувствительное стекло На основе диопсида (Са,М^)5,г

в котором силикат кальция был замещен силикатом стронция . Это стекло имеет порог чувствительности 23 (см. рис. 6) -

- самый низкий из всех известных детекторов /25,26/^ кристаллы стронций-магниевого диопсида должны иметь порог чувствительности на л2= 2*3 выше, чем у этого стекла, т.е. в области 2> 25-26.

Результаты исследования чувствительности стёкол различного состава, приведенные на рис. 6, показывают, что увеличение диаметров треков тяжёлых ионов в различных стёклах происходит лишь до некоторой, вполне определённой плотности ионизации еИ/ь¿к; затем для всех стёкол эти диаметры выходят на плато и далее не увеличиваются, даже если в качестве бомбардирующих частиц используют ядра ^^ Ц . Этот фундаментальный факт свидетельствует об "эффекте

насыщенияЧ травимых дефектов в стёклах /27/. опровергает утверж-

/и/

дение П.Прайса и др. ' о прямой пропорциональности диаметров треков в стёклах потерям энергии заряженных частиц.

Рис.4. Зависимость для осколков деления от атомного номера 2 поглотителя для детекторов из силикатного стекла XX), слюда, лавсана и поликарбоната (2).

Рис.5. Фзг-геометрия в методе совпадений.

1 - толстые слои пластика;

2 - тонкий слой пластика;

3 - препарат, содержащий

делящиеся нуклиды

Рис.6. Кинетика травлениягТс^й тяжёлых заряженных частил в стёклах с различной пороговой чувствительностью:

- силикатное натриевое стекло;

- кварцевое;

- стронциевое диопсидное

Рис.7. Зависимость травимых длин треков от атомного номера ионов (12 б36) в объёме кристаллов, имеющих различную чувствительность

1 - слюда мусковит;

2 - слюда фторфлогоНид;

3 - хромдиопсид;

4 - оливин

Следует отметить, что стеклянные трековые детекторы на основе позволяют вводить в их состав делящиеся вещества. Так нанесение слоя ^0,2 мг/см^ уранилнитрата на фосфатное стекло и последующее его нагревание до 600°С позволило ввести урановую соль в

*

приповерхностный слой. Это стекло затем использовалось нами при

исследованиях вероятности деления составных ядер, образуемых в

реакции А/е+ О -на три осколка сравнимой массы в зависимости от /П/

энергии ионов неона ' ' .

. Дня целого рвда кристаллических трековых детекторов нами были проведены исследования зависимости травимой длины треков от атомного номера 2 бомбардирующей частицы. На рис. 7 представлены эти зависимости длясфоды мусковит, фторфлогопита, диопсида и оливина. Как видно из этих кривых, травимая длина треков, полностью заключенных в объёме кристаллов, плавно возрастает с увеличением атомного номера 2 ядра, что позволяет идентифицировать ядра по длинам треков с точностью д "2= 2-3 в указанной области .

Этот критерий идентификации был предложен наш в 1968 р/28,29, и более детально обоснован в работах /30» 31/^ как КрИтерИц объёмной травимой длины следа. Он основан на модели ^ удельных потерь энергии частицы в ограниченном объёме.

В случае кристаллических трековых детекторов наш также был обнаружен "эффект насыщения" скорости травления вдоль следа, который, как и в случае стёкол, сводится к выходу на плато скорости травления вдоль следа трекообразущей частицы, начин'ая с некоторых вполне определённых значений плотности ионизации А\/<{/■.

Наш были проведены исследования ряда кристаллических тел, в которых пока не удаётся выявить треки тяжёлых заряженных частиц,

хотя эффект травления поверхности и дислокаций в этих диэлектриках хорошо известен. Первоначально такие опытк были проведены с кристаллами сапфира, флюорита и топаза /32/( с использованием в качестве трокообразукхцих частил ионов' Хе с энергией I МэВ/нукл. Оказалось, что порог регистрации треков в топазе лежит в области 2-?-22-23, аналогично кристаллам оливина. В кристаллах сапфира и флюорита треки Хе не были обнаружены. Этот результат бот подтверждён в работе исследователей из ФРГ /л/. в дальнейшем в качестве бомбардирующих частил наг,та использовались ионы 238^ с знерГие{$ 1-3 МэВ/нукл.

Кроме сапфира и флюорита нами исследовались кристаллы шпинели и окислов тяжёлых металлов (фианиты). Эффект травления треков 238^ не удалось обнаружить, что может быть связано с быстрым безактива-нионннм залечиванием треков в этих кристаллах. Электронномикроско-пические исследования облученных поверхностей этих кристаллов также не показали трековых структур

2.4. Эййект избирательного отжига непроттавленных треков в диэлектриках

2.4.1. Отжиг треков ускоренных тяжёлых ионов и осколков деления. Термическая регрессия треков осколков деления была обнаружена наш уже в первых опытах с силикатными стёклами ^ Отжиг слюды мусковит при температуре 600°С в течение 6 час. применялся на-ли для устранения фона "древних" треков осколков спонтанного деления 238и - Ю3 - 10е тр/см2 - для их последующего использования в экспериментах по газовой химии 104 элемента. Результаты первых опытов по избирательному отжигу треков ионов ^А? в слкде при одновременной регистрации осколков деления были представлены

автором в 1966 г. на 6 Международной конференции по ядерной фотографии и более'подробно - в обзорном докладе в 1969 г. на Международной конференции по трекам ядер в твёрдых телах '(см. рис. вУ^Л Как следует из рис. 8, греки ионов 40 А г полностью устраняются уже при температуре 420°С в течение нескольких часов, в то время как треки осколков деления сокращаются на 20-25$. Методика избирательного отжига треков ^ Az была использована при исследованиях тройного деления составных ядер с

33,34/

Отметим, что избирательный отжиг треков имеет во времени двух-компонентный характер. На рис. 9 представлены зависимости числа протравленных треков осколков деления от температуры и времени отжига в кварцевом стекле. Как следует из рис. 9, в первые часы отжига число треков быстро убывает, затем процесс выходит на плато. Аналогичная картина характерна для отжига треков ускоренных тяжёлых ионов в слюде мусковит (рис. 10) и оливине (рис. II). В этом случав исследовались зависимости объёмных травимых длин треков ионов от температуры и времени отжига. Кривые рис. 9-II свидетельствуют о пороговом характере отжига травимых дефектов в стёклах и кристаллах. При этом распределение длин .треков в кристаллах сохраняет компактную структуру с чёткими максимумами (рис. 12). Исследования отжига треков и ^/е с энергией I МэВ/нукл.

в кристаллах слюды фторфлогопит показал, что при определённых условиях отжига (температура 560°С, время нагрева ^ 14 час.) треки ионов |Ct полностью устраняются, в то время как треки ионов Хв-сокращаются не более чем на 20-25^ /24.II/_ таким образом, имеется возможность' проводить избирательный отжиг греков, создаваемых лёгкими осколками от деления ядер U,Pu,Cin при одновременной

av x» ¿co sao íoo roo T'C

Рис.8. Динамика отжига толков ядер А-г (а) и треков осколков деления (б) в слюде мусковит.

Рис.9. Зависимость числа треков осколков деления в кварцевом стекле от температуры и времени отжига.

Рис.10.оДинамика отжига при 420 С треков ускоренных ионов в слюде мусковит от времени отжига.

30 '«»»«.v.

Рис.11. Отжиг треков ускоренных ионов К-г и Яе в кристаллах оливина из метеоритов.

Рис.12. Пороговый отжиг "древних" треков космических ядер группы Ре , треков ускоренных ионов <£е и Къ в оливинах из метеорита Марьялахти.

регистрации трека тяжёлого осколка в кристаллах с порогом регистрации в области 2:? 12-14. Этот эффект использовался в опытах по избирательному отжигу треков осколков деления ядер урана и "древних" треков спонтанного деления ядер ^ Р«, в опытах по поиску эффекта спонтанного деления ядер СТЭ в фосфатных кристаллах из метеоритов /35-39/#

Процедура порогового отжига позволяет устранить в кристаллах, стёклах фон от относительно слабоионизиругацих частиц 2 ^ 25 для слюды мусковит, 36-50 - для других кристаллов, в зависимости от их чувствительности, при одновременной надёжной регистрации более тяжёлых ядер. Такая процедура была применена в опытах по регистрации в слюдах осколков деления ядер Р/ ионами , ^Мс при определении содержания и пространственного распределения элемента свинца в геологических образцах В кварцевом стекле

удалось осуществить регистрацию осколков деления ядер урана в условиях фона преобладающего треков от ионов (¿= 22),

применяя избирательный отжиг при температуре 350°С.

Всё изложенное выше относится к избирательному отжигу треков в неорганических трековых детекторах - кристаллах и стёклах. Обнаруженный в 1973 г. избирательный отжиг треков о(-частиц в триацетате целлюлозы ^^ был подробно исследован авторами /^2/ лишь в 1989 г.

2.4.2. "Эффект насыщения" травимых дефектов в кристаллах.

Четырехзонная модель трека.

Проведенные нами в конце 60-х годов - начале 70-х опыты по избирательному отжигу производились для треков от ускоренных тяжё-лях ионов Р, а, А-г, С«, Сп, Ми, Ге, £>■>, Се, кг с энерги-

яш 5-7 МэВ/нукл., треков осколков деления и ядер Хе- (~1 МэВ/н) дяя детекторов - слюды мусковит, полевого шпата, пироксена, кварца, оливина, диопсида. Кристаллы далее отжигали в течение интервалов времени от 2 до 100 и в некоторых случаях - 1000 часов при различных фиксированных температурах, вплоть до температуры отжига треков осколков деления. После отжига детекторы дополнительно облучались перпендикулярно поверхности ионами Хе и протравливались. При этом выявлялись объёмные травимые длины треков тяжёлых ионов, полностью заключенных в объёме кристаллов. Была установлена связь порога чувствительности в области применимости техники избирательного отжига. Как показано в 1972 г. ^^ пропорциональное сокращение травимых дайн треков ускоренных ионов вплоть до Гг. и Ни имеют место вплоть до температур 450°С при времени отжига от 20 часов и выше. Отжиг при 450°С в течение 32 часов кристаллов слюда мусковит прркводит к сокращению объёмных травимых длин ионов Ре. до 5-7 мкм, ионов 2: - до 15 мкм /32/. недавние опыты показали, что объёмные треки ускоренных ионов ^38^ ПрИ таком отжиге _ имеют длину 220-230 мкм.

Однако попытки устранить фон следов ядер Рё (£= 26) при одновременной регистрации осколков деления не привели к успеху -- при нагреве свыше 500°С исчезали и треки Ре , и треки 2 и и треки более тяжёлых ионов. (Рис. 13).

Слвда является наиболее чувствительным кристаллическим детектором (порог чувствительности 2-?10); в синтетическом фторфлого-пите (порог чувствительности £.>14-15) "область пропорциональности" для отжига треков В оливине - наименее чувствитель-

ном кристаллическом детекторе 22-23) - избирательный отжиг

возможен вплоть,до треков ионов с 2 = 50-52. При температурах свыше 465°С исчезают и треки ионов Хе.(2 = 54) и треки более тяжёлых ядер (рис. 13). Резюмируя, можно заключить, что избирательный отжиг треков происходит в области температур до 95$ от температуры отжига треков наиболее сильноионизирующих частиц. При этом в кристаллических детекторах имеется область пороговой ионизации, начиная с которой одновременно исчезают треки всех частиц, вплоть до треков ядер 0 в области максимальных е! . Это обстоятельство свидетельствует о существовании "области насыщения" ионизации, характерной для каждого кристаллического детектора,

и проявляющейся в пороговом отжиге всех дефектов при ¿НАу&^УЛу /15,11/.

Результатом этих исследований явилась разработка четырёхзон-ной модели трека, иллюстрируемой рис. 14. Как следует из рис. 14, и низкоэнергетичный и высокоэнергетичный участки трека частицы, замедляющейся до остановки в объёме кристаллического трекового детектора, имеют относительно узкие интервалы Л/с1х вблизи порога чувствительности.

I. Зона порога регистрации - это область ионцзаций, где доля протравленных треков- (при перпендикулярном облучении) возрастает от 0 до 100$ от числа прошедших частиц. Здесь Упов

В области П ("Зона пропорциональности")■ где скорость травления Утр ^пов» треки имеют форму корпуса, раствор которого постепенно сужается с увеличением

В области Ш ("Зона насыщения скорости травления") для большинства кристаллов скорость травления достигает максимума и не возрастает при любом дальнейшем увеличении <ИМ*

Рис.13. Зависимость линейной плотности ионизации в пределах до 1,9 нм от оси трека от атомного номера 2 и энергии Б иона в кристаллах: I - порог чувствительности и область порогового отжига для слвды мусковит; 2 - то же для оливина.

»

1В V

5 |<| Ц| |М 41,1. . .1— 1 и 1 н 1 н 1 1 1 * _1_1—1—к. .111

в / г з г * (.ил/хуим

/

Еис.14. Модель зоны дефектов, создаваемых тяжёлой заряженной частицей в твёрдом неорганическом диэлектрике.

«А

200

400

/

/

. л Ы'юс ■

Рис.15. Динамика травления треков ионов^С в объёме кристалла оливина при однократном пересечении с микротрещиной.

20

40

&О 80

Этот эффект, кроме слюды, оливина и фторфлогопита, был отмечен авторами работы /^3/ длл КрИсталлоз группы пироксенов.

Наконец, в области 1У ("Зона насыщения дефектов структуры кристалла") дальнейшее увеличение ионизации d IМх ■ не сказывается на поведении при отжиге треков тяжёлых ядер - они регрессируют полностью. Четырёхзонная модель трека представлена в нашей монографии

Эта модель позволяет более подробно описать процесс выявления треков в кристаллах, в частности, в оливине, где Утр/Ц^-?-1СЮ в области насыщения. Протравливание трека тяжёлого ядра-в объёме кристалла связано с местом пересечения трека и дополнительного дефекта структуры, по которому травитель поступает в зону трека.

Травление происходит лишь в "зоне насыщения" = Наус )

и "зоне пропорциональности" ( Утр /Упе» I )•

При этом протравленный трек имеет форму и длину, определяемую временем травления участков насыщения и пропорциональности (рис. 15).

Очевидно, что при однократном пересечении щели с треком можно говорить не о полной травимой длине трека, а о его объёмной травимой длине.

Динамика травления треков ионов ^38^ в отожжённом оливине метеорита Марьялахти приведена на рис. 15 /37.28/^

В заключение этого раздела отметим, что твердотельные трековые детекторы применялись наш в ряде прикладных исследований -- при определении содержания урана в биологических объектах определении содержания тория с помощью жёстких гамма-квантов и ускоренных альфа-частиц /46/, при разработке метода определения микроколичеств Рц в окружающей среде /4?/.

3. ИССЛЕДОВАНИЯ ГАЛАКТИЧЕСКИХ КОСМИЧЕСКИХ ЯДЕР С г* 20 ПО ТРЕКАМ В КРИСТАЛЛАХ ИЗ МЕТЕОРИТОВ

Наше направление исследований тяжёлых элементов (2*50, вплоть до НО) в составе галактических космических лучей основывается на способности силикатных кристаллов из метеоритов

о

регистрировать и сохранять в течение длительного времени (~10 -> Ун/

лет) треки ядер с 20' -

Исследования по поиску сверхтяжёлых ядер в составе галактических космических лучей обеспечивают ряд преимуществ по сравнению с поисками эффекта спонтанного деления сверхтяжёлых нуклидов в земных образцах, где такие ядра могли образовываться в единичном акте нуклеосинтеза 4,7 млрд. лет назад.

Во-первых, это многообразие космических объектов, в которых может происходить синтез тяжёлых ядер.

Во-вторых, процессы нуклеосинтеза в Галактике носят непрерывный характер, что приводит к постоянному пополнению состава космических лучей вновь образованными ядрами. Поэтов нижняя граница времени жизни сверхтяжёлого нуклида должна составлять Ю6 лет, в то время как для образцов вещества Солнечной системы эта величина > 2Л08 лет М'.

В-третьих, поскольку космические ядра обладают большими энергиями, идентификацию производят по ионизации, создаваемой при их замедлении в веществе детектора, т.е., в отличие от исследований земных образцов не накладывается никаких дополнительных условий на их периоды полураспада, сечения деления, типы распада, химические свойства сверхтяжёлых элементов и т.д.

Недостатком этого направления исследований является его относительно низкая чувствительность, связанная с малыми интенсив-ностями ядер -урана - тория в галактических космических лучах ("'ОД 1/м^-год)Именно поэтому в проводившихся за рубежом с 1967 года исследованиях по регистрации таких ядер с помощью стопок ядерных эмульсий, электронных детекторов АРИЗЛЪ-6 к НЕАО-З удалось достоверно зарегистрировать лишь три'космических ядра в области атомных номеров 3^90.

3.1. Выбор направления и объекта исследований ГКЯ

Мы поставили целью получение и дешифровку трековой информации по зарядовым и энергетическим спектрам ядер с 50 в составе ГКЛ, накопленной кристаллами внеземного происхождения за десятки и сотни миллионов лет их наховдения в космическом пространстве.

Все предыдущие попытки получить количественную информацию о зарядовом и энергетическом спектре космических ядер с ¿?,?30 по трекам в минералах из метеоритов Джонстаун, Патвар, а также в лунных пироксенах имели лишь относительный успех и ограничились сугубо качественными результатам /Р>с,т/. Сказалось наличие большого фона треков ядер группы железа в метеоритных и особенно в лунных кристаллах, что препятствовало полному выявлению протяжённых треков ультратяжёлых ядер, а также неадекватность имевшихся методик выявления миллиметровых треков ядер с 83 в таких кристаллах.

Между тем большой объём трековой информации, накопленной в природных кристаллах внеземного происхождения за многие миллионы лет, заслуживал более пристального внимания как с точки зрения

получения сведений о галактическом нуклеосинтезе ядер наиболее тяжёлых элементов, так и информации о возможных долговременных вариациях состава и интенсивности космических ядер в Галактике.

Действительно, основанные на литературных данных /°»П// оценки

о

показывают, что через каждый см поверхности образца в околосол-

4 о . с

нечном пространстве за 10 лет экспозиции проходит более 10 ядер группы Р1~ Рб и до Ю4 ядер группы ТЬ-О . Имея высокие энергии (Е 400 МэВ/нуклон), такие ядра проходят до полной остановки в веществе образца несколько сантиметров. В силикатных кристаллах ядра с 20 < 2.4- 92 создают в самом конце пробега травимые зоны дефектов длиной от нескольких микрон до нескольких миллиметров /48,49/„ Учёт ядерных взаимодействий и спада энергетического спектра груш ультратяжёлых космических ядер показывает, что свыше 80% таких ядер останавливается в слое до 5-7 см внеземного объекта. Эта зона и является наиболее подходящим объектом исследования зарядовых и энертетических спектров галактических космических ядер /50"52Л

Однако, процессы дробления и абляции метеоритов' при прохождении плотных слоев атмосферы приводят обычно к потере слоя ^ 5 см, в котором останавливается свыше 90$ ядер с 2 >50.

В лунных образцах постоянное дробление и перемешивание вещества реголита приводит к тому, что практически каждый отдельный кристалл из данной локализации имеет свою собственную, подчас весьма сложную радиационную историю

И, наконец, для любого систематического исследования наиболее тяжёлой компоненты космических лучей требуются по меньшей мере кубические сантиметры прозрачных кристаллов с однородными свойствами.

3.1.1. Выбор оливинов из палласитов в качестве объекта исследования.

В связи с этими обстоятельствами в качестве объекта исследования треков ультратялёлых ядер наш впервые были выбраны метеориты типа палласитов, 50% объёма которых составляют прозрачные и совершенно однородные по составу кристаллы оливина с размерами от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров /49,50/^ На первом этапе исследованйй проводился отбор метеоритов - палласитов, содержащих наибольшую плотность ядер группы'Г«- и ультратяжёлых ядер. Всего нами были исследованы образцы оливинов из 15 железо-каменных метеоритов, главным образом палласитов /52-56/^ Было найдено, что плотность ядер группы Ре. в метеоритах Марья-лахти, Игл Стейшн, Липовсгсий Хутор и Ямышева составляет 10"^ -- Ю11 тр/см3; столь высокая плотность треков указывает на то, что в этих метеоритах после прохождения плотных слоев атмосфере сохранились участки, расположенные на глубине 3 - 6 см от их первоначальной поверхности в космосе.

Для выявления треков ядер с 23 в кристаллах оливина впервые была применена процедура длительного травления (2-7 сут.. в герметически замкнутых сосудах, обеспечивающих постоянство состава травителя и воспроизведение условий травления. Предложенный в работе /р/ оливиновый травитель был модернизирован четырёхкратным увеличением концентрации щавелевой кислоты. При рН травителя 7,85^0,05 отношение скорости травления вдоль следа к скорости травления поверхности было 140-160, что впервые обеспечивало выявление миллиметровых треков ядер с2-> 83 в объёме кристаллов, при их однократном пересечении с трещинами /21>22,49/^

3.1.2. Калибровка кристаллов оливина ускоренными ядрами группы Ке .

Для калибровки ускоренными ионами , были выбраны

кристаллы оливина из метеоритов Марьялахти, Игл Стейшн и Липовский Хутор. Кристаллы оливина предварительно отжигались при температуре 500°С, что приводило к полному устранению следов ядер с 2-3-23. Затем эти кристаллы облучались под углом 30° к полированной поверхности ускоренными ионами , ^Ся при энергиях 5-6 МэВ на нуклон и ионами с энергией 6-7 МэВ на нуклон перпендикуляр-

но поверхности. Поток бомбардирующих частиц составлял (1-4)«Ю5 на см2 поверхности кристаллов.

Неотожжённые кристаллы, содержаще треки космических ядер группы железа, также облучались ионами П°Д утлом 90°.

Затем эти две группы кристаллов травились в одинаковых условиях. Раствор по каналам, создаваемым при травлении следов ионов ксенона, проникал в объём оливинов и выявлял треки, начало и конец которых были заключены внутри кристаллов. Затем под микроскопом измерялись все треки, имевшие диаметр свыше 0,5 мкм.

Как показали измерения протравленных треков (рис. 16а) средняя длина следов ускоренных ядер составила 13-14 мкм для всех трёх метеоритов. Длина следов ускоренных ионов ^С-г. составила 8-9 мкм, что согласуется с предыдущими измерениями /48/^

На рис.166,В|,г представлены распределения длин следов ядер группы железа в оливинах из метеоритов Игл Стейшн, Липовский Хутор и Марьялахти, соответственно. Как следует из положения максимумов наиболее представительных пиков в этих распределениях, средняя длина следов ядер космического железа в метеорите Игл Стейшн составила 10-15 мкм, в метеорите Липовский Хутор - 8-6,5 мкм и в

метеорите Марьялахти - 7-7,5 мкм. Таким образом, наблюдаются существенные различия средних длин следов ядер железа в оливинах из палласитов /58>59/.

Такое сокращение длин следов в оливинах из метеоритов может быть обусловлено двумя причинами - радиационным воздействием нук-лонной компоненты галактических космических лучей или нагреванием этих метеоритов в космических уловиях. Однако проводимые нами облучения оливинов из метеоритов потоком быстрых протонов «5«Ю^ на см^ (что соответствует радиационному возрасту 50 млн. лет) не привели к заметному сокращению длин следов от естественных и искусственных ускоренных ядер

Исследования спектра длин треков ядер группы Гг в оливинах с'поверхности Луш температура нагрева которой в течение

лунного дня достигает 120°, дали величину 8-10 мкм.

Таким образом можно заключить, что в оливинах из метеоритов имеет место эффект термической регрессии треков ядер с "2^-23, обусловленный их периодическим нагреванием при приближении к Солнцу. Этот эффект различен для разных метеоритов.

3.2. Треки космических ядер и дефекты структуры в оливинах

При замедлении в диэлектрике ионизация ¿1Мх , создаваемая тяжёлым ядром, постепенно нарастает. Когда она превышает некоторую заданную величину (ПМх^р возможно протравливание протяжённого трека в данном кристалле. При этом объёмная травимая длина трека прямо пропорциональна атомному номеру частицы, замедляющейся до остановки в данном детекторе. Нами были проведены калибройси кристаллов оливина ядрами Тч , V, Ст. , М п, Ре, /V/,', Сц,2ц, ¿¡е, Кг

(область 36) с энергиями до 10 МэВ/нукл. Значения травимых длин этих треков приведены на рис. 7. Экстраполяция травимых длин треков ядер в область 2> 36, вплоть до Н= П4, была проведена нами в рамках модели полных потерь энергии в объёме, ограниченном радиусом 1,9 нм /к»5°/. Результаты этой экстраполяции приведены на рис. 17. Там же приведена зависимость 1_тР ядра с учётом эффекта частичного сокращения травимых длин треков ядер группы & в 1,5-1,8 раза, имевшего место в условиях космического пространства (средняя кривая). Предполагалось, что этот эффект должен был приводить к сокращению травимых длин треков от ионов криптона до сверхтяжёлых ядер на 20-30$ /50>87/. эта зависимость, основанная на весьма далёкой экстраполяции в области В вплоть до 92+114, носила лишь сугубо предварительный, качественный характер. Она послужила ориентиром для последующих попыток выявления наиболее протяжённых треков, длиной 1400 мкм, которые должны были соответствовать ядрам с Е^по.

Идентификация относительно редких протяжённых треков в оливине осложняется наличием многочисленных дефектов кристаллической структуры, приводящим к выявлению протяжённых фигур травления, напоминающих следы заряженных частиц. К такого рода дефектам структуры в оливинах относятся капилляры и дислокации.

Дислокации в оливинах имеют определённую ориентацию; кроме того, при длительном травлении часть таких фи1ур замыкается в виде петель дислокации.

Другим источником фона могут служить фигуры травления капилляров или капиллярных включений в оливинах. Это - е. димые в микроскоп тонкие каналы с плоскопараллельными стенками, шириной до

"Ч С.

м

Сгейши

1Г

^ V.

Дги

ЛчП0К«1С('И ХутсГ

Рис .16. Объемные травише длины треков ядер группы Ре в оливинах из палласитов.

а. Калибровка ускоренными ионами & и Ре..

б. Метеорит Игл Стейш, "древние треки.

в. Метеорит Липовский Хутор, "древние" треки

г. Метеорит Маръялахти, "древние" треки.

Рис.17. Зависимость травимой длины треков от атомного номера ядер в оливине.

а. Калибровка и экстраполяция для "свежих" треков

б. Учёт регрессии в космических условиях для метеорита Марьялахти

в. Отжиг 460°С, 4-Й час. {оценка)

2Д5Р»

2-3 мкм и длиной от нескольких десятков микрон до 1-2 мм, обычно начинающихся и оканчивающихся в объёме кристалла. В значительной части таких капилляров заключено, по всей видимости, инородное твёрдое вещество. В зависимости от состава веществ, входящих в эти каналы, происходит травление стенок капилляров и образуются фигуры травления, напоминающие следы от тяжёлых ядер /61-63/_

Капиллярные дефекты, наблюдаемые в оливине, можно разделить на два рода.

Капилляры I рода образуют две или более взаимно не пересекаю щиеся системы. Они подвергаются травлению так же, как треки тяжёлых заряженных частиц и дислокаши. Они характерны для оливинов метеоритов Марьялахти, Литовский Хутор.

Капилляр! П рода образуют две или три взаимно пересекающиеся системы преимущественно в трёх главных кристаллографических направлениях. Они часто имеют переменный профиль, правильную огранку в сечении и заполнены твёрдым веществом, препятствующим их протравливанию. Такие капилляры наблюдаются в метеоритах Игл Стейшн, Ямышева /54»56/.

Проведенные нами исследования показали, что она ориентируется преимущественно вдоль главных кристаллографических направлений [ooi], Jbio), [loo] , [irfl , хотя иногда наблюдаются параллельно второстепенным направлениям с индексами роЩ , \l20j , £10б] , [203] , [III] , £150] , [13(3 и др.

Следует отметить, что капиллярные детекторы отличаются высокой термической стабильностью. Если треки тяжёлых ядер устранялись при нагревании оливина при 500°С в течение нескольких часов, капилляры оставались неизменными при отжиге при П00°С в течение суток.

Отметим, что дискриминация треков тяжёлых ядер и фигур травления капиллярных включений осуществляется не только по их ориентации в кристалле оливина, но и по раствору конуса травления, постоянному для этих дефектов и закономерно изменяющемуся для треков наиболее тяжёлых космических ядер /49,50/^

Действительно, трек заряженной частицы в оливине имеет характерную иглообразную форму с остриём переменного профиля в высоко-энергетичной части трека и почти цилиндрическим низкоэнергетическим участком.

3.3. Определение доагмосферных размеров метеоритов

Метеориты при вхождении в плотные слои амтосферы испытывают нагрев и испарение их поверхностных слоев - абляцию, а также дробление на несколько фрагментов и иногда вторичную абляцию. В связи с тем, что пробеги космических ядер с 90, имеющих энергию меньше 3 ГэВ/нукл. в веществе метеоритов группы палласитов не превышают 10 см, а наиболее благоприятные локализации расположены на глубине 2-6 см от доатмосферной поверхности, мы провели детальные определения плотности треков ядер группы Ре и ядер с 2>36 в 6 метеоритах. В качестве примера приведём данные, полученные для палласита Марьялахгл /52,53/^

Были подробно исследованы кристаллы оливина из двух наиболее крупных фрагментов метеорита Марьялахти весом 22,7 и 4,8 кг. Всего было взято 54 пробы из различных участков поверхности этих фрагментов (рис. 18); расстояние между местами отбора проб составляло 5-8 см. Из каждой пробы отбиралось от 5 до 10 зёрен оливина. Кристаллы помещались в эпоксидную смолу, полировались и подверга-

лисъ- травлению и просматривались под микроскопом. Опредялась плотность следов ядер труппы железа, а также следов ядер в области атомных номеров 2^36 (табл. I). Так как эти величины зависят от ориентации кристаллов по отношению к первоначальной поверхности метеорита в табл. I приведены средние значения плотности треков для всех точек отбора. Участки с относительно малой плотностью треков расположены в области характерного рваного излома большого и малого фрагментов. В связи с этими обстоятельствами мы заключили, что грани с локализациями 22, 23, 24, 39 большого фрагмента и с локализациями 45, 4Б малого фрагмента прилегали друг к другу.

При проведении более детального анализа глубины залегания образцов в метеорите Марьялахти мы учитывали существенно меньшую чувствительность оливина к ядрам группы железа, эффект частичной термической регрессии треков в метеорите Марьялахти /58/. Исходя из изменения средней длины треков ядер группы железа в метеорите Марьялахти можно с большой степенью достоверности заключить, что плотность следов в оливинах из этого метеорита в (2,3^0,6) раза меньше, чем в пироксенах, расположенных на той же глубине /35Л

Кроме данных о зависимости скорости накопления треков ядер от глубины расположения кристаллов оливина необходимо знать радиационный возраст. Он был определён в независимом опыте по накоплению стабильного изотопа , образуемого космическими лучами в железной фазе метеорита, равным (174 ¿II) млн. лет /35/.

Полученные нами с учётом этих данных значения глубины залегания различных участков фрагментов метеорита Марьялахти от его первоначальной (космической) поверхности приведены в табл. I.

Таблица I.

Плотность следов ядер группы железа и ядер с 36 в оливинах из метеорита Марьялахти

№16 п/п "Ге, 106-1/см2 36), 103-1/см2 , Глубина Д, см № Ы Г г, п/п Ю6.1/см2 103.1/см2 Глубина Д.см

Большой фрагмент

I. 6,1 II 4,2 21. 3,0 5,0 5,8

2. 6,0 15 4,3 22. 3,0 3,0 5,8

3. 5,0 10 4,6 23. 2,9 3,4 5,9

4. 5,0 8,7 4,6 24. 2,9 2,3 5,9

5. 4,7 6,0 4,8 25. 2,8 4,0 6,0

6. 4,6 7,5 4,8 26. 2,8 3,9 6,0

7. 4,6 6,0 4,8 27. 2,6 3,0 6,3

8. 4,5 8,0 4,8 28. 2,5 2,6 6,2

9. 4,4 8,0 4,9 29. 2,3 2,2 6,4

10. 4,0 8,0 5,1 30. 2,2 2,4 6,5

II. 4,0 6,8 5,1 31. 2Д 2,7 6,6

12. 3,8 6,0 5,2 32. 2,0 4,5 6,7

13. 3,7 5,6 5,3 33. 2,0 1,6 6,7

14. 3,6 6,5 5,4 34. 1,6 1,1 7,5

15. 3,6 5,0 5,4 35. 1,4 1,2 8,5

16. 3,4 6,6 5,5 36. 1Д 0,8 8,6

17. 3,4 5,0 5,5 37. 1,0 0,9 9,3

18. 3,4 3,9 5,5 38. 0,9 0,8 9,5

19. 3,2 4,7 5,6 39. 0,7 0,7 10,4

20. 3,1 4,8 5,7

Фрагмент 4.8 кг

I. 6,0 15 4,3 9. 3,2 6,0 5,6

2. 4,6 9,5 . 4,8 10. 3,1 2,8 5,75

3. 4,3 8,8 4,9 II. 2,6 4,5 6,1

4. 4,0 8,0 5,1 12. 2,4 2,1 6,3

5. 3,7 5,4 5,2 13. 2,3 3,5 6,4

6. 3,6 5,0 5,4 14. 1.1 1,0 8,7

7. 3,3 3,7 5,6 15. 0,8 0,9 9,7

8. 3,3 2,4 5,6

Как следует из этой таблицы, глубина расположения кристаллов для различных мест отбора проб колеблется от 4,2 до 10-11 см.

Основываясь на этих данных, мы произвели расчеты массы метеорита Марьялахти до вхождения его в атмосферу Земли. Мы предполагали, что меторит имел форму тупого конуса с высотой около 20 см. При известной массе 44,8 кг поверхность такого тела составляет около 3,5-10^ см*\ Средняя толщина слоя, устранённая при прохождении атмосферы, была найдена равной 5,3-5,8 см для большого и малого фрагментов. Таким образом потеря массы метеорита Марьялахти при его абляции в атмосфере Земли составила около 90 кг, полный вес этого метеорита был около 135 кг. Среднеквадратичная ошибка в определении первоначального размера метеорита Марьялахти составляет -30% в предположении, что интенсивность и энергетический состав тяжёлой компоненты первичного космического излучения существенно не изменился за последние"180 млн. лет.

По результатам исследований плотности треков ядер группы железа можно заключить, что, во-первых, метеорит Марьялахти не испытал значительного пробления и фрагментации при прохождении слоёв атмосферы. Во-вторых, с большой степенью достоверности можно, заключить, что в процессе движения в атмосфере Земли этот метеорит потерял немногим более 60% от первоначальной массы.

В результате- этих опытов обнаружены участки, расположенные на глубине не свыше 4-5 см от доатмосферной поверхности метеорита. (Табл. I). Эти участки служили объектом исследования ядер с2>50 и посиков ядер с jZ- ПО в области энергий не свыше 2 ГэВ/нуклон.

Следует отметить, что полученная по данным работ /52-54/ зависимость отношения плотностей треков ядер с 36, треков ядер Ре , приведенная на рис. 19, свидетельствует о быстром уменьшении величины с глубиной расположения локализации от

доатмосферной поверхности. Эта зависимость может быть использована для определения как глубины расположения образца, так и его радиационного возраста - по известной скорости накопления треков ядер группы Те. на данной глубине.

В качестве иллюстрации на рис. 20 приведено распределение плотности треков ядер группы Ге и ядер с Н^ 36 для II кристаллов оливина с поверхности Лунн

3.4. Зарядовые распределения и энергетические спектры ядер ГКЛ

На первой стадии исследований треков ядер ГКЛ с Н^ 50 нами были отобраны кристаллы оливина из двух локализаций метеорита Марьялахти, расположенные на глубине 6,0^0,6 и 9^1 см от доатмосферной поверхности 4,8 кг фрагмента этого метеорита /64,65/^

Распределения длин треков ядер группы для этих двух локализаций совпадали в пределах ошибок измерений. Это означает, что условия регрессии треков на глубинах <^6 и»9 см были практически одними и теми же за период до 174 млн. лет радиационной истории метеорита Марьялахти.

При измерениях энергетических спектров необходимо было учитывать разброс по энергиям групп ядер, обусловленный геометрией облучения кристаллов, расположенных на глубинах~>6 и«>9 см от поверхности. С этой целью в таких кристаллах были измерены угловые распределения тренов космических ядер. Они приведены на рис.21.

(a) ID JO*

-'s.iid*

0a

Рис.18. Проекция одной из граней метеорита. Указаны места отбора проб и средняя плотность треков ядер железа в этих локализациях метеорита Марьялахти.

Nre, or«

ю'

10"

10

10

15 IW|CP1 10 12 3 4 5 i 7 8 9 JO 11 М» ICPUtT.

VH truck density

VVH track density

о-*'ft 4 i

i \ s J \ / t \ * f V л

CM*-

106

10s

104

10'

10*

Рис.19. Зависимость отношения плотности треков космических ядер с 2> 36 к плотности треков ядер группы Ге от глубины расположения кристалла в метеорите-палласите. . ,

Рис.20. Плотности треков ядер группы Ре и треков ядер с 2 ^ 36 в II кристаллах оливина с поверхности Луны.

Полуширина азимутального распределения углов у? (рис. 21) обуславливает 10-15$ разброс энергетического спектра ядер ГКЛ /66,67/^ Длд более детального исследования треков ядер ГКЛ было отобрано 1200 кристаллов размерами 2 гял из локализации "'б см и 1100 кристаллов из локализации на глубине см.

Кристаллы монтировались в эпоксидную смолу, шлифовались и полировались. Для выявления греков внутри кристаллов оливины облучали потоком (1-2).Ю6 ядер P#,)le, U с энергией ^ 5 МэВ/нукл., либо сфокусированным пучком Ncl лазера /22/^ что приводило к образованию каналов и микротрещин, по которым травитель поступал внутрь кристалла.

Всего было смонтировано и просмотрено около 1,2 см3 кристаллов оливина. Результаты измерений спектров длин треков с 50 приведены на рис. 22 а,б.

Главная трудность при интерпретации полученных распределений длин треков состояла в необходимости учёта эффектов частичной термической регрессии травимых длин треков ядер с ¿Г ¿> 50 (примерно, на <Ю%), эффектов ядерного взаимодействия ядер ГКЛ с веществом метеорита, а также различие энергетических интервалов для групп ядер с 50^ Е^92 для одних и тех же локализаций.-

Мы пришли к заключению, что травимая длина треков ядер с 2 = 50 , 70, 80, 90 при этих условиях составляет-ЕЗО, 270, 560 и 710 мкм. Для ядер с НО травимая длина треков в рамках модели ^ должна была превосходить 1400 мкм. В спектрах длин ' (рис. 22 а,б) треки длиной свыше 1150 мкм отсутствуют, что даёт верхнюю границу распространённости ядер с Z? 110 на уровне

_ .i-t-i" j ооИНАЦ

10

30 60 90 >20 150 0.

30 60 90 120 150 <»•

Рис.21. Угловые распределения греков в-кристаллах оливина.

а - геометрия облучения кристаллов оливинов галактическими космическими ядрами;

б - угловое распределение треков ядер на глубине ~6 см;

в - угловое распределение треков ядер на глубине « 9 см.

К

300

200

100

200 300 400 500 600 700 В00 900 1000

Рис.22, а).Распределение длин 6652 треков ядер с 2> 50, измеренных в 540 мм3 оливинов из метеорита Марьялахги, расположенных на глубине — 6 см.

б).Распределение длин 1413 треков ядер с 2:^-50, измеренных в 640 смз оливинов из метеорита Марьялахти, расположенных на глубине ~ 9 см.

по отношению к ядрам в составе ГКЛ. Всего было найдено 149 треков длиной L> 710 мкм. Это даёт распространённость ядер ТЬ-1/ на уровне (1,5-2)-Ю-"7 распространённости железа. Согласно данным Камерона ^^ эта распространённость в Солнечной системе составляет 1*10 .

Распространённость групп ядер ГКЛ 50 ^ 70 и 70^2:^ 83 также хорошо согласуются с данными работ /°>п/.

Полученная нами распространённость ядер группы Р£~Р£ по крайней мере в 25 раз выше, чем Th-*J , что согласуется со значением 30:1, полученным в эксперименте на электронном детекторе "Ариэль-6" /о/.

Полученная нами относительная распространённость ядер группы TVUb ГК1 по крайней мере в 5-7 раз ниже, чем распространённость, полученная в экспериментах по прямой регистрации космических ядер с помощью стопок ядерных эмульсий, пластиков, экспонированных на шарах-зондах и на борту орбитальной станции "Scyiaé" /Ф/, что является ещё одним независимым доказательством ошибочности этих данных.

Измеренные нами распределения длин треков (рис. 22 а,б) для двух локализаций, расположенных на различной глубине в метеорите Марьялахти, позволяют определить показатель спада энергетического спектра у групп космических ядер. Совпадение измеренных спектров длин треков ядер группы Fe для локализаций на глубине 6 и 9 см позволило заключить, что условия регрессии треков в этих участках метеорита были одни и те же.

Наш учитывался разброс по энергиям ядер, обусловленный геометрией облучения кристаллов в матрице метеорита космическими

ядрами. Он определялся исходя из угловых распределений треков ядер в этих кристаллах (рис. 21). Кроме того, учитывался разброс пробегов ядер с различными атомными номерами 2 в пределах каждой группы.

При определении показателя; спада спектра у учитывали наряду с различиями в соотношении пробег - энергия указанных групп ядер процессы ядерного взаимодействия при прохождении средними и тяжёлыми ядрами 3 см матрицы палласитов. При этом параметр ядерного взаимодействия был принят равным = 1,14-Ю-'''^ см

Учёт процесса фрагментации вносит наибольшую неопределённость для группы делящихся ядер 90), где 80$ случаев взаимодействия приводят к расщеплению либо делению налетающих ядер, и где в ^20$ случаев ядра теряют несколько протонов и нейтронов и переходят в группу более лёгких ядер ^. Результаты этого анализа приведены в таблице 2.

Из данных таблицы 2 можно заключить, что группы галактических космических ядер имеют энергетические спектры, подобные спектру ядер группы железа. Этот результат усреднён за интервал времени до 174 млн. лет.

Дальнейшие исследования зарядовых и энергетических спектров тяжёлых космических ядер целесообразно проводить с метеоритами, имеющими различный радиационный возраст, например, с метеоритами Липовский Хутор, Патвар, Игл Стейин, Тугалын Булеен, имеющими радиационный возраст, . соответственно, 220, 90, 45 и 7 млн. лет.

Таблица 2.

Сводные данные об энергетическом спектре галактических космических ядер, усреднённому за период 0-174 млн.лет

Глубина 6 см Глубина -'9 см Отношение

Интервал- объёмных Показатель

атомных плотность средняя плотность средняя плотное- спада номеров треков энергия треков энергия тей спектра

л/ /„.2 ядер Е, N /„,2 ядер Е, треков , у

тр7 ГэВ/нуклон трг ГэВ/нукл. ЛМЗ см/

ДК9 см

23£&30 5-ю5 0,8±0,12 1,62«10® ,17 3,08 2,54±0,45

50<2*.70 2201 1,3±0,20 599 1,0±0: ,28 3,42 2,2±0,7

70$ 2<-90 2079 1,6-0,24 394 2,2^0 ,35 4,90 2,5±0,6

2>90 92 1,8±0,27 11 2,5±0 ,39 7,69 2,7±0,9

4. ШШНТИФИКАЦИЯ ТРЕКОВ ЯДЕР ГК1 В ОБЛАСТИ 50 С ПОМОЩЬЮ МЕТОДИКИ КОНТРОЛИРУЕМОГО ОТЖИГА

4.1. Отжиг кристаллов оливина при 430°С

Невозможность получения однозначного соответствия травимых длин "древних" треков и атомных номеров 7- ядер ГКЛ по данным калибровок кристаллов оливина из метеоритов ускоренными ядрами с 36 заставила обратиться к методике контролируемого (порогового ) отжига треков перед их проявлением. Эта методика была предложена нами ранее в работах ,21/^

На первом этапе исследований был выбран режим отжига треков в оливине - 430°С в течение 32 час. приводил к сокращению травимых длин треков "'^е- до величины (26,5 £ 2,5) мкм. При этом, согласно экстраполяцшш, выполненными нами в рамках модели травимые длины треков ядер группы Р^Р^иГА-0 должны

были уменьшиться в 6-8 раз - до величины 120-160 мкм и 200-250 /21/

мкм, соответственно ' .

В этих условиях треки ускоренных ионов с 2б 36 полностью устранялись.

Такой режим отжига эквивалентен термической регрессии

о

треков в природных условиях в течение по крайней мере 5-10 лет /68Л

Применение избирательного отжига при указанных выше условиях позволило получить значительные преиьущества по сравнению с первым этапом исследований:

7 9

1. Исключить фон (до 10 тр/см ) треков ядер с 2<50, т.е. радикально улучшить условия поиска и измерения треков наиболее тяжёлых космических ядер.

2. Нивелировать разницу в термической истории треков ядер ГКЛ, зарегистрированных в кристаллах метеорита Марьялахти за период 174 млн. лет, что должно было привести к сужению спектров травимых длин треков для каждого заданного ядра 2 .

3. Впервые использовать в этих исследованиях кристаллы размерами 0,5-1 мм, что существенно расширяет возможности экспериментаторов, в частности, за счёт включения в эти исследования лунных кристаллов и кристаллов из метеоритов типа хондритов.

На первом этапе исследований,в 1980 г., был проведен контО

ролируемый отжиг, поиск и измерение греков ядер с 50 в см оливинов из метеоритов Марьялахти, а также Игл Стейшн, выбранных нами ранее ]в качестве наиболее перспективных объектов поиска треков ядер с 2^ ПО.

Для выявления треков, начало и конец которых были заключены в объёме кристалла, применялось дополнительное облучение кристаллов сфокусированным лазерным измерением, приводившее к образованию системы каналов и трещин со средним расстоянием между искусственными дефектами - 200-300 мкм. Измеряли треки, имевшие начало и конец заключенные в объёме кристалла.

Результаты этого опыта представлены на спектре длин треков ядер ГКЛ (рис. 23а). Как следует из рис. 23а, в спектре длин выделяется группа длиной 120-160 мкм, 190-240 мкм. Они были отнесены, соответственно, к ядрам группР&РЙ и~П>~0 /68>69/. Минимум в спектре длин в области 160-190 мкм объясняется отсут-

ствием достаточно стабильных ядер в области атомных номеров 83 «i-2 <90. Единственный обнаруженный в трек длиной 360 мкм (рис. 23а) мог быть образован космическим ядром с £> НО, замедлившимся в кристалле оливина до остановки. Он имел конический участок (высокоэнергетичная часть трека) длиной Л150 мкм, - в 1,5-2 раза длиннее, чем конические участки треков длиной"'200 мкм, отнесенные к ядрамTh- U . Относительная распространённость группы треков длиной ~ 200 мкм - отнесённой нами к Th—U —

(I,5-2)»IO-^ от распространённости ядер группы железа, хорошо согласуется с нашими предыдущими результатами, полученными в 1973-1979 г.г.

Это значение распространённости качественно соответствует концентрации ядер актиноидов в момент образования Солнечной

п

системы, 4,7 млрд. лет назад - 1,1-10 по отношению к концент-

А/

рации железа /J. .

4.2. Отжиг треков ядер ГКД в оливине в интервале температур 350° - 460°С

Наши предыдущие опыты по оташгу треков ускоренных ядер VjTi.Cr, fe показали, что эти треки в кристаллах оливина отжигаются при температуре 1 = 350°С.

3 о

Мы провели отжиг больших партий кристаллов - I см и 3 см -- при температурах 350°С и 380°С в течение 72 час. Цель этого эксперимента состояла в устранении фона треков ядер группы Fe , составляющего IO^ - Ю1"1 тр/сыг3 в кристаллах-оливина из метеоритов Марьялахти и Игл Стейшн, а также в нивелировке термической предистории треков в кристаллах оливина за периоды,

соответственно, 0-174 и 0-42 млн. лет их радиационной истории.

Было найдено, что треки ядер группы V не образуют компактной группы и не отделены от группы ядер Р1-Р|?. Это означает, что режимы отжига при 350° и 380°С недостаточны для нивелировки термической предыстории треков ядер ГКЛ в кристаллах из метеоритов Маръялахти и Игл Стейшн.

В результате опыта по отжигу "древних" треков в оливине при температуре 4Ю°С в течение 72 час. была наблюдена компактная группа треков длиной 280-300 мкм, которая чётко отделялась от группы треков с [_ *210 мкм, аналогично пику при 210 мкм рис. 23а. Отметим, что длина треков ядер ускоренного Хе в этих условиях отжига была найдена равной (37^4,0) мкм.

Наибольшее внимание в наших исследованиях было уделено исследованию треков ядер в больших партиях кристаллов, отожжённых при 430°С в течение 32 час. и поиску аномально протяжённых треков - длиной У."^- 340 мкм.

На рис. 236 представлены сводные данные по просмотру около 9 см3 оливинов, отожжённых при 430°С в течение 32 час. /^О-"^/. В этом спектре чётко выделяется группа треков длиной 330-360 мкм, содержащихся в них. Для четырёх кристаллов оливина, содержащих треки этой группы, нами были измерены угловые распределения всех треков более лёгких ядер (50 ^¿1^92).

Суммирующее угловое распределение приведено на гистограмме рис. 24, сплошными кривыми I и 2 обозначены результаты расчётов угловых распределений ядер группы Ре. и ядер с £ г 50 для кристаллов, находящихся на глубине 6^1 см от доатмосферной поверх-

PIPÍ TbU

Рис.23а. Спектр длин "древних" треков галактических космических ядер в кристаллах оливина из метеоритов по данным работы 1980 г./б?/ . Отжиг кристаллов проводился при 430 С в течение 32 час.

Рис.23б. Суммарный спектр длин "древних" треков галактических космических ядер в кристаллах оливина. Отжиг кристаллов проводили пш 430°С в течение 32 час., 90% треков было измерено в кристаллах из метеорита Марьялахти, остальные - в кристаллах из метеорита Игл Стеишн.

Рис.23в. Спектр длин треков ускоренных ядер2*®и в 83 кристаллах оливина из метеорита Марьялахти, отожжённых перед травлением при 430 С в течение 32 час.

зоо эз> хо ra i

ности метеорита группы палласитов. Как следует из этого рисунка, угловые распределения аномально протяжённых треков (заштрихованы) хорошо совпадают с максимумом углового распределения треков более лёгких ядер (гистограмма 3, рис. 24).

Нами были также проведены опыты по отжигу треков от ускоренных ядер Хе, энергией 15-20 МэВ/нуклон и треков ядер ГКЛ в оливине при температурах 450°С и 465°С в течение 32 час.

Отжиг при этих условиях приводит к регулярному сокращению низкоэнергетичных участков треков на 8-10 мкм при темпера-

туре 450°С последняя представительная группа треков ГКЛ имеет длину 110-120 мкм. Треки ускоренных ядер Хе сокращаются при этом до длины 6-7 мкм, вместо (26 ^ 2,5) мкм при 430°С /22/.

При температуре 465°С происходит, нерегулярный отжиг треков

ядер Р£(1/; треки ионов Х& практически полностью отжигаются /22/.

Были проверены опыты по выявлению возможных событий спонтанного деления на продолжении низкоэнергетичных участков трёх аномально протяжённых треков. При этом по данным отжига треков предполагалось, что места остановки таких ядер находятся на расстоянии 10-20 мкм от конца трека. Треки спонтанного деления ядер с 2-гШО, согласно данным исследований /24/, должны были бы иметь длину 12-14 мкм, с учётом отжига (430°С, 32 час.).

Кристаллы, содержащие аномальные треки, перемонтировались и полировались с целью выведения этих треков параллельно поверхности, на расстояние до 20 мкм по глубине. Затем эти треки совмещались с узкими ( 2-3 мкм) щелями в прозрачных слюдяных детекто-

pax... Сборки обличались на циклотроне У-400 ионами Ni с энергией 6 МэВ/нукл. На продолжении этих трех треков не было обнаружено событий спонтанного деления, однако геометрическая эффективность их выявления не превосходила 60$.

Лунные образцы. Методика избирательного отжига при 430°С в течение 32 час. была применена нами к II кристаллам оливина, доставленным с поверхности Луны космическими аппаратами "Луна-16" и "Луна-24". Вначале кристаллы, имевшие размер 0,5-1 мм в диаметре, протравливали до выявления•треков ядер группы железа и под микроскопом определяли плотность треков. Она варьировалась от 10^ до 10® тр/см2 для исследуемых кристаллов /^О/^ отжиг лунных кристаллов при 430°С в течение 32 час. позволил получить спектр травимых длин треков ядер вплоть доТbU в лунных оливинах. Таким образом, избирательный отжиг треков ядер ГКЛ в лунном оливине позволяет устранить фон греков ядер группы Fе вплоть до 2-Ю8 1/см2 /60Л

Этот опыт впервые демонстрирует возможность применения кристаллов оливина с поверхности Луны для проведения исследований ядер ГКЛ по трекам в таких кристаллах.

4.3. Калибровка чувствительности оливина ускоренными ядрами 238 ц и 208 р^

В связи с необходимостью получения однозначного соответствия травимых длин "древних" треков в оливине и атомных номеров трекообразующих частиц

.. в ноябре 1987 г. нами были проведены облучения нескольких сотен кристаллов оливина из метеорита Марьялах-

ти, а также из метеорита Игл Стейшн ядрами у на пучке ускорителя Бевалак (ЛБЛ, г.Беркли) /^3-75/^ кристаллы оливгаа имели размер от I до 5 мм, они были смонтированы по 20-30 шт. в таблетки диаметром 25 мм.

Облучение монтировок кристаллов оливина проводилось ионами 238и с энергиями ~30 и -70 МэВ/н, угол вхождения ионов составлял 25° к поверхности. Несколько монтировок было облучено дважды во взаимно перпендикулярных направлениях под углами 25° и 10° к поверхности. Флюэнс ионов урана составлял (1^0,2)«10^ ядер/см2, он определялся с помощью слюдяных детекторов, облучавшихся одновременно к с кристаллами оливина под теш же углами.

Поскольку основные результаты по измерениям спектров длин "древних" треков ГКЯ были получены при просмотре кристаллов оливина, отожжённых при 430°С в течение 32 час., мы проводили отжиг кристаллов, содержащих треки 0 в точно таких же условиях. Условия обработки кристаллов после отжига и их травления

и просмотра были полностью идентичны предыдущим исследованиям /68-72/^

При- просмотре под микроскопом измерялись треки ядер урана, начало и конец которых были расположены под поверхностью, внутри объёма кристалла. Эти треки, как правило, пересекались лишь с Одной трещиной в кристалла, как и в экспериментах по выявлению "древних" треков

Результаты измерений длин треков ядер урана для 83 кристаллов метеорита Марьялахти и 32 кристаллов метеорита Игл Стейшн приведены на рис, 23в и 25, соответственно.

60'

30° бо

Рис.24. Угловые распределения треков космических ядер в 4 кристаллах оливина из метеорита Марьялахти.

1 - Расчёт углового распределения треков ядер группы железа на глубине 6±1 см.

2 - Расчёт углового распределения греков ядер с 2^50 для той же глубины.

3 - Угловые распределения треков ядер с "Е--г- 50 в 4 кристаллах оливина. Заштрихованы - 4 аномально протяжённых трека.

2«и I

Рис.25. Спектр длин треков ускоренного 3 и в 32 кристаллах оливина из метеорита Игл Стейшн, отожжённых перед травлением при 430°С в течение 32 час.

OOQ

При анализе спектра травимых дайн треков ядер (у в кристаллах метеорита Марьялахти следует отметить, что несмотря на подобие формы спектров "древних" треков и "новых" треков, группа треков 238 U имеет средняя длину (236±25) мкм - на 10-15$ больше, чем средняя длина треков последней представительной группы "древних" треков, равная L = (210-20) мкм. Для метеорита Игл Стейшн средняя длина треков (220¿2Q) мкм.

Таким образом, оба измеренные средние значения длин треков

ооо

\J хорошо согласуются со средним значением последней представительной группы "древних" треков, где L= (210-20) мкм, что служит доказательством наличия группы ядер ТА - U в^составе галактических космических лучей.

Некоторое систематическое превышение средней длины треков ядер 238 (J по сравнению со средней длиной "древних" треков ядер группы Тh~U может быть обусловлено взаимодействием длительного (до 174 млн. лет) периодического нагрева оливинов, когда метеорит приближался к Солнцу. Могли играть роль также безактивационные процессы рекомбинации дефектов структуры в зоне трека, особенно в его высокоэнергетической части за столь большие промежутки времени.

Существенным отличием спектра длин рис. 23в от 23а,б является наличие группы удлинённых треков 238jj ( наблюдаемое в некоторых кристаллах, в основном, облученных под углом 10° к полированной поверхности.

Специфика раскола кристаллов оливина, обладающих совершенной спайностью в плоскости (010), приводила к тому, что при монтировке этих кристаллов в эпоксидную смолу плоскость внешней

полированной поверхности в значительной части кристаллов - до

20% - была почти параллельна главной плоскости (010). Именно

для таких кристаллов был отмечен эффект удлинения треков ядер 238и #

Согласно данным рентгеновского анализа распределение длин треков I) меняется от кристалла к кристаллу в зависимости от ориентации треков относительно главных кристаллографических направлений. В то же время для каждого данного кристалла это распределение длин лежит в достаточно узких пределах (рис. 26). Как следует из рис. 26, средняя длина треков 238^ в некоторых кристаллах на 30-40$ больше, чем средняя длина треков урана в основной массе (л>95$) кристаллов оливина из метеорита Марья-лахти. Следует отметить, что в одном из кристаллов найдены треки ядер \) длиной 330-370 мкм, что перекрывает область длин аномальных треков. Однако параллельно этим трекам (с точностью до градуса) в том же кристалле наблюдаются фигуры травления дефектов структуры оливина, соответствующие кристаллографическому направлению (102"], лежащему в плоскости (010).

Наличие в спектре длин треков и группы длиной 330-370 мкм, соответствующей удлинению по сравнению с основной группой в 1,5 раза, означает, что вопрос о происхождении группы "древних" треков длиной ~ 340-360 тем является весьма проблематичным и требует дополнительного анализа и дополнительных опытов. С этой целью мы провели определения ориентации 9 из II обнаруженных нами "аномальных" треков в оливине.

Рис.26. Распределение длин треков ядер ^^и в шести кристаллах оливина из метеорита Марьялахти (вошло в спектр длин треков, представленных на рис. 23в). Две верхних гистограммы получены для кристаллов, облученных ядрами 23*1) под углом 10° к поверхности. Методом Лауэ было показано, что ориентация этих треков совпадает с точностью ¿2-3° с главной кристаллографической плоскостью (010) оливина.

Было установлено, что 5 из 9 таких треков имеют ориентацию, не совиадакщую с главными плоскостями кристаллической решётки оливина, причём отличие составляло более 10°. Некоторые из этих кристаллов оливина хорошо сохранились и могут быть повторно

облучены ускоренными ионами 238 ) параллельно "аномальным"

/

трекам отожжены и протравлены, с тем, чтобы прямо сопоставить дайны "древних" треков и треков от и однозначно устано-

вить их происхождение. Учитывая высокую однородность физико-химических свойств кристаллов оливина из палласитов,- в этом же опыте можно облучить ядрами 238 [) кристаллы оливина, предварительно ориентированные вдоль направлений "аномальных" треков.

Мы провели также исследования поведения при отжиге треков ускоренных ядер 238 [) в оливине при температурах 380°С, 4Ю°С и 450°С. Результаты этого отжига представлены на рис. 27, совместно с другими данными. Как следует из этого графика, с повышением температуры наблюдается регулярное сокращение травимых длин треков ядер 2381Л Был проведен опыт по просмотру 0,8 см3 оливина из метеорита Марьялахти, отожжённого при температуре 450°С в течение 32 час.

На рис. 28 результаты этого опыта приведены в сопоставлении с данными по спектрам длин греков ядер 238 ^ и 208 Р<? в кристаллах, отожжённых в тех же условиях, как следует из этого рисунка, средняя длина треков ядер равна 70^15 мкм. Длина треков ядер 238 У составляет 120±20 мкм, что практически совпадает со средним значением длин последней представительной группы спектра "древних" треков, [_= П5-20 мкм.

нк«

чху

300-

200-

100

>

у

У

У

А50*

<кг

390* Тятяс

Рис.27. Сводные данные по зависимости средних травимых длин треков ядер 2Ь8и в кристаллах .оливина из метеоритов. Время отжига было 32 час. для всех партий оливинов.

Рис.28.

а. Спектр длин "древних" треков галактических космических ядер в кристаллах оливина из метеоритов Марьялахти. Отжиг кристаллов проводили при 450°С в течение 32 час.

б. Спектр длин треков ядер 20*Р£и ^«У в кристаллах

оливина из метеорита Марьялахти, отожжённых при 450°С в течение 32 час.

50. 100 150 200 1,Р,

ООО

В спектре длин треков рис. 28 также имеется группа

более протяжённых треков - до 190 мкм, т.е. в 1,5 раза длиннее, чем основная группа, обусловленная ориентационными эффектами в кристаллах оливина. Отметим, что в спектре длин "древних" треков в оливине, отожжённом при 450°С, имеется трек длиной 250 мкм,

pop

который не может быть обусловлен ядрами (J ни при каких ориентациях.

Подводя итог, можно, заключить, что отжиг при 450°С позволяет, в отличие от отжига при 430°С, практически полностью нивелировать разницу как в термической истории "древних" треков, так и в перестройке структурных дефектов за период сотни тысяч -- сотни миллионов лет и прямо сопоставить спектры длин "древних" треков и "новых" треков

Результаты отжига треков ^38^ в оливине ПрИ 43о°с и треков 238 у и 208 р^ при 450°с служат однозначным доказательством того, что последняя представительная группа спектров длин "древних" треков в спектрах рис. 23а,б и рис. 28а обусловлена галактическими космическими ядрами Th и (J , замедлившимися до остановки в объёме кристаллов оливина при их нахождении в открытом космосе.

Таким образом, сделанное нами ещё в 1980 году заключение о наличии ядер группы ТА -U в ГКЛ, получило прямое и однозначное подтверждение. Распространённость этих ядер по отношению к космическим ядрам Pf-Rf была найдена равной 0,04 £ 0,01.

С другой стороны, имеются вполне достоверные данные о распространённости актинидов, по отношению к ядрам Pi - Р<? , с помощью больших электронных детекторов Ариэль-б и HEâO-З /0'п/ -- 0,025^0,016, полученные по 3 событиям с Z?90.

Этот последний результат был опубликован в 1982-83 г.г., то-есть позднее наших публикаций о наблюдении треков ядер группы актинидов в космических лучах /68,69/^

Следует отметить, что экспериментальное обнаружение ядер группы ТЬ-U в составе ГКЛ является однозначным доказательством их образования в процессах нуклеосинтеза (*Z-процесс) на более поздней стадии истории Галактики - в последние-200 млн. лет.

Во-вторых, можно заключить, что получило методическое обоснование новое направление исследований ядерной компоненты ГКЛ - по трекам, создаваемым ядрами с 20 в кристаллах внеземного происхождения.

Эти исследования в десятки и сотни раз превосходят по чувствительности мировой уровень. Достигнутый уровень зарядового разрешения ядер ГКЛ - д"2-= 4-5 может быть существенно повышен калибровками ориентированных кристаллов ускоренными ядрами Аь,

U и более детальными измерениями профилей "древних" и "новых" треков до уровня Л "2: = 2-3. Такое усовершенствование методики позволит впервые надёжно разрешить пики ядер Ш1 рt и , что не удалось до сих пор сделать с помощью электронных детекторов.

Исследования треков ядер с 2-5-50 в кристаллах оливина из метеоритов, имеющих радиационный возраст 7, 40, 80, 100, 174 и 220 млн. лет, позволит также сделать заключения о возможных

долговременных вариациях состава, интенсивности и энергий этих групп ядер. Такие данные невозможно получить никакими другими известными методам.

На данном этапе пока нельзя сделать достаточно обоснованных заключений о наличии ядер с НО в составе ГКЛ. Можно говорить лишь о верхней границе их распространённости - на уровне ^З'Ю""3 от распространённости ядер ТК-1/ в ГКЛ.

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТУ

Представленный в этом докладе цикл исследований основывается на дальнейшей разработке и усовершенствовании методики твёрдотельных трековых детекторов в применении к неорганическим диэлектрикам - природным и синтетическим кристаллам, силикатным и фосфатным стёклам.

На основе этих методических разработок был выполнен широкий круг экспериментов в области физики тяжёлых ионов атомного ядра и исследований ядер - продуктов галактического нуклеосинтеза.

Положения, выдвигаемые на защиту:

I. Методическое и физическое обоснование нового направления исследований тяжёлой компоненты космических лучей - по трекам, создаваемым такими ядрами и непроводящих кристаллах внеземного происхождения, по чувствительности многократно превышающего возможности методик, связанных с прямой регистрацией ядер

ГКЛ на космических аппаратах. Данный подход впервые обеспечивает возможность получения информации о вариациях зарядовых спектров ядер ГКЛ с 2 й 50 - продуктов нуклеосинтеза и их энергетических спектров за последние 7 - 220 млн. лет истории Галактики.

2. Экспериментальное обнаружение ядер~ГК-1/ (группа актинидов) в составе галактических космических лучей, что является свидетельством синтеза этих ядер в Е-процессе на поздней стадии эволюции вещества Галактика - за последние 200 млн. лет.

3. Результаты измерения относительных распространенноетей групп космических ядер 50 *2;<70, 70<г 83,2 = 90,92 по отношению к ядрам группы Ге , а также энергетических спектров этих групп космических ядер.

4. Определение верхней границы распространённости сверхтяжёлых ядер (область Е ПО) в составе галактических космических лучей на уровне ^ 3-10"^ по отношению к ядрам группы ТЬ - и .

5. Метод одновременного определения радиационного возраста кристаллов внеземного происхождения и их глубины расположения от поверхности исследуемых объектов по относительной плотности треков и по плотности и спектру длин треков ядер ГКЛ группы Ре. .

6. Разработка методики регистрации тяжёлых заряженных частиц с помощью неорганических детекторов - кристаллов, стёкол - измерения эффективности регистрации, калибровки чувствительности к заряженным частицам, определение собственного фона метода.

7. Предложение метода идентификации атомных номеров 2 быстрых частиц, замедляющихся до остановки в кристаллах - по выявляемым длинам треков этих ядер в объёме детектора.

Впервые получены зависимости объёмных травимых длин треков от атомного номера 2 тяжёлых ядер в кристаллических трековых детекторах.

8. Обнаружение "эффекта насыщения" травимых дефектов в неорганических детекторах-кристаллах, стёклах при некотором вполне определённом значении удельных потерь энергии сИЛ/* . При этом скорость травления трека в данном детекторе достигает максимума

(и не возрастает при любом дальнейшем увеличении ¿Шг-

9. Проведенное исследования термической стабильности • треков в кристаллах и стеклах показали, что процесс отжига носит избирательный характер и характеризуется двумя временными составляющими. В кристаллических детекторах обнаружен и детально исследован эффект порогового отхшга треков от тяжёлых ядер, который позволяет контролируемо сокращать травимые дайны треков тяжёлых ядер и управлять порогом выявления тяжёлых ядер в кристаллах.

10. Феноменологическое обоснование четырёхзонной модели трека, применимой к кристаллах и стёклам.

Настоящая работа была выполнена благодаря многолетней поддержке и помощи организатора и первого директора Лаборатории ядерных реакций академика Г.Н.Флёрова - как в области разработки методики твердотельных трековых детекторов, так и её применений в физических исследованиях в поисках и идентификации треков сверхтяжёлых ядер.

Я глубоко благодарен члену-корреспонденту РАН Ю.Ц'.Оганесяну за постоянное внимание к работе и полезные дискуссии, профессорам И.Зваре, Г.М.Тер-Лкопьяну, Ю.Э.Пенионжкевичу за поддержку и инте-

рес к этим исследованиям, моим коллегам С.П.Третьяковой, О.Отгон-сурэну, С.Г.Стеценко, Р.Брандту, Р.И.Петровой, Х.Абдуллаеву, принимавшим активное участие в проведении этих экспериментов на разных этапах, П.Фатеру, Р.Шпору, Дж.Кроуфорду, К.Перро за помощь в проведении калибровок кристаллов ускоренными тяжёлыми ионами на ускорителях Унилак, Бевалак, ГАНИЛ, Х.Б.Биику, П.Пелласу, Д.Лалу, Г.Курату, Р.Антанасиевичу, Т.П.Жолудь. Ю.А.Шуколюкову, Н.И.Заславской за предоставленные образцы метеоритов и лунных кристаллов.

Автор весьма признателен также своим помощникам в проведении исследований - Г.Г.Банковой, Г.П.Князевой, Л.Энхжин, Б.Якупи, М.Бытычи, Д.С.Ядаву, А.Капусцик, Ю.Т.Чубуркову, Д.Чултэму.

ЛИТЕРАТУРА

1. Перелыгин В.П., Третьякова С.П., Звара И. Регистрация деления ядер с помощью аморфных сред, содержащих SiOj . Дубна 1963-8с.-(Сообщение Объединенного Института Ядерных Исследований 1323): ПТЭ 1964, 4, с.78-81.

2. A.C.166973 СССР с приоритетом 26.01.1963. Способ регистрации осколков деле нкя ядер. Перелыгин В.П., Третьякова С.П., Звара И. ОИПОТЗД964.24, с.25.

3. Flerov G.N., Polikanov S.M., Micheev V.L., Perelygin V.P., Pleve A.A. A spontaneously fissioning isomer produced in reactions with charged particles. In: Reactions Between Complex Nuclei, ed. A.Ghiorso, Berkeley, V.C.Press 1963. p.219-223.

4. Перелыгин В.П., Алмазова С.П., Гвоздев В.А., Чубурков Ю.Т. Спонтанное деление с аномально коротким периодом. II. ЖЭТФ, 1962, 42,1472-1475.

5. Флеров Г.Н., Поликанов С.М., Гаврилов К.А., Михеев В.Л., Перелыгин В.П., Плеве A.A. Образование спонтанно делящегося изомера в реакциях с а-частицами и дейтронами. ЖЭТФ, 1963. т.43,с.1396-1398.

6. Диплом на открытие 52. Спонтанное деление атомных ядер из возбужденного состояния. Михеев В.Л., Перелыгин В.П., Плеве A.A., Поликанов С.М., Флеров Г.Н., Фомичев В.А. ОИПОТЗ, 1967., 20,с.4.

7. Лобанов Ю.В., Кузнецов В.И., Перелыгин В.П., и др. Спонтанно делящийся изомер с периодом полураспада 0,910-3 сек. Ядерная физика, 1965, т.1,с.66-70.

8. Перелыгин В.П. Изучение деление ядер с помощью ядерных эмульсий и диэлектрических сред. Автореф. дис. канд. физ-мат. наук, Дубна 1965--20С (Объед.ин-т ядер, исслед., 2104).

9. Капусцик А., Перелыгин В.П., Третьякова С.П., Свидерский В.И. Применение слюды, кварцевого стекла и лавсана для регистрации деления ядер. ПТЭ, 1968, 1 с.43-45.

10. Николаев В.А., Перелыгин В.П. Стеклянные трековые детекторы. ПТЭ, 1976, 2, С.7-12.

11. Гангрский Ю.П., Марков Б.Н., Перелыгин В.П. Регистрация и спектрометрия осколков деления. М-, Энергоатомиздат, 1981: II издание книги-М., Энерго-издат, 1992.

12. Перелыгин В.П. Применение диэлектрических детекторов заряженных частиц в физических исследованиях. В сб. Аннотации сообщений XIX и XX совещаниях Фотоэмульсионного комитета. Дубна 1967,(Объединенный институт ядерных исследований, 3501, стр.49-51).

13. Perelygin V.P., Tretyakova S.P., Shadieba N.H., Cieslak E. The discrimination of heavy particles in phosphate glass and muscovite mica. In: Proc. Intern. Topical Conf. on Nucl. Track Registration in Insilat. Solids, ed. D. Izabelle, M.Mormin, Clermont-Ferrand 1969, V.l.p.28-40.

14. Капусцик А., Перелыгин В.П., Третьякова С.П. Эффективность регистрации ockojl-kob деления ядер с пошцью стекол и слюды. ПТ.Э. 1964, 5. с.64-65.

15. Перелыгин В.П. Применение диэлектрических детекторов в физических исследованиях. In: Proc. of the 8th Int. Conf. on Nucl. Phot, and Solid State Nucl. Track Detect., Ed.M.Nicolae, IFA, Bucharest. 1972. VII,p.27-54.

16. Абдуллаев X., Капусцик А., Отгонсурэн О., Перелыгин В.П., Чултэм Д. Определение концентрации делящихся веществ и твердых тепах. Дубна. 1967, -12с. (Сообщение Объед. ин-таядерн. исслед., Р12-3243).

17. Флеров Г.Н., Перелыгин В.П. О спонтанном делении свинца - поиски далеких

трансурановых элементов. Дубна 1969-8с.(ОИЯИ Д7-4205), Атомная энергия, 1969. т.26, с.520-522.

18. А.С. 405456 СССР. МКИ СОН 1/00. Способ регистрации редких актов деления атомных ядер. Виноградов Ю.А., Отгонсурэн О., Перелыгин В.П., Стеценко С.Г. ОИПОТЗ. 1974, 31.

19. Отгонсурэн О., Перелыгин В.П., Стеценко С.Г. Регистрация редких событий деления ядер в тонких слоях пластика методом совпадений. Дубна, 1976, 10с. (Сообщение Об-ьед. ин-та я дерн, исслед., Р7-9551).

20. Отгонсурэн О., Перелыгин В.П., Флеров Г.Н. О происхождении следов осколков в свинцовых стеклах. Атомная энергия. 1972, т.33, с.979-981.

21. Lhagrasuren D., Otgonsuren J., Perelygin V.P. et al. A technique for partial annealing of traclcs in olivine to determine the relative abundance of galactic cosmic ray nuclei with Z>50. Solid State Nucl. Track Detect., ed. N.Francuise e.a., Paris, Pergamon Press, 1980, p.997-1002.

22. Perelygin V.P., Stetsenko S.G., Starodub G.Ya. et al. On the identification of tracks of ultraheavy cosmic ray nuclei in extraterrestrial olivines. Isotopenpraxis, 1987, v.23,4, p.117-122.

23. Kapuctik A., Perelygin V.P., Tretyakova S.P., Shadieva N.H. The annealing behaviour of fission fragment tracks and Ar ion tracks in muscovite mica. Proc. 6th Intemat. Conf. on Nuclear Photography, Florence, Italy, ed. C.E.P.I., Roma, 1966, v.l, p.464-467.

24. A.C.516983 СССР. МКИ GOlt 1/00 Способ регистрации осколков деления ядер элементов. Отгонсурэн О., Перелыгин В.П. ОИПОТЗ, 1976^ 21.

25. А.С.438955 СССР. МКИ GOlt 1/00. Детектор тяжелых заряженных частиц. Диков Ю.П., Отгонсурэн О., Перелыгин В.П. ОИПОТЗ, 1974, 29.

26. Dikov Yu.P., Perelygin V.P. Low-sensitivity glass track detectors. Nuclear Track Detection 1979, v.4, p.203-206.

27. Перелыгин В.П., Отгонсурен О., Третьякова С.П. Свойства стеклянных детекторов и их применение. Ргос. 8th Internat. Conf. on Nuclear Photography and Solid State Nucl. Track Detection ed. M.Nikolae IFA, Bucharest 1972, V.II, p.27-54.

28. A.C.233113 МПК H05g СССР. Способ определения состава тяжелой компоненты космического получения. Перелыгин В.П., Третьякова С.П., Никитин М.Д. ОИПОТЗ, 1968, 2.

29. Никитин М.Д,, Перелыгин В.П., Третьякова С.П. Метод измерения состава и интенсивности тяжелой компоненты космического излучения. Проблемы космической биологии. 1971, т.14, стр.363-367, М..Наука.

30. Отгонсурэн О., Перелыгин В.П. Об идентификации следов тяжелых ядер первичного космического получения в минералах из метеоритов. Атомная энергия, 1974, т.37, С164-167.

31. Yadav D.S., Perelygin V.P., Stetsenko S.G. Track kinetics of volume tracks in crystals.Nucl. Tracks Radiat. Measur., 1986, v.12, p.375-378.

32. Перелыгин В.П., Шадиева Н.Х. Применение топала для регистрации деления ядер. ПТЭ. 1969, 4. с.53-55.

33. Perelygin V.P., Tretyakova S.P., Shadieva N.H. On ternary fission produced in Gold, Bishmuth,Thorium and Uranium with Argon ions.Dubna 1968,4p. (JINR Communication E7-4140).

34. Perelygin V.P., Shadieva N.H., Tretyakova S.P. et al. "Thernary fission produced in Au, Bi, Th and U with Ar ions". Nucl. Phys., 1969, v.A127, p.577-580.

35. Jakupi В., KosticA., Perelygin V.P. et al. Les premier resultates des traces des particles des cristaux dans certain meteorites en Yugoslavine-Bull du Museum d'Histoire Naturelle, Belgrade, 1980, Livre 35, p.21-30.

36. Perelygin V.P., Petrova R.I. Stetsenko S.G., Murtazaev Kh., Kashukeev N.T. On fission track dating of the terrestrial apatite crystals. Nucl. Track Radiat. Meas., v.19, 1-4, p.725-726.

37. Pellas P., Perron C., Crozaz G., Perelygin V.P., Stetsenko S.G. Fission track age and cooling rate of the Marjalahti pallasite,Earth and Planet. Sci., Lett., 1983, v.64, p.319-326.

38. Перелыгин В.П., Стеценко С.Г., Бхакдарн Н. О происхождении следов осколков деления в витлокитах из метеорита Бьюрболе. Атомная энергия, т.42, вып.6, с.482-485.

39. Kashukeev N.T., Perelygin V.P., Petrova R.I. Annealing behaviour of the "fresh" and "fossil" fission fragment tracks in posphate crystals from meteorites.Nucl. TYacks Radiat. Meas., 1991, v. 19, Nl-4 p.695-696.

40. Перелыгин В.П., Стародуб Г.Я., Стеценко С.Г. Исследование распределения свинца в горных породах методом радиографии по осколкам деления. Атомная энергия, 1985 т.59, с.437-439.

41. Абдуллаев Дж., Муртазаев X., Перелыгин В.П., Умаров Г.Я. Регистрация »-частиц в триацетате целлюлозы. ПТЭ, 1973, 6, с.45-47.

42. Кушин В.В., Ляпидевский В.П., Перелыгин В.П., и др. Процессы в треках заряженных частиц в полимерах. Сб. докл. Рабочего совещания " Твердотельные трековые детекторы ядер и их применения " Дубна. 1990, ОИЯИ Д13-90-479. с.41-47.

43. Sharma А.Р., Yadav D.S., Flerov G:N., Perelygin V.P., Stetsenko S.G. On Fe-group nuclei track in different meteorites.In: Proc. of 18th Int. Cosmic-ray Conf.,

Bangalore, 1983, v.2, p.377-380.

44. Абдуллаев X., Захватаев Б.В., Перелыгин В.П. Определение концентрации урана в растениях по следам осколков деления ядер. Радиобиология 1968, т.8, с.765-766.

45. Отгонсурэн О., Перелыгин В.П., Чултэм Д. Отложение урана в костях животных. Науч. Сообщения Монгольского гос. университета. г.Улан-Батор 1970, т.29. с.301-302.

46. Отгонсурэн О., Энхжин JL, Гербиш Ш., Перелыгин В.П., Петрова Р.И. Определение содержания Th в образцах с помощью 7-квантов и «-частиц. Дубна, 1991.-8с. (Сообщения Объед. ин-таядерн. исслед., Р14-91-502).

47. Perelygin V.P., Chuburkov Yu.T. On the determination of low Pu content in environment. Abstr. of Papers of 16th Intern. Conf. on Nucl. Tracks in Solids, Beijing, Sept. 7-11, 1992, p.325.

48. Price P.B., Lai D., Tamhane H., Perelygin V.P. Characteristics of tracks of ions of 14<Z<36 in common rock silicates. Earth Planet. Sci. Lett., 1973, v.19, p.377-384.

49. Отгонсурэн О., Перелыгин В.П. Об идентификации следов тяжелых ядер первичного космического излучения в минералах из метеоритов. Атомная энергия, 1974, т.37 с.164-167.

50. Флеров Г.Н., Перелыгин В.П., Отгонсурэн О. Поиск следов тяжелых и сверхтяжелых элементов в метеоритах. Известия АН СССР, сер. физ.,1975, т.39,2, с. 388-391.

51. Flerov G.N., Jholud Т.Р., Otgonsuren О., Perelygin V.P., Wiik H.B. On search of tracks of a heavy and superheavy nuclei in olivines from pallasites. Geoch. Cosmoch. Acta, 1976, v.40, p.305-308.

52. Виик Ш.Б., Отгонсурэн О., Перелыгин В.П. Об опредеяенщ} доатмосферного размера метеорига Марьялахти. Дубна 1974, 8с. (Сообщения Объед. ин-та ядерн. иссл. Р13-8359).

53. Колесников Е.М., Отгонсурэн О., Перелыгин В.П., Фисенко А.В. Об определении доатмосферного размера метеорита Марьялахти. Метеоритика, 1977, вып.36, с.82-86.

54. Perelygin V.P., Stetsenko S.G., FieniC.et al., Preatmosperic dimensions of Eagle Station pallasite. Meteoritics. 1977, v.12, N3, p.337-338.

55. Лхагвасурэн Д., Отгонсурэн 0-, Перелыгин В.П. и др. О доатмосферных размерах палласита Липовский Хутор. Дубна 1977, 8с. (Сообщения Объед. ин-та ядерн. исслед. Р14-10630).

56. Аалое А.О., Коломенский В.Д., Левский Л.К., Лхагвасурэн Д., Перелыгин В.П. и др. О доатмосферных размерах палласита Ямышева. Дубна 1979-8с. (Сообщения Объед. ин-та ядерн. исслед. Р14-12937).

57. Доливо-Добровольская Г.И., Коломенский В.Д., Перелыгин В.П., и др. О доатмосферных размерах метеорита Тугалын Булеен. Дубна, 1981-8с. (Сооб-щерия Объед. ин-та ядерн. исслед. Р13-81-550).

58. Перелыгин В.П., Кашкарова В.Т. Термическая история палласитов Марьялахти, Липовский Хутор и Eagle Station по данным трекового и термодю-мисцентяого анализа. Метеоритика, 1979 38, с.55-58.

59. Price Р.В., Hutchen I.D., Lai D., Perelygin V.P. Lunar crystals as detectors of very rare nuclear particles, Proc. of the 3rd Lunar Sci. Conf., Ed. C.Watkins, Lunar Sci. Inst., Houston, 1972, v.III, p.619-620:

60. Perelygin V.P., Stetsenko S.G., Yadav D.S. Study of VH and VVH tracks in Lunar regolith samples from Luna-16 and Luna-24. Dubna 1982, 4p. (JINR Communication E13-82-247).

61. Доливо-Добровольская Г.И., Коломенский В.Д., Перелыгин В.П., Стеценко С.Г. Идентификация треков тяжелых ядер и дефектов структуры в природных кристаллах. Дубна 1980,8с.(Сообщения Объед. ин-та ядерн. исслед. Р14-80-715).

62. Доливо-Добровольская Г.И., Коломенский В.Д., Перелыгин В.П., и др. Треки тяжелых заряженных частиц и дефекты структуры в оливинах из метеоритов. Геохимия 1976, N10, с.1476-1481.

63. А.С.971923 СССР. С30 В 33/00. Способ изучения дислокаций в кристаллах. Доливо- Добровольская Г.И., Перелыгин В.П. ОИПОТЗ 1980 N41.

64. Perelygin V.P., Otgonstiren J., Stetsenko S.G. et al. Abundances of Z?52 nuclei in Galactic cosmic-rays: long term averages based on studies of pallasites. Astrophys. J., 1976, v.210, p.258-264.

65. Perelygin V.P., Stetsenko S.G., Fellas P. et al. Long-term averaged abundances of VVH cosmic-ray nuclei from studies of olivines from Marjalahti xeteorite. Nuclear Track Detection, 1977, v.l, N3-4, p.199-205.

66. Акопова А.В., Гогорян H.M., Мелкумян Л.В., Перелыгин В.П., Стеценко С.Г. Усредненные по времени зарядовые и энергетические спектры ядер с Z>50. Ядерная физика 1986, т.44, вып.1, с.162-166.

67. Akopova А.В., Bankova G.G., Perelygin V.P. et al. The long-term averaged charge and energy spectra of the Galactic cosmic ray nuclei with Z>50 Rev. Rouman. Phys., 1987, v.32, p.971-977.

68. Перелыгин В.П., Стеценко С.Г. Поиск следов галактических космических ядер с Z>110 в оливинах ио метеоритов. Письма в ЖЭТФ, 1980, т.32, вып. 10, с.622-625.

69. Перелыгин В.П., Стеценко С.Г., Лхагвасурэн Д. и др. Поиск треков сверхтяжелых космических ядер в оливинах из метеоритов. Сб. Космические лучи,

Материалы 7 Европейского симпозиума (15-17 сент. 19S0 г.) изд. ЛИЯФ, г. Ленинград, 1980, с.207-216.

70. Perelygin V.P., Stetsenko S.G., Flerov G.N. A search for the tracks of heavy and superheavy cosmic ray nuclei in olivines from meteorites, Dubna 1985 -8p. (JINR Communication E7-85-245).

71. Перелыгин В.П., Стеценко С.Г., Флеров Г.Н. Поиск следов тяжелых и сверхтяжелых космических ядер в оливинах из метеоритов. Краткие сообщения ОИЯИ,1985, N7-85, с.5-11.

72. Перелыгин В.П., Стеценко С.Г., Отгонсурэн О. и др. О поисках и идентификации треков сверхтяжелых ядер в оливинах внеземного происхождения. Труды Международной школы-семинара по физике тяжелых ионов. Алушта, 1983. Дубна, ОИЯИ, Д7-83-644, с.558-567.

73. Перелыгин В.П., Стеценко С.Г. Результаты калибровки оливинов из метеоритов ядрами 238U на ускорителе Бэвалак. Письма в ЖЭТФ, 1989 т.49, вып.5, с.257-260.

74. Perelygin V.P., Stetsenko S.G., Crawford H.J., T.J.M.Symons. Analysis of the results of calibrating meteoritic olivine crystals with 238U nuclei at the Bevalac accelerator,Z. Phys. A., 1991, v.338, p.435-439.

75. Perelygin V.P., Stetsenko S.G., Brandt R. et al. On identification of the Galactic cosmic-ray nuclei in olivine crystals from meteorites.Nucl. Tracks Radiat. Meas., 1991, v.19, N1-4, p.703-707.