[发明专利]一种在薄铍片上电沉积制备的铀靶及其制备方法

说明书

本发明涉及核技术应用领域中铀靶的制备方法，特别涉及一种在薄铍片上电沉积制备的铀靶及其制备方法。本发明提供的在薄铍片上电沉积制备铀靶的方法，是在厚度30～100μm的铍片上制备1～10mg的铀靶。本发明操作简便、条件易于控制，且反应过程中无有害气体，也不产生有害物质，对环境友好。本方法制备得到的铀靶表面平整、致密，与铍片结合牢固，性能好，电沉积收率≥90％。

技术领域

本发明涉及核技术应用领域中铀靶的制备方法，具体涉及要求在厚度30～100μm的铍片上制备1～10mg的牢固、均匀、致密的铀靶的电沉积技术，属于分析化学技术应用领域。

背景技术

²³⁵U在裂变中子谱主要能区0.5～3.5MeV的裂变截面变化比较平坦，非常适合用于脉冲中子总数测量；²³⁸U裂变反应具有天然较高的阈值，适合于实现不同能段中子的卡阈测量。此外，为保证测量系统信噪比和灵敏度，裂变探测要求采用厚的铀靶。

裂变探测系统要求的厚铀靶作为衬底材料既要薄，以利于离子穿过而无过多的能量损失，又要在照射后不生成对靶有干扰的放射性杂质，薄铍片是很理想的靶衬材料。薄的铍片为衬底，延展性和硬度等物理、机械性能较好，可以制备出铍衬底的铀靶。

通常，铀靶制备主要有3种方法：离子溅射、真空蒸镀和电沉积。但由于铀是特殊核材料，离子溅射和真空蒸镀很容易挥发造成环境污染，甚至对人造成辐射危害。而电沉积法是在水溶液中进行，过程容易控制，只要操作措施得当，不会对环境造成污染。因此，电沉积法是制备铀靶中最常见并且最适宜的一种方法。最常见的是在不锈钢衬底上电沉积铀，文献报道厚度可达6mg/cm²或者更厚。电沉积中必须对所有衬底材料进行表面处理以保证电沉积液与衬底材料有良好的接触。铍化学性质活泼，即使在常温大气中，表面也会很快生成一层肉眼看不见的致密氧化膜。由于铍片脆且有剧毒，不宜用砂纸打磨30～100μm厚的铍片，必须选取合适的活化剂对铍片表面活化处理，如活化剂不合适很容易把如此薄的铍衬底蚀穿；如果铍表面处理的不够理想，随着铀层的厚度增加，铀层的牢固程度受影响。铍又为两性金属，基于铍的这些特性，在铍片上电沉积铀无法沿用不锈钢或其它合金为衬底时电沉积铀的方法。以铍片为衬底，电沉积制铀靶的方法国内外未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铀靶以及在薄铍片上电沉积制备铀靶的方法，以30～100μm厚的铍片为阴极，铂电极为阳极，²³⁵U、²³⁸U作为电沉积对象，在敞开式电沉积槽中，电沉积并水浴控制温度，控制电流密度，控制溶液pH和沉积时间，在铍片上电沉积制备铀靶。

本发明的技术解决方案是提供一种铀靶，其特殊之处在于：包括铍片以及电沉积在铍片上的铀靶，所述铀靶为²³⁸U或²³⁵U。

上述铍片厚30～100μm，直径50mm；铀靶有效直径40mm；上述铀靶为²³⁸U，所述²³⁸U的量为8.28mg。

上述铍片厚30μm，直径50mm；铀靶有效直径40mm；上述铀靶还可以是为²³⁵U，上述²³⁵U的量为3.62mg。

本发明还提供一种在薄铍片上电沉积制备铀靶的方法，以铍片为阴极，铂电极为阳极，将铀溶液加入电沉积液中，电沉积条件为：在敞开式电沉积槽中，电沉积并水浴控制温度，控制电流密度，控制溶液pH和沉积时间，在铍片上电沉积制备铀靶。

在电沉积过程前，首先常规表面预处理铍片，其次在弱酸性溶液中对铍片活化处理1～5分钟，用水、无水乙醇、水依次清洗活化后的铍片得到一个具有活性表面的铍片。

上述铀溶液为铀物质溶解所制备的²³⁵U或²³⁸U溶液；上述电沉积液为0.2mol/L的草酸铵溶液。