基于CR-39固体探测器的粒子识别

为了掌握利用CR-39固体核径迹探测器识别α粒子和质子的方法,应用粒子与物质相互作用理论和径迹蚀刻动力学经验模型,模拟了α粒子和质子在CR-39固体核径迹探测器上的径迹形貌,计算出了3~8 MeV的α粒子和1~9 MeV的质子最佳蚀刻条件。根据对应的最佳蚀刻条件,计算获得的α粒子和质子的径迹直径、灰度值、径迹深度,并据此对相同能量的α粒子和质子、不同能量的α粒子、不同能量的质子进行识别。同时,采用CR-39固体探测器对α粒子(5.48 MeV)和质子(3 MeV)进行了实验测量,在模拟计算所获得的最佳蚀刻条件下,实验测读了α粒子径迹。实验测量得到的α粒子径迹直径与模拟值相差0.36%~9.70%。实验测量的最佳蚀刻时间和模拟的最佳蚀刻时间相差5.60%,这些结果验证了模拟方法的可行性。     

CR-39塑料径迹探测器在不同蚀刻条件下的蚀刻性能测试

用~(252)Cf裂片径迹直径法测定V_g,由α粒子径迹蚀刻曲线的斜率测定V_α,d=V_α/V_g为相对灵敏度。当α粒子的灵敏度低于6MeV时,由α粒子径迹出现时的剥蚀厚度H_o来比较灵敏度。 把两小叠CR-39探测器(图1)用气球携带接受高空原初宇宙线照射。若高能宇宙线粒子在叠内不发生核作用,则应穿过全叠,而且在各片上的游离不变,可用来比较不同蚀刻条件     

CR—39探测器的α粒子径迹研究

研究了以KOH作蚀刻液、恒温60℃蚀刻时CR-39探测器的α粒子径迹情况。实验表明,α能量越低则径迹显现时间越短;能量低至70keV时,CR-39就不能显出径迹。径迹直径随蚀刻时间延长而增大。能量1—4MeV时径迹随能量变化较快;超过4MeV时,这一变化逐渐减小。当α粒子的入射角大于40°时,实际角度和根据径迹参数而求得的角度非常一致;而小于此角时,两者相差较大。     

黑云母中α反冲径迹蚀刻模型研究

同裂变径迹定年方法一样，α反冲径迹（Alpha-recoil tracks）定年方法也是天然放射性释放的核粒子在固体中积累产生的可蚀刻径迹。自然界中的黑云母含有微量元素铀和钍，当它们发生α衰变时，每射出一个α粒子就有一个较重的子体核素反冲，在晶体内形成30-40nm的辐射损失，经过连续反冲就会形成在干涉相差显微镜下可观测的蚀刻径迹，如果自样品形成以来的全部径迹被保存，测得这些径迹数（即α反冲径迹的体密度）就可以得到样品的年龄。对蚀刻模型的研究就是要准确得到α反冲径迹的体密度。应用该蚀刻模型可以在一个样品上多层面、多点位地测定体密度，进而减小误差、提高准确性。     

硝酸纤维素固体径迹探测器的蚀刻行为

用径迹直径法测定富士膜的灵敏度,测定5.15MeV α粒子径迹蚀刻曲线起始部分的斜率d_5和1MeV α粒子径迹蚀刻曲线的斜率d_1,按下式计算V_t/V_g:V_t/V_g=[1 (d_5/d_1)~2]/[1-(d_5/d_1)~2]。用目镜测微计测量α粒子径迹直径,用最小二乘法计算蚀刻曲线斜率。实验结果如下。     

一种高灵敏度的醋酸纤维素固体径迹探测器

为了寻找具有高灵敏度的记录轻粒子的固体径迹探测器材料,对几种国产醋酸纤维素膜进行了筛选,发现其中上海感光胶片厂生产的电影胶片片基灵敏度最高,进一步研究了蚀刻条件对记录。粒子相对灵敏度的影响,确定了最佳蚀刻条件。在此条件下,这种探测器记录α粒子的灵敏度高于8.78兆电子伏,超过现有的醋酸纤维素固体径迹探测器记录α粒子的灵敏度,与最灵敏的硝酸纤维素固体径迹探测器记录α粒子的灵敏度相近。     

CR39探测器对5种能量α粒子的响应

利用5种能量的α射线照射CR39探测器,采用浓度分别为6.0 N和6.25 N的NaOH溶液,在70℃的恒温条件下蚀刻,获得了体蚀刻率,蚀去厚度、径迹直径与蚀刻时间的关系,α粒子能量与径迹直径的关系等性能参数,为研究CR39对质子和中子的响应奠定基础。     

无源式个人工作水平累积暴露量测量仪

1)原理 α粒子在物质中的能量损失是非线性的,其能量主要损失在射程的末端。因而受照固体中α粒子产生的潜迹,其最易获得径迹的位置便在此射程的末端。用预蚀刻来剥离到这一灵敏位置,同时清洁背景和减少本底径迹。然后径迹通过电化学蚀刻放大,并形成树枝状。再用一般光学显微镜进行径迹密度测量,由径迹密度换算出暴露量。探测器为聚碳酸酯塑料基片。     

薄塑料径迹探测器的电化学蚀刻

固体径迹探测器的电化学蚀刻法是Tommasion在1970年首先提出的,近几年来这种技术发展很快。此方法是把带有α粒子。裂变碎片和反冲核潜迹的固体径迹探测器薄膜放在蚀刻液中,在薄膜两边加上交变电场。这样蚀刻作用便大为加强,径迹直径可达100μm以上,能用肉眼观察。 但是电化学蚀刻要求薄膜厚度在100μm以上,如果小于100μm,薄膜容易击穿短路,使得电化学蚀刻难于进行。本文描述薄膜径迹探测器的电化学蚀刻方法以及观察到的现象。     

核径迹电化学蚀刻过程中某些基本参数的研究

本文采用聚碳酸酯膜(Makrofol)和~(241)Am 标准面源,实验观测了核径迹电化学蚀刻坑的平均直径和径迹密度与聚碳酸酯膜受照后存放时间、α粒子注量等的关系,为这种核径迹探测方法的应用提供实验数据。     

核径迹-银纳米颗粒改性的CR-39材料制备及其抗红外反射性能

本工作用中国原子能科学研究院HI-13串列加速器提供的³²S离子辐照CR-39样品,产生潜径迹,用紫外灯敏化后在氢氧化钠溶液中蚀刻,使潜径迹成为具有一定孔径的孔（洞）。用真空充氩气的方法在核径迹孔样品表面镀银纳米颗粒。电子扫描电镜图片显示,氩气压强在50～100Pa之间时,银纳米颗粒直径约为60～100nm,纳米颗粒形成球状团簇的大小为3μm。在红外光区（2.5～25μm）测量镀膜样品的反射率,测量结果表明,CR-39表面的核径迹与银纳米颗粒能将红外光区（8.0～25μm）的反射率降低到0.9%,与未经改性的CR-39比较,减低了82%。在5.8和7.8μm处,CR-39的本底反射率分别从9.0%和130%降低到了5.0%和6.8%。     

碳微集团束的产生及其在CR-39中径迹的AFM观测

在HI－13串行加速器上实现了对碳微集团的加速，得到了MeV级的碳微集团束，对产生的碳的微集团束进行了测量并用它对CR＝－39塑料核径迹探测器进行了辐照，利用先进的原子力显微镜对C1和C2在CR－39中的径迹进行了观测。     

Coherent light scattering by nuclear etched tracks in the PADC (a form of CR-39)

A new kind of measurement has been proposed to improve the reading of the Solid State Nuclear Track Detector CR-39. This method is based on coherent light scattering (He–Ne laser) by etched proton tracks, and is complementary to observation under an optical microscope and reading by optical density of the CR-39. The irradiated and chemically etched CR-39 sample is illuminated by a laser beam under a normal incidence angle. The light intensity diffracted by the tracks beyond the sample – defined with the bi-directional transmissive distribution functions – is measured with a photodiode. Thus, the bi-directional transmissive distribution functions depend on the characteristics of the irradiation, namely the track density, track sizes and orientations. We have performed a track light diffraction model calculation through the use of the Fraunhofer diffraction, Babinet's principle and the spatial coherence and incoherence. We compared calculations and experimental results for the different shapes of tracks: conical, oblique and spherical-shaped.     

用宇宙线重核测试CR-39径迹探测器性能

本文介绍用宇宙线重核测定CR-39径迹探测器性能的方法。根据穿透探测器重核粒子径迹的蚀刻速率比V=Vr/V_g,测试了国产CR-39的探测灵敏度、一致性和均匀性。     

国产CR-39记录高注量的He++和H+的蚀刻特性

研究了国产ＳＹ－１型ＣＲ－３９记录加速器加速的高注量的Ｈｅ＾＋＋和Ｈ＾＋的蚀刻特性,对辐照过程中靶室内的环境本底做了观察实验。结果表明,在靶室内直接照射束斑位置以及远至４０ｍｍ处仍能记录到与束斑处相同的离子,而且在高注量离子的束斑区蚀刻后几乎辨不出径迹。进行了刻度实验,给出了ＣＲ－３９记录不同能量的Ｈｅ＾＋＋和Ｈ＾＋的径迹直径响应蚀刻曲线,对高注量束斑区蚀刻后注入新离子的实验表明记录特性不改变。     

CR-39固体核径迹探测器观测方法

针对重离子辐射的CR - 39固体核径迹探测器中的微观径迹结构特点和剂量特征研究的必要步骤——探测器观测,从CR - 39中粒子潜径迹形成和发展出发,探讨了影响粒子径迹的因素,选取两种径迹观测方法——光学显微镜观测和电子显微镜观测进行对比分析.在此基础上进行了试验,用不同通量的100 MeV Si离子照射CR - 39...     

Simple preparation of thin CR-39 detectors for alpha-particle radiobiological experiments

Alpha-particle radiobiological experiments involve irradiating cells with alpha particles and require accurate positions where the alpha particles hit the cells. In the present work, we prepared thin CR-39 detectors from commercially available CR-39 SSNTDs with a thickness of 100 μm by etching them in 1 N NaOH/ethanol at 40 °C to below 20 μm. The desired final thickness was achieved within ∼8 h. Such etching conditions can provide relatively small roughness of the detector as revealed by atomic force microscope, and thus provide transparent detectors for radiobiological experiments. UV radiation was employed to shorten track formation time on these thin CR-39 detectors. After exposure to UV light (UVA + B radiation) for 2-3 h with doses from 259 to 389 W/cm², 5 MeV alpha-particle tracks can be seen to develop on these CR-39 detectors clearly under the optical microscope within 2 h in 14 N KOH at 37 °C. As an example for practical use, custom-made petri dishes, with a hole drilled at the bottom and covered with a thin CR-39 detector, were used for culturing HeLa cells. The feasibility of using these thin CR-39 detectors is demonstrated by taking photographs of the cells and alpha-particle tracks together under the optical microscope, which can allow the hit positions on the cells by the alpha particles to be determined accurately.     

空间重离子的鉴别

采用地面加速的重离子模拟空间重离子标定了CR－39固体核径迹探测器，通过物理分析和计算方法获得了一个数学表达式，这样就可以通过CR－39固体核径迹探测器上径迹的测量进行离子鉴别和能量估计。     

Nuclear track detection using thermoset polycarbonates derived from pentaerythritol

The paper describes the synthesis and performance of two polymers as nuclear track detectors, both having alpha sensitivity higher than that of the widely-used polymer CR-39. A homopolymer (PPETAC) from pentaerythritol tetrakis(allyl carbonate) (PETAC) monomer and its various copolymers with allyl diglycol carbonate (ADC) prepared by cast polymerization were successfully used as nuclear track detectors. The copolymer PETAC:ADC 4:6 weight percent shows maximum alpha sensitivity, almost double that of CR-39 under identical experimental conditions. This copolymer can reveal alpha particle tracks from ²³⁹Pu source in about 60 min and ²⁵²Cf fission fragment tracks by chemical etching in less than 30 min, compared to about 120 min and 45 min respectively, required by CR-39. The polymers can be conveniently etched using aqueous sodium hydroxide.     

Study of isotropic etching behavior of CR-39(DOP) polymer through ion tracks

The same sample of CR-39(DOP) polymeric foil has been exposed to ²⁰⁹Bi (11.4 MeV/u) ions at three different angles (30°, 45° and 60°) of incidence. The exposed sample has been etched chemically and various parameters of the etched tracks have been measured. The objective of the present study is to establish the isotropic etching behavior of CR-39(DOP) polymer.