Способ химического проявления треков в поликарбонатном трековом детекторе

:Д ", уХ АНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЛЬСТВ бя протравливание облуч ми частицами детекторов отличающийсяью повьппення гкспр и изменения порогатравлением в щелоатывают в водном р енных ядерныв щелочитем, что, ессности спо- регистрации, чи детекторы астворе ацес целсобапередобраб ев п Ягпда б п щнй скения ме ьпгп чес детека травл верхност еи ацето номерном чн от ко овьв атн е 25-30 мин, аавление в теч ни симости от порога регистрации неэгутрегистрировать заряженные частицыначиная с протонов и альФа-частицвплоть до осколков деления и ядеротдачи. В конкретных физических экспериментах тип ТТД выбирают такииобразом, чтобы регистрируемые продукты по массе и энергии находилисьвьппе порога чувствительности данного детектора, а Фоновые частицы (лег"кие фрагменты, ядра отдачи, рассеян-.ные боибардирующие ионы) оставалисьниже порога и не регистрировались детектором. На практике, однако, этиусловия часто не могут быть выполнены. ментких мер, при изупользуются пуных частиц,дуктов ядерныхдиэлектричес,вые детектор Известны способы визуализации(выявления) треков заряженныхв ТТД путем травления облученнытекторов в соответствующих ра астиц х дево-ие твердГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТДО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯГРИ ГКНТ СССР(56) К,1 Р 1 еъвЬег, Р.В.РгьК,М.Иа 11 сег, "Нос 1 еаг Тгас 1 с1 Изф, Опьчегсдйу оЮ Са 1 НРгезз, 1975, рагс 1, р.4,К.Ь.Р 1 еьзЬег, Р.В.РгьсеК,М,Юа 11 сег "Нцс 1 еаг Тгас 1 св1 Из", 11 пхчегсу ог Са 1 ИРгевв, 975, рагй 1, р.81.(54) (5 У) 1. СПОСОБ ХИМИЧЕСКОГО ПРОЯВЛЕНИЯ ТРЕКОВ В ПОЛИКАРБОНАТОМТРЕКОВОМ ДЕТЕКТОРЕ, включаниций в се Изобретение относится к техникерегистрации ионизирунзцих излучений,конкретно к способу регистрации заряженных частиц с поиощью твердотельных трековых детекторов, и можетбыть исйдльзовано в экспериментальнойядерной физ;ке, а также в физике космических лучей, дозиметрии, геохимии,геофизике, при исследовании элекого состава минералов космичесобьектов,Известно,различных ядеч что при исследовании рных превращений, наприении деления ядер, исчки ускоренных заряжен"для регистрации прореакций применяютсяотельные трекокоторые в зави-,и.отличаючто, с целью устраих повреждений поора под-воздействиение начинают при равнин температуры щелодо 60 - 70 С в течезатеи продолжают д Же 1,5 чфрителях, чаще всего в растворах плавиковой кислоты или щелочей. При этомвыявляются треки всех частиц, массаи энергия которых выше порога регистрации данного детектора. Таким об-.5разом, наряду с исследуемыми событиями, например осколками деления ядер,могут оказаться выявленными трекичастиц, которые в данном случае рассматриваются как фон (ядра отдачи,рассеянные бомбардирующие ионы и т.до)оНаиболее близким к заявляемомуявляется способ химического проявления треков в поликарбонатном трековом детекторе, включающей в себя протравление облученных ядерными частицами детекторов в щелочи,Способ позволяет достичь полногоили частичного устранения трековядерных частиц в облученном детекторе путем термической обработки егодо начала химического травления. Этимспособом удается устранять треки в 25любых типах ТтД (стекла, кристаллы,пластики) при соответствующем подборе температуры и длительности отжига.Недостатком этого способа является отжиг искомых событий одновременно с устранением или подавлением фона слабоионизирующих излучений, чтоприводит к уменьшению эективностирегистрации. Наилучший эффект дости 35гается при использовании кристаллических веществ в качестве детектора.В этом случае удается проводить избирательный отжиг для устранения Вона, сохраняя треки осколков деления,Однако, область применения при этомсущественно сужается вследствие до- .вольно высокого порога регистрации удетекторов такого типа (Е14). Кроме того, продолжительность отжигасоставляет. от нескольких часов донескольких суток.Целью изобретения является повышение экспрессности способа и изменение порога регистрации.50Поставленная цель достигается тем,что при химическом проявлении треков в поликарбонатном трековом детек"торе, включающем в себя протравливание облученных ядерными частицами55детекторов в щелочи, перед травлением в щелочи детекторы обрабатываютв водном растворе ацетона, а такжетем, что травление начинают при равномерном повышении температуры щелочи от комнатной до 60-70 С в течение 25-30 мин, а затем продолжают травление в течение 1,5 ч. Интервал концентраций раствора ацетона в воде и время выдержки в растворе ацетона взаимосвязаны и определяются устойчивостью детектора к воздействию ацетона и природой фона. Использование концентрированных растворов сокращает время выдержки, но приводит к разрушению поверхности детектора - появлению микротрещин, которые выявляются в процессе травления в щелочи и мешают просмотру детектора. Введение стадии постепенного увеличения температуры травителя (щелочи) от комнатной до 60 - 70 С в течение не менее 25-30 мин позволяет поднять верхний предел концентрации ацетона, при которой еще не наблюдается появления микротрещин, до 60%. Предлагаемый способ отличается от избирательного термического отжига тем, что дает возможность использовать полимерные пленки на основе поликарбонатов в качестве детектора с изменяемым порогом регистрации, Облацая более низким порогом регистрации (Е - 2-8) по сравнению с кристаллами, поликарбонатные детекторы позволяют расширить область исследований, в которой возможна дискриминация заряженных частиц разной массы и энергии до Е - 2-50,П р и м е р 1. Отработка методики проводилась на образцах МаЕгоЕо 1-Е, облученных ионами неона, аргонаксенона, под углом к поверхностио30 . Облучение детекторов под углом к поверхности дает возможноать после химического травления измерять пробеги ионов и следить за .изменением этих характеристик в процессе обработки, Ионы. неона и аргона.в экспериментах по изучению деления: ядер часто используются в качестве бомбардирующих частиц и могут служить источником Фона. Ионы ксенона можно рассматривать как аналог осколков давления. После облучения образцьГ-обрабатывались в бОЕ-ном водном растворе ацетона в течение 1 О мин, а затем помещались в б,25 И раствор ЯаОН при комнатной температуре. В течение 30 мин температура щелочи равномернооповышалась до 70 С и при этой температуре травление продолжали еще в течение 1,5 ч. Контрольные образцы не5 11221 подвергались обработке в растворе ацетона, Результаты опыта. приведены в таблице.Из таблицы видно, что при указанном режиме обработки с использованием ацетона треки ионов неона и аргона удается полностью устранить,тогда как треки ионов ксенона сохраняют- СЯ о10П р и м е р 2, Образцы детекторов из Ма 1 гойо 1-Е облучались в вакууме осколками спонтанного деления калифорнияперпендикулярно к поверхности детектора. В этой же геометрии образцы затем облучались осколками деления калифорния, заторможенными слоем воздуха толщиной 24,5 мм. Заторможенные осколки имитировапи фон ядер отдачи. Длительность облучения 20 выбиралась из условия, чтобы соотношение "эффект-Фон" составляло - 100. Облученные образцы выдерживались в 60%-ном водном растворе ацетона в течение 10 мин, а затем помещались в 25 6,25 Н раствор МаОН при комнатной температуре. В течение 25 мин температура раствора повышалась до 60 С и далее травление продолжалось при этой температуре в течение 1,5 ч. В де текторе, подвергавшемся обработке в ацетоне, фоновые треки быпи полностью устранены, а треки осколков деления имели диаметр на 25-30% меньше, чем на контрольном образце. Эффективность регистрации осколков деления определялась подсчетом числа треков на заданной площади контрольного и обработанного в ацетоне детекторов и оказалась равной 100% со статисти ческой точностью +2%.П р и м е р 3. Облученные в анапогичных условиях детекторы выдерживались в 50%-ном водном растворе ацетона в течение 40 мин и затем помещались в 6,25 Б раствор МаОН. При травлении температура щелочи повышапсь от комнатной до 60 С в течение 30 мин и затем при этой температуре травле ниепродолжалось в течение 1,5 ч, ЭФ- фективность регистрации осколков де.тектора, обработанного ацетоном, оказалась равной 100% при полном устранении Фона.55П р и м е р 4. Такой же результат (т.е. полное устранение Фона при сохранении 100% эффективности регистрации осколков деления калифорния) бып гзполучен при следующем режиме обработки: 5 мин в 80%-ном растворе аце- тона и травление в щелочи при условиях, указанных в предыдущем примере. В этом случае уменьшение диаметров треков осколков деления по отношению к контрольному образцу достигло 40%.Вазовым обьектом является способрегистрации осколков деления с помощью ТТД, включающий избирательный отжиг треков осколков деления истяЖелых ионов с целью устранения фона. Этот способ был разработан длякристаллических ТТД, порог регистрации которых лепит в области Е =14 -15,и выше. Отжиг детекторов ведутпри температуре, составляющей 90-95%от температуры, необходимой для полного отжига треков осколков деленияв данном типе ТТД, Продолжительностьотжига составляет от нескольких часовдо нескольких суток. После отжига проводят химическое травление детекторов. В этом случае удается устранитьфоновые треки бомбардирующих тяжелыхионов вплоть до криптона (Е=36), сох"ранив треки осколков деления укороченными по сравнению с контрольнымобразцом на 20-25%,Недостатком указанного способаявляется то, что в качестве детектора выбраны полудрагоценные кристаллы (оливин), имеющие ограниченнуюплощадь и высокий порог регистрации(Е=14), что ограничивает область применения способа исследованием делениятяжелых и сверхтяжелых ядер (зарядосколка Е - 50), тогдакак для ренения ряда физических задач, например,при излучении деления легких и средних ядер (заряд осколка Е =20-30) необходимо использовать детекторы сболее низким порогом регистрации.Кроме того, процедура термического отжига, как отмечалось вьппе, занимаетмного времени - до нескольких суток,сПо сравнению с базовым предлагае-;мый способ обладает следующими преимуществами.Изменение пороговой чувствительности осуществляется в более широком.интервале от Е = 2 Е = 50.сЭкспрессность способа повышаетбя примернов 50 раз.1122123 Используется более доступный н дешевый тип детектора на основе поликарбонатных пленок. Заряд Длина трека, мкм Не 10 22 100 21,5 0 Аг 18 40 220 30,0 О Хе 54 132 120 12,2 8,1 Редактор Л.Письман Техред с 7.Олийнык Еорректор СеШевкУн Заказ 4343 Тираж 345ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР3035, Иосква, 3-35Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат фйатент , г.уагород, у . рОтт л. Гага ина О 5Есть воэможность использовать детекторы большой площади. Исключается использование специального оборудования для термического отжига и термостабнлизации.Визуализация треков в детекторе осуществляется с.помощью доступных химических реактивов. без об с обработработ- кой вки в ацетонеацето- не