روش جديد خورش چندمرحله‌اي كاليبراسيون آشكارساز ردپاي هسته‌اي 39CR- براي بيناب‌سنجي ذرات آلفا

A new multistage etching method for calibration of CR-39 nuclear track detector for alpha particles spectroscopy

در اين مقاله، كاربرد آشكارساز غيرفعال ردپای هسته‌ای 39CR- در بيناب‌سنجی ذرات آلفا مورد بررسی قرار گرفته است. در اين راستا از يك چشمۀ استاندارد امرسيوم-241 به‌عنوان منبع پرتو آلفا و لوله‌های موازی‌ساز برنجی با ارتفاع‌های مختلف، برای تعيين انرژی ذرات آلفا استفاده شد. آشكارسازها با ذرات آلفا در محدودۀ انرژی MeV 8/4 - 8/ تابش داده شده و خورش آن‌ها با محلول هيدروكسيد سديم در دمای 85 درجه سانتی‌گراد و بر پايۀ روش خورش چندمرحله‌ای با بازه‌های زمانی 5/1 ساعتی انجام شد. نتايج تجربی حاصل نشان داد كه با افزايش زمان خورش، بيشينۀ قطر ردپای ظاهرشده بر روی آشكارسازها در انرژی‌های بالاتر ذرات آلفا رخ می‌دهد. با توجه به بروز همپوشی (يك به يك نبودن) در منحنی «انرژی آلفا ـ قطر ردپا» در زمان‌های خورش ناكافی، با انجام آزمايش‌های لازم كمينه زمان خورش لازم برای بيناب‌سنجی مؤثر در محدودۀ انرژی آلفای MeV 8/4 - 8/0 تعيين گرديد. نشان داده شد كه با افزايش زمان خورش تا 5/10 ساعت می‌توان بر مشكل همپوشی در بازه انرژی مورد نظر غلبه كرده و نموداری كاربردی برای بيناب‌سنجی ذرات آلفا در يك ميدان ناشناخته تهيه كرد. همچنين راندمان ثبت اين آشكارساز برای ذرات آلفا در بازه انرژی‌های مورد بررسی نزديك به 100% به‌دست آمد.

In this paper, application of the CR-39 passive nuclear track detector for spectrometry of alpha particles is investigated. To this end, a standard Am-241 source as the alpha radiation source, and brass collimators with different heights for energy determination of alpha particles were utilized. The detectors were irradiated by alpha particles in the energy range of 0.8 to 4.8 MeV and then were etched by sodium hydroxide solution in the temperature of 85 ℃ based on the multistage etching process with 1.5 hr etching time intervals. The experimental results showed that by increasing the etching time, the maximum track diameter happens in the higher energies of alpha particles. Owing to the occurrence of the overlap effect in the “alpha energy-track diameter” curve for insufficient etching times, experiments were carried out to define the minimum required time for efficient spectrometry over the alpha energy range of 0.8 to 4.8 MeV. It is shown that by increasing the etching time to 10.5 hr the overlapping effect can be overcome for the mentioned energy range and a practical diagram for alpha particles spectrometry in unknown fields can be obtained. Also, the detection efficiency of this method for alpha particles was measured to be near 100%.