[发明专利]利用光学显微镜观测固体核径迹探测器的径迹形貌的方法

说明书

本发明公开了一种利用光学显微镜观测固体核径迹探测器的径迹形貌的方法，包括如下步骤：将固体核径迹探测器制备成方形探测器，并将该方形探测器的四边磨平抛光，并标识观测边；利用粒子束流对方形探测器进行垂直辐照从而形成辐照后的探测器，并且粒子束流的辐照面积大于方形探测器的面积；将辐照后的探测器进行蚀刻，从而形成蚀刻后的探测器，然后将蚀刻后的探测器取出，经过后处理得到待观测的探测器；在取出过程中保证观测边不与硬物接触；将待观测的探测器置于光学显微镜的观测平台上，并使得所述观测边朝向所述光学显微镜的物镜，从而观测径迹形貌。本发明实现了借助光学显微镜实现对径迹形貌进行观测的目的。

技术领域

本发明涉及一种固体核径迹探测器的径迹形貌的观测方法，尤其是一种利用光学显微镜观测固体核径迹探测器的径迹形貌的方法。

背景技术

固体核径迹探测器是一种重要的探测器。当带电粒子进入固体核径迹探测器材料时，在沿其射程轨迹周围造成辐射损伤，形成纳米级的潜径迹；将这些潜径迹经化学蚀刻处理，利用受损伤区域比未受损伤区域容易被腐蚀的原理，使得探测器材料中的潜径迹放大，以便记录径迹数目。

固体核径迹探测器在辐射研究和放射防护剂量学方面有着广泛的应用前景。以CR39探测器为例，CR39探测器由于其具有优良的物理特性和对粒子辐射的高灵敏度而被广泛应用于空间重粒子辐射监测、中子辐射检测、环境科学、生物医学等领域。CR39探测器监测一般包括三个步骤：放射源的照射、探测器的蚀刻以及固体核径迹的观测分析(丽琴、屈喜梅等，CR-39固体核径迹探测器蚀刻技术新进展，核技术，2012，35(11):863-868)。受辐射后经化学蚀刻的探测器观测是研究其微观径迹结构特点和剂量特征的必要步骤。图1给出了垂直入射核粒子径迹蚀刻模型(曹磊、邓君等，CR39中子个人剂量计性能实验研究，辐射防护，2012，32(2):1-5)。在分析径迹几何结构时，需要观测的物理量包括但不限于：表面蚀刻厚度h，观测径迹深度L’(实际径迹深度L＝L’+h)和锥半顶角θ。

固体核径迹探测器的观测方法和手段已经取得了很大的进步，包括光学显微镜、电子显微镜和原子力显微镜(AFM)等观测手段。

CN102608650A公开了一种探测氘粒子束流分布的方法，该方法利用光学显微镜对加速器中子源辐照后的CR-39固体核径迹探测器表面的径迹数目进行记录。CN104267422A一种对222Rn、220Rn的子体ɑ衰变探测效率的刻度方法，对三个固体核径迹探测器表面分别加不同厚度阻挡膜后对222Rn、220Rn的不同子体ɑ衰变探测效率进行刻度，然后利用光学显微镜CR-39固体核径迹探测器表面的径迹数进行记录。CN104122576A公开了一种利用固体核径迹探测器测量218Po长时间平均沉积率的方法，对第一固体核径迹探测器、第二固体核径迹探测器和第三固体核径迹探测器进行化学蚀刻，利用光学显微镜分别读取第一固体核径迹探测器、第二固体核径迹探测器和第三固体核径迹探测器上的核径迹数。CN103983999A、CN10524299A也公开了使用光学显微镜对固体核径迹探测器表面的径迹数进行记录。

由上述可知，传统观点认为，蚀刻后的径迹数目可以在光学显微镜下观测；由CCD相机得到探测器表面数字图像，然后借助数字图像处理软件读取径迹数目。如果要观测径迹的形貌数据，则需要其它方法，例如电子显微镜和AFM。

电子显微镜和AFM的应用把观测的视野深入到了纳米级，因而可以观测纳米尺寸的径迹形貌。但是，这些仪器价格昂贵，只有少数实验室可以配备。此外，由于CR39探测器不导电，电子显微镜观测必须有复杂的镀膜工序，且必须在真空中观测，这就导致了观测后探测器不能继续蚀刻，不适合观测连续蚀刻后产生径迹的变化状态；AFM一般适用于分析短时间蚀刻后的小径迹，且扫描一整片探测器需要较长时间(黄三玻、魏志勇等，CR-39固体核径迹探测器观测方法，核电子学与探测技术，2011，31(9):1008-1013)。如果希望观测长时间蚀刻后产生径迹的变化状态，那就需要更方便实施的观测方法。

发明内容