Rn浓度的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及核辐射探测技术领域，特别是一种对单片CR-39采用两次蚀刻法同步 测量222Rn、22°Rn浓度的方法。
【背景技术】
[0002] CR-39是应用最广泛的生产普通树脂镜片的材料，将CR-39应用在固体核径迹探 测器上能够记录质子、中子、α粒子、重离子、裂变碎片等的径迹，这在原子核物理和粒子物 理研究中已经得到广泛应用。辐照后的CR-39固体核径迹探测器一般先进行化学蚀刻，然 后用光学显微镜进行观测。影响CR-39径迹片蚀刻的主要因素有温度、蚀刻溶液浓度、蚀刻 时间。由于CR-39探测器成本低、体积小、可以记录长时间辐射的积累效应，在环境氡测量 领域得到广泛应用。利用CR-39探测器对222Rn、22°Rn进行同步测量一般都使用两片CR-39 并利用22°Rn的半衰期只有55. 6秒的特性来区分222Rn、22°Rn。这样导致同步测量222Rn、 22°Rn 的CR-39探测器结构复杂，成本较高。
[0003] 222Rn、22°Rn衰变链中的α衰变核素及α粒子能量为： 222Rn (5. 5MeV) ;21sPo (6. OMeV) ; 214Ρο (7. 69MeV)。
[0004] 22〇Rn (6. 29MeV) ;216Po (6. 78MeV) ; 212Bi (6.05MeV) ; 212Po (8. 78MeV)。
[0005] 有研究人员在温度为60°C、浓度为6摩尔/升的NaOH溶液、蚀刻时间24小时的蚀 刻条件下利用CR-39探测器对222Rn、22°Rn及其子体衰变产生的α粒子的能量响应特性进行 了实验研究，发现对8. 78MeV的α粒子探测效率为〇。
[0006] 通过进一步研究表明，由于8. 78MeV的α粒子进入CR-39后，能量较高时，在其 径迹上能量沉积率较低，导致其径迹方向的蚀刻率较低；当能量减弱到一定程度后，在其径 迹上能量沉积率较高，导致其径迹方向的蚀刻率较高，这样才易形成易被显微镜观察到的 孔洞。由此得知，对该CR-39再次蚀刻，就能观察到8. 78MeV的α粒子形成的径迹。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种对单片CR-39采用两次蚀 刻法同步测量222Rn、22°Rn浓度的方法。
[0008] 本发明的技术方案是：一种单片CR-39两次蚀刻法同步测量222Rn、 22°Rn浓度的方 法，对单片CR-39树脂片进行两次蚀刻，利用两次的读数来同步得到222Rn、22°Rn浓度。其具 体操作步骤如下： A、蚀刻及读数过程： 将CR-39安装在一个小盒中，组成一个CR-39固体径迹探测器，小盒为一个带盖的密封 容器，小盒上设有一个带滤膜的滤膜框，小盒的外壳能隔绝环境中的222Rn和22°Rn的子体进 入小盒，空气中的222Rn和22°Rn只能从滤膜框上的滤膜进入小盒，使CR-39受到进入小盒内 空气中222Rn和22°Rn衰变链上发射的不同能量高能α粒子的照射。
[0009] 将CR-39固体径迹探测器放在环境空气中，时间为?\，测量空气中222Rn和22°Rn浓 度。
[0010] 测量结束后将CR-39从CR-39固体径迹探测器中取出，放入蚀刻液中进行第一次 蚀刻，在显微镜下读取径迹数K，然后再将CR-39放入蚀刻液中进行第二次蚀刻，在显微镜 下读取径迹数N2。
[0011] 为得到最佳的蚀刻效果，两次蚀刻的蚀刻液配方，温度，蚀刻时间这几个参数都相 同，或者是都不相同。
[0012] B、计算过程： 两次蚀刻的读数都包含了 222Rn和22°Rn衰变链的贡献，能够得到：
N1222、N122。表示第一次蚀刻后分别来自222Rn和22°Rn衰变链所形成的径迹数；N 2222、N222。 表示第二次蚀刻后分别来自222Rn和22°Rn衰变链所形成的径迹数。
[0013] 对探测效率刻度： 在CR-39固体径迹探测器放入没有经过照射的CR-39,然后将CR-39固体径迹探测器放 入浓度为Q标准222Rn室，经过10天以上长时间1~2的照射后，取出CR-39,放入蚀刻液中进 行第一次蚀刻，在显微镜下读取径迹数況\222，然后再将CR-39放入蚀刻液中进行第二次 蚀刻，在显微镜下读取径迹数。
[0014] 为得到最佳的蚀刻效果，两次蚀刻的蚀刻液配方，温度，蚀刻时间这几个参数都相 同，或者是都不相同。
[0015] 两次蚀刻的读数包含了 222Rn衰变链的贡献，能够得到：
在CR-39固体径迹探测器放入没有经过照射的CR-39,然后将CR-39固体径迹探测器放 入浓度为C2标准22°Rn室，经过10天以上长时间1~2的照射后，取出CR-39,放入蚀刻液中进 行第一次蚀刻，在显微镜下读取径迹数況\221]，然后再将CR-39放入蚀刻液中进行第二次 蚀刻，在显微镜下读取径迹数。
[0016] 为得到最佳的蚀刻效果，两次蚀刻的蚀刻液配方，温度，蚀刻时间这几个参数都相 同，或者是都不相同。
[0017] 两次蚀刻的读数包含了 22°Rn衰变链的贡献，能够得到：
由式（3)、（4)、（5)、（6)解得厶1、八2、81、82; Ai表示第一蚀刻后对222Rn的探测效率，A2表示第二次蚀刻后对222Rn的探测效率， 表示第一次蚀刻后对22°Rn的探测效率，B2表示第二次蚀刻后对22°Rn的探测效率； 因此能将式（1)，（2)改写为：
式中C222、C22Q是环境中222Rn和22°Rn的浓度。
[0018] 根据式（7)、（8)联立求解就能够得到环境中222Rn和22°Rn的浓度。
[0019] 本发明与现有技术相比具有如下特点： 本发明提供的方法能够快速通过简单的蚀刻及计算方法得到较准确222Rn和22°Rn浓 度。
[0020] 以下结合附图和【具体实施方式】对本发明的详细结构作进一步描述。
【附图说明】
[0021] 附图1为CR-39固体径迹探测器的结构示意图； 附图2为蚀刻后的CR-39径迹示意图。
【具体实施方式】
[0022] 实施例一、一种单片CR-39两次蚀刻法同步测量222Rn、22°Rn浓度的方法，对单片 CR-39树脂片进行两次蚀刻，利用两次的读数来同步得到222Rn、22°Rn浓度。其具体操作步骤 如下： A、蚀刻及读数过程： 将CR-39安装在一个小盒1中，组成一个CR-39固体径迹探测器，小盒1为一个带盖的 密封容器，小盒1上设有一个带滤膜2-1的滤膜框2,小盒1的外壳能隔绝环境中的222Rn和22°Rn的子体进入小盒1，空气中的222Rn和22°Rn只能从滤膜框2上的滤膜2-1进入小盒1， 使CR-39受到进入小盒1内空气中222Rn和22°Rn衰变链上发射的不同能量高能α粒子的照 射。
[0023] 将CR-39固体径迹探测器放在环境空气中，时间为?\，测量空气中222Rn和 22°Rn浓 度。
[0024] 测量结束后将CR-39从CR-39固体径迹探测器中取出，放入蚀刻液中进行第一次 蚀刻，在显微镜下读取径迹数K，然后再将CR-39放入蚀刻液中进行第二次蚀刻，在显微镜 下读取径迹数N2。
[0025] 为得到最佳的蚀刻效果，两次蚀刻的蚀刻液配方，温度，蚀刻时间这几个参数都相 同。
[0026] B、计算过程： 两次蚀刻的读数都包含了 222Rn和22°Rn衰变链的贡献，能够得到：
N1222、N122。表示第一次蚀刻后分别来自222Rn和22°Rn衰变链所形成的径迹数；N 2222、N222。 表示第二次蚀刻后分别来自222Rn和22°Rn衰变链所形成的径迹数。
[0027] 对探测效率刻度： 在CR-39固体径迹探测器放入没有经过照射的CR-39,然后将CR-39固体径迹探测器放 入浓度为Q标准222Rn室，经过10天以上长时间1~2的照射后，取出CR-39,放入蚀刻液中进 行第一次蚀刻，在显微镜下读取径迹数況\222，然后再将CR-39放入蚀刻液中进行第二次 蚀刻，在显微镜下读取径迹数iv^22。
[0028] 为得到最佳的蚀刻效果，两次蚀刻的蚀刻液配方，温度，蚀刻时间这几个参数都相 同。
[0029] 两次蚀刻的读数包含了 222Rn衰变链的贡献，能够得到：
在CR-39固体径迹探测器放入没有经过照射的CR-39,然后将CR-39固体径迹探测器放 入浓度为C2标准22°Rn室，经过10天以上长时间1~2的照射后，取出CR-39,放入蚀刻液