自从20世纪30年代初期发现中子以来, 人们对中子进行子深人的研究, 对它的性质有了较深的了解, 并建立起一门独立的学科——中子物理。

中子测井技术自20世纪40年代开始应用于油田的勘探开发以来, 已经逐渐发展成为一门内容丰富、种类繁多的测井技术。

用CR-39中子探测器(聚丙烯碳酸酯)测量中子剂量的方法已应用于我国油田中子测井工作人员的个人中子剂量监测中, 本实验室对CR-39中子探测器的最佳蚀刻条件的选择已经做出了大量的实验^[1]。在最佳蚀刻条件确定的情况下, 还要对CR-39中子探测器的刻度系数进行测定, 因为每次购买的CR-39中子探测器都有所不同, 所以每购买一次CR-39中子探测器都要对此进行刻度系数的测定。本文简述对CR-39中子探测器刻度系数的测定。

1 实验仪器、试剂和方法 1.1 仪器

恒温水浴锅:温控范围为37~100℃, 波动±0.5℃光学显微镜:40倍。

1.2 化学试剂

KOH试剂, 分析纯, KOH含量不少于82%。

1.3 蚀刻条件

6.5mol/KOH, 恒温水浴锅为70℃, 7h。

1.4 实验方法

将国产CR-39中子探测器置于中子源辐射场中, 当快中子同CR-39中子探测器中的C、H和O原子核直接相互作用时, 产生反冲核和＜1粒子以及核反应产物, 这一过程在CR-39中子探测器内部引起辐射损伤, 形成"潜迹", 经一定条件的化学蚀刻处理, 可使"潜迹"扩大到利用一般光学显微镜可观察到的径迹。产生的径迹数目与入射的中子数目成正比。测量其径迹数目, 按下式计算中子剂量:

(1)

式中:H为中子剂量, mSv; K为刻度系数, mSv/tr·cm²; B为本底径迹数, tr/cm²; A为计数面积, cm²; N为观测到的径迹数目, tr。

所用CR-39中子探测器为放化研究院生产, 规格为20 mm×10mm×0.35mm。标定用中子辖射场为中国计量科学研究院的中子参考辐射场, 所用中子源为Am-Be源。

2 测定结果 2.1 刻度系数

将经中子源照射一定剂量后的CR-39中子探测器, 用已选择好的最佳蚀刻条件进行蚀刻, 蚀刻后, 经水洗、酸洗、水洗、晾干后, 用光学显微镜观察径迹数目.计数, 可根据(1)式求出刻度系数。

(2)

刻度系数测定结果见表 1

采用表 1的刻度系数的平均值, 乘以样品的径迹密度来计算中子的剂量。

2.2 测量结果的比对

用上述测定的刻度系数来比对样品, 其结果列于表 2。可见测量结果与参考值间的相对误差小于25%。

2.3 最低可探测下限

剂量计可能探测到的中子注量下限, 主要取决于剂量计在化学蚀刻过程中产生的本底径迹和中子注量灵敏度的大小。中子注量灵敏度越高, 本底径迹越低, 则可探测中子注量下限也就越低。从辐射防护角度来看, 规定最小可测量的中子注量定义为:在一定的剂量计测量面积上的径迹数, 等于在同样面积上测得的本底径迹数的两倍标准误差, 即:

式中:K为刻度系数, mSv/tr·cm²; B为本底径迹数, tr/cm²。

当CR-39中子探测器放置时间为3~4个月时, A=0.484 cm², B=50.6 tr/cm², K=11.5×10^-3 mSv/tr·cm², 估算该方法的最低可探测下限为0.16 mSv。

3 讨论

从实验中发现, CR-39中子探测器经中子源照射后, 测定结果与参考值间的相对误差的大小影响刻度系数的大小, 刻度系数的大小影响本底的探测下限。

对未使用的CR-39中子探测器, 最好放人铅室保存, 以免放置时间过长增加探测器的本底计数。