中国辐射卫生  2010, Vol. 19 Issue (4): 396-398  DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2010.04.074

引用本文 

许家昂, 李全太, 陈英民, 李福生, 张远, 宁尚义. 普通铝箔吸收体甄别212Po α粒子的研究[J]. 中国辐射卫生, 2010, 19(4): 396-398. DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2010.04.074.
XU Jia-ang, LI Quan-tai, CHEN Ying-min, et al. Study on Discriminating 212Po α particle by Using Ordinary Aluminum Foil Absorber[J]. Chinese Journal of Radiological Health, 2010, 19(4): 396-398. DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2010.04.074.

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山东省自然科学基金项目(Q2004C04)

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收稿日期：2010-03-24
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普通铝箔吸收体甄别212Po α粒子的研究
许家昂 , 李全太 , 陈英民 , 李福生 , 张远 , 宁尚义     
山东省医学科学院放射医学研究所, 山东 济南 250062
收稿日期：2010-03-24
基金项目：山东省自然科学基金项目(Q2004C04)
作者简介：许家昂(1969~), 男, 山东胶南人, 副研究员, 研究方向:辐射监测与防护.
摘要：目的 探索使用廉价普通铝箔代替专用吸收体甄别212Po 8.78MeVα粒子。方法 使用不同质量厚度的铝箔制作沉积率探测器, 在自制的"222Rn室"和"220Rn室"内暴露相同时间, 经蚀刻后选择合适的用于甄别212Po 8.78MeVα粒子的质量厚度的铝箔, 并与"美国复合材料吸收体"材料进行比较测试。结果 普通商用铝箔甄别不同能量的α粒子存在一定的规律, 自制的"组合铝箔吸收体", 对222Rn/220Rn子体甄别性能优于日本使用的美国吸收体。结论 自制"组合铝箔吸收体"可以用于8.78MeVα粒子的甄别测量。
关键词：普通铝箔    吸收体    甄别    212Po    α粒子    
Study on Discriminating 212Po α particle by Using Ordinary Aluminum Foil Absorber
XU Jia-ang , LI Quan-tai , CHEN Ying-min , et al     
Institute of Radiation Medicine, Shandong Academy of Medicine Sciences, Jinan 250062 China
Abstract: Objective An absorber material of discriminating 212Po 8.78MeV α particle was developed by using ordinary aluminum foil instead of special absorber. Methods Deposition rate detectors with different mass thickness aluminum foil were exposed in the self-made 222Rn Chamber and 220Rn Chamber with the same exposure time.The suitable mass thickness aluminum foil for discriminating 212Po 8.78MeV α particle was selected after CR-39 were etched, and was tested for discriminating 212Po 8.78MeV α particle, which compared with the absorbing composite materials made by the United States. Results Through analysis on these experimental data, the absorbing law of discriminating different energy α particle by using ordinary aluminum foil was obtained.The discriminating performance of the self-made combined aluminum foil absorber for decay products of 222Rn/220Rn is superior to that of the American-made absorbers using in Japan. Conclusion The self-made CAFA can be used for discriminating 8.78MeV α particle determination.
Key words: Ordinary Aluminum Foil    Absorber    Discriminate    212Po    α Particle    

铝箔可以作为甄别不同能量α粒子的吸收体[1], 但国外专门用作吸收体的铝箔价格昂贵, 国内研究试图寻求替代品, 尚不理想[2]。中国是铝箔生产大国, 普通商用铝箔来源广泛。本实验室研究了"222Rn-220Rn混合室"、"222Rn室"和"220Rn室"[3], 选择了四种不同质量厚度的铝箔作为实验材料, 进行了系列的实验, 从而获得了普通铝箔替代专用铝箔作为吸收体甄别不同能量α粒子的方法和途径。

1 实验材料和方法 1.1 实验材料

选择四种质量厚度的铝薄:3.25mg/cm2;3.12mg/cm2;1.89mg/cm2;1.64mg/cm2。采取组合叠加方法, 可得到多种质量厚度的铝薄, 见表 1。

表 1 对四种质量厚度的铝薄进行组合得到68种不同质量厚度的铝薄(mg/cm2)
1.2 实验方法 1.2.1 准备"222Rn室"和"220Rn室"

把"铀镭平衡粉末标准源"放入玻璃干燥器(内放适量干燥剂)内, 做成"222Rn室"; 把钍粉末标准源"放入玻璃干燥器(内放适量干燥剂)内, 做成220Rn室"。

1.2.2 制作沉积率测量装置

研制的"室内环境放射性评价测量盒"结构为"两个测量盒外侧均有一个为沉积率测量装置安装凹槽", 为该测量盒测量220Rn子体沉积率所需的结构, 在自制铝箔组合吸收体下面为CR-39探测器, 收集由222Rn、220Rn及其衰变产生子体发出的α粒子穿过该铝箔吸收体在CR-39表面产生潜径迹。室内222Rn、220Rn及其子体沉积率探测装置见图 1。

图 1 室内222Rn、220Rn及其子体沉积率探测装置示意图
1.2.3 沉积率测量装置

在"222Rn室"、"220Rn室"[3]内暴露在"222Rn室"、"220Rn室"密封300h后, 分别把用系列不同质量厚度的铝薄制成的"沉积率测量装置"分批(每批4个)分别迅速放入"222Rn室"、"220Rn室"内暴露5d。

1.2.4 化学蚀刻

222Rn、220Rn及其子体的α粒子在沉积率探测装置CR-39表面产生潜经迹, 经过化学蚀刻, 即在6.25N的NaOH溶液中, 水浴锅内80℃持续加热5h, 再用蒸馏水把CR-39表面冲洗干净凉干。

1.2.5 计数

使用10×10倍普通光学显微镜进行一定面积计数(使用细胞计数器)。

1.2.6 比较测量 1.2.6.1 "222Rn室"、"220Rn室"内暴露的比较

分别比较相同质量厚度的铝箔组合材料吸收体在"222Rn室"、"220Rn室"暴露后的一定面积的径迹计数, 选取在"222Rn室"内暴露后经迹密度低而在"220Rn室"内径迹密度高的铝箔组合材料吸收体, 在该质量厚度上下再进行细致的比较测试。

1.2.6.2 甄别8.78MeV的α粒子的铝箔组合材料吸收体的比较

根据上述比较测试的最终结果与美国复合材料吸收体进行甄别8.78MeV的α粒子的能力测试。其比较测试同样分别置于"222Rn室"、"220Rn室"暴露5d后进行径迹密度测读。

1.2.6.3 重复测试

为进一步验证实验结果的可靠性, 在第一次实验测试后, 再进行了一次重复实验。

2 实验结果及分析

使用普通商用铝箔, 组合成不同质量厚度的自制铝箔组合吸收体对不同能量α粒子的能量甄别性能进行了系列探索性实验, 下面为用于甄别212Po衰变产生的8.78MeV的α粒子的铝箔组合材料吸收体的实验结果。

2.1 "铝箔组合吸收体"甄别8.78MeV的α粒子的实验规律

使用自制的222Rn小室和220Rn小室, 选择了10种不同质量厚度的"铝箔组合吸收体"(见表 2), 在暴露时间相同的情况下, CR-39蚀刻后的径迹密度见表 2; 不同质量厚度"铝箔组合吸收体"甄别8.78MeV的α粒子的规律趋势见图 2。从图 2可以看出, "铝箔组合吸收体"在质量厚度为11.00mg/cm2时, 222Rn小室内暴露的CR-39径迹密度已降低到水平; 而220Rn小室内暴露的CR-39径迹密度虽已开始下降, 但尚处在较高的水平, 在质量厚度为12.17mg/cm2时已逐步降低到较低的水平。因此, 可以选择自测试的质量厚度为11.00mg/cm2"铝箔组合吸收体"作为甄别212Po衰变产生的8.78MeV的α粒子的铝箔吸收体。从图 2中还可以看出, 质量厚度11.00mg/cm2以上的"铝箔组合吸收体"均可以吸收掉222Rn及其衰变子体的α粒子, 212Po衰变产生的8.78MeV的α粒子随着铝箔组合吸收体"质量厚度的增加, 其穿透率是逐步减少的。因此, 可以使用该规律, 选择普通商用铝箔制作甄别8.78MeV的α粒子的铝箔吸收体。

表 2 不同质量厚度“铝箔组合吸收体”甄别8.78 MeV的α粒子的实验数据

图 2 不同质量厚度“铝箔组合吸收体”甄别8.78 MeV的α粒子的规律
2.2 "铝箔组合吸收体"甄别8.78MeV的α粒子的比较测试

在2006.7.14~2006.7.18进行了第一次实验, 在2006.7.22~2006.7.26进行了第二次复测实验, 实验结果见表 3。从表 3中可以看出:自制"铝箔组合吸收体"能够吸收低于7.69MeV的α粒子, 并能够让8.78MeV的α粒子在CR-39产生相当美国复合材料吸收体的径迹密度, 其对低于8.78MeV的α粒子的吸收性能高于美国复合材料吸收体。

表 3 两种材料吸收体能量甄别性能的比较(Tr/0.16cm2)
3 结论

使用国内生产的多层铝箔组合材料吸收体能够甄别8.78MeV的α粒子, 其能量甄别性能完全可达到美国复合材料吸收体的甄别性能。使用国内价廉的铝薄多层组合材料吸收体可以替代价格昂贵的专用甄别8.78MeV的α粒子特制材料, 方便实验, 节约经费。

参考文献
[1]
肖德涛, 赵桂芝, 肖拥军, 等. 220Rn累积测量的吸收体法及其应用[J]. 核技术, 2005, 9: 688-692. DOI:10.3321/j.issn:0253-3219.2005.09.011
[2]
肖德涛著. 的被动积分测量和剂量估算[M]. 北京: 原子能出版社, 2002.
[3]
许家昂, 陈英民, 张远, 等. 小型222Rn、220Rn室的测试分析[J]. 中国辐射卫生, 2009, 18(2): 218-219.