固体径迹火花自动计数器效率刻度

固体径迹探测器在原子核物理、反应堆物理以及辐射测量中已得到广泛的应用[123]。目前,使用CR239探测器广泛用于测量α粒子、中子剂量、中子能谱等。为了测量弱中子的铀材料绝对裂变率,研制了固体径迹火花自动计数器,以10μm聚酯膜做为记录裂变碎片的信号膜,经蚀刻后,用火花计数方法测量信号膜上记录的碎片数。由于固体径迹火花自动计数器是全面积扫描,本底很小,计数裂变碎片的灵敏度高,并可长期累积照射,是测量弱中子裂变率的一种可行方法,但必须对固体径迹火花自动计数器计数裂变碎片的效率进行刻度,必须预先测出信号膜厚度和蚀刻厚度的编号对裂变碎片计数影响的修正因子,并要求火花自动计数器的使用条件(照射条件、蚀刻条件、计数条件)保持一致。

用固体径迹火花自动计数器绝对测量裂变率目前还没有见有关报道。我们刻度出装置探测器计数裂变碎片的效率,又测出了信号膜厚度和蚀刻厚度变化对火花计数影响的修正因子P和Q值后,认为用它测量绝对裂变率是可行的,并在中子学宏观参数实验中得到了满意的应用。

1　效率刻度原理

中子穿过实验装置中的吸收材料后打在铀转换靶上,与铀反应产生裂变碎片。裂变碎片在聚酯膜上产生潜伏径迹,径迹经过蚀刻和预放电后,再在火花自动计数器上进行放电计数。放电时,信号膜与镀铝膜合在一起,放在电极上。当加上放电电压时,有径迹的地方便会被击穿,而在镀铝膜上相应位置上会产生一个小孔。每产生一个小孔,便会有一个电脉冲计数产生并被定标器记录。每片信号膜的放电计数正比于裂变碎片数。要刻度固体径迹火花自动计数器计数裂变碎片的效率,就是得到火花放电计数与测量点实际裂变碎片的比值,即:

式中:F为裂变反应的绝对裂变碎片数,由裂变室测量得到;F径为火花计数器测得的径迹计数。

由式(1)知,刻度计数裂变碎片的效率,就是测量式(1)中的F径和F。效率刻度的照射布置见图1。图中,中子经过5cm厚的铁,经非弹性散射慢化成铁谱中子,使弹性散射截面变大,然后进入聚乙烯中使部分中子慢化成热中子,穿出慢化体的低能中子和热中子轰击235U镀片,235U裂变产生的裂变碎片在信号膜上留下潜伏径迹。与此同时,轰击信号膜的中子在裂变室中产生的裂变碎片信号也被测出。测到的裂变碎片总数经235U镀片镀层厚度归一、阈损失修正、裂变室0.5mm厚结构材料影响的修正、裂变碎片自吸收修正、本底修正后得到总的绝对裂变碎片数(总的绝对裂变反应数)F。停止照射后,将带有潜伏径迹的信号膜进行蚀刻和预放电后,进行火花计数,得到F径,由式(1)给出η值。在绝对裂变率测量中使用此刻度效率时,必须保证蚀刻、计数和效率刻度时条件一致。