电离辐射剂量与防护

1、精选课件1电离辐射剂量与防护肖德涛辐射防护和环境保护工学博士南 华 大 学 教 授 、 博 士 生 导 师精选课件2第二讲 固体核径迹探测器TLD（Solid State Nuclear Track Detector ） 一、辐射损伤机制（一、辐射损伤机制（Principle of radioactive damage 1.径迹的形成、放大与观测 重带电粒子（高LET） 作用固体绝缘材料粒子穿行路径上产生辐射损伤留下的损伤痕迹潜伏径迹(放大)蚀刻处理蚀刻径迹用STIM和 光 学显 微 镜来测读精选课件3 2.辐射损伤重粒子作用于矿物和无机玻璃（离子爆炸模型） a.释放电子后形成圆柱形正电荷区域

2、；释放电子后形成圆柱形正电荷区域； b.正离子间相互排斥作用引起了晶格原子位移；正离子间相互排斥作用引起了晶格原子位移； c.损伤区域更易受蚀刻剂的腐蚀。损伤区域更易受蚀刻剂的腐蚀。重离子作用于有机材料 a.分子链受照断裂，形成新的产物，它们对蚀刻剂非分子链受照断裂，形成新的产物，它们对蚀刻剂非常敏感；常敏感； b.损伤痕迹对蚀刻剂敏感区域较大，有较高的径迹检损伤痕迹对蚀刻剂敏感区域较大，有较高的径迹检测灵敏度。测灵敏度。 精选课件43.伏径迹的稳定性 与作为探测器的材料的软化或熔化温度有关； 辐射损伤修复（潜伏径迹退火）。二、化学蚀刻（二、化学蚀刻（Chemical etching）对于无机

3、绝缘材料：强酸（HF）对于有机绝缘材料：强碱（KOHNaOH） 精选课件5kTEttteWVkTEbbbeWV定义：蚀刻比定义：蚀刻比 btVVR 定义：径迹可以被探测的临界入射角为定义：径迹可以被探测的临界入射角为c为满足为满足 Vtcosc=Vb的角，即的角，即c=arcos(1/R) 精选课件6 对于高能重带电粒子，其初始对于高能重带电粒子，其初始LET较小，只有当粒子较小，只有当粒子在径迹探测器内穿过一段路径在径迹探测器内穿过一段路径xc之后的剩余径迹才可能在之后的剩余径迹才可能在蚀刻剂作用下变为蚀刻径迹，即只有通过体腐蚀的作用将蚀刻剂作用下变为蚀刻径迹，即只有通过体腐蚀的作用将固体径

4、迹探测器表面厚度固体径迹探测器表面厚度h腐蚀掉之后，剩余的潜伏径迹腐蚀掉之后，剩余的潜伏径迹才能被蚀刻。才能被蚀刻。 故对于给定的故对于给定的h值，潜伏径迹能够通过蚀刻放大至可值，潜伏径迹能够通过蚀刻放大至可观测尺度的条件为：观测尺度的条件为： tbcVVxharccosarccos精选课件7三、电化学蚀刻（三、电化学蚀刻（Electrochemical etching） 1.蚀刻装置蚀刻装置 2.ECE形成蚀刻径迹的形状：树状径迹形成蚀刻径迹的形状：树状径迹 3.探测灵敏度与蚀刻方式之间的关系探测灵敏度与蚀刻方式之间的关系四、预蚀刻和退火四、预蚀刻和退火 目的：目的：减小测量下限，提高探测灵敏度减小测量下限，提高探测灵敏度五、径迹计数五、径迹计数 1.光学显微测读：光学显微测读：人工和自动人工和自动 2.STM和和AFM自动测读自动测读 3.火花计数器自动测读火花计数器自动测读 注：人工测读更准确。注：人工测读更准确。精选课件81.中子剂量测量：中子剂量测量：快中子（利用裂变反应、快中子（利用裂变反应、 （n、 p）反应）和热中子（利用（）反应）和热中子（利用（n,）反）反 应）；应）； 氡及其子体测量氡及其子体测量2.能量响应能量响应3.角响应及改善措施角响