بخشی از مقاله
چکیده -
آشکار سازهاي LR- 115 یک آشکار ساز ردپاي هسته اي براي ثبت رد پاي ذرات آلفا و پروتون می باشد که از 12 میکرون نیترات سلولز بر زیر لایه اي به ضخامت 100 میکرون پلی استر تشکیل شده است. دراین مقاله با به کارگیري لیزر اگزایمر ArF درخط 193 nm با استفاده از اپتیک مناسب روزنه هایی برنیترات سلولز درابعاد میکرونی ایجادکرده ایم. ازسوي دیگر و با استفاده از پرتو دهی نمونه ها با ذرات آلفا درانرژي هاي معین ردپاهایی با قطر 6 تا18 میکرون تولید کرده ایم.روزنه هاي میکرونی تولیدشده به دو روش لیزري و هسته اي را می توان براي مطالعه پراش بکار گرفت.
کلید واژه- اگزایمرلیزر- ذرات آلفا-حفره میکرونی- نیترات سلولز
شاخه اي ازعلم ردپاي هستهاي در جامدات به پژوهش و ساخت صافیهاي غشایی - - membrane filter می پردازد . این صافیها در آزمایشهاي خون, جدا سازي باکتریها ازیک محلول, تحلیل آلودگی هوا و کنترل مواد غذایی کاربرد دارد . ویژگی این فیلترها آن است که روزنه هایی دایروي با قطر هاي یکسان دارند که معمولاً قطر روزنه ها ازچند ده میکرون تا دهم میکرون است. این روزنه ها ازردپاي ذرات آلفا ساطع شده از چشمه هاي پلونیومPo و آمرسیوم Am بر پلیمر و فرآیند خورش شیمیایی مناسب حاصل می شوند. امروزه با استفاده از پرتوهاي یونی, پر انرژي میتوان روزنه هایی در حد نانومتر بوجودآوردکه می توان ازروش خورش شیمیائی در یک زمان معین قطرردپارابه میزان موردنیاز درحدمیکرون افزایش داد. [1] پلاستیک ها حساس ترین آشکارسازهاي ردپاي هسته اي شناخته شده می باشند . زیرا بعضی از آنها می تواند ذرات با Z کم تا پروتون را ثبت کند. متداولترین آشکار سازها عبارتند از : CR-39 پلی کربنات و نیترات هاي سلولز میباشند. نیترات سلولز راندمان بالایی براي ثبت طیف وسیعی ازدراتِآلفا و نوترون رادارامیباشد.[2-4]
تپ هاي فرابنفش لیزري درچگالی توان بزرگتر از1MW/cm2 و پهناي FWHM نانو ثانیه توسط لیزرهاي اگزایمر تولید می شوند که قادرند سبب خورش سطح پلیمر و پرتاب انفجاري محصولات تجزیه شده با سرعت مافوق صوت گردند که به نور کندگی که یک فرآیند غیر گرمایی است، منجر میشود. الگوي کندگی به نوبه خود با پارامترهاي فضایی باریکه لیزر تعریف می شود. مزایاي آن عبارتند از دقت زیاد فرآیند خورش، تکرار پذیري بسیار خوب و عدم تخریب گرمایی درنواحی مجاور منطقه پرتودهی، گرچه درنرخ تکرار بالا شاریدگی زیاد تخریب هاي گرمایی نیز روي سطح پلیمر ظاهر می گردد. [5] دراین مقاله با بکارگیري لیزر اگزایمر درخط 193 nm با استفاده از اپتیک مناسب روزنه هاي درابعاد100 تا 800
میکرون ایجاد کرده ایم. آشکار ساز نیترات سلولز LR-115 یک آشکارساز رد پاي هستهاي براي ثبت ردپاهاي ذرات آلفا و نوترون می باشد که از یک لایه نازك به ضخامت 12 میکرون از نیترات سلولز روي زیرلایه اي یکصد میکرونی از پلی استر تشکیل شده است. با پرتو دهی نمونه ها با ذرات آلفا باانرژي هاي معین ردپاهایی با قطر 6 تا18 میکرون تولید کرده ایم که این رد پاها را می توان براي مطالعه الگوي پراش بکار گرفت. ابتدا دو دسته از آشکار سازنیترات سلولزبه ابعاد 3 × 3cm2 تهیه شد هر دسته شامل 40 عدد آشکار ساز می باشد. لیزر مورد استفاده لیزرآگزایمرلامبدا فیزیک LPX 210 می باشد. انرژي تپ لیزربااستفاده ازژولمتر Coherent-Field Masterو هد LM-P10 اندازه گیري شده و پهناي زمانی تپ لیزر با استفاده ازاسیلوسکوپ تکترونیکس 400MHzو آشکار ساز 15nsec PIN تعیین گردید .
ابتدا نمونه هاي دسته اول با لیز ر ArF در دزهاي فرابنفش با تپهایی در بازه انرژي 100mJ تا 500 mJ پرتو دهی شده و تعداد تپ موردنیاز براي برداشتن لایه نیترات سلولز تعیین گردید . پروفیل فضایی باریکه لیزر2.5cm×1cm بوده است. چشمه ذرات آلفا Am پولکی شکل با پرتوزایی - 57700 - APM و موازيساز برنزي در ارتفاعهاي مختلف8mm-45mm و قطر 8mm به منظور کاهش پهناي انرژي ذرات آلفا و تغییر انرژي ذرات فرودي برآشکار ساز با تکنیک روش مسافت پرواز ذره درهوا استفاده شده است . انرژي متناظر با فاصله این چشمه و آشکار ساز با استفاده از طیف سنج ذرات آلفا ازنوع سد سطحی سیلیکونی مدل LPI 450 تعیین گردید که درجدول 1 انرژي متناظر با فاصله در دماي 27 آورده شده است .
آشکارسازها با ذرات آلفا با انرژي معین مطابق جدول 1 در شار زمان ثابت پرتو دهی شدند. با بکارگیري آشکار ساز نیترات سلولزدر مقابل ذرات آلفا در انرژي هاي مختلف واعمال خورش شیمیایی با بکار گیري محلول خورش 2/5NaOH نرمال در دماي 60 درجه سانتیگراد و زمانهاي خورش مختلف انجام گردید. براي تعیین زمان خورش بهینه ،زمان خورش از5 دقیقه تا 145دقیقه مطالعه گردید و در شکل - 1 - بیشینه قطرمیانگین تقریبا18 میکرون که به ازاي انرژي2.5MeV در زمان خورش 145 دقیقه بدست آمده است شکل - - 2 .میکروگراف مربوط روزنه هایی که توسط ردپاهاي ذرات آلفا2.5MeV در LR-115 بعد از فرایند خورش شیمیایی به مدت145 را نشان میدهد. لایه نیترات سلولز و زیر لایه پلی استر با استفاده از XRD نیز مطالعه شدو مشخص گردید که در نیترات سلولز فاز بلوري غالب بوده و زیر لایه به صورت آمورف میباشد - شکل . - 3
