Dépendance énergétique des matériaux plastiques comme détecteurs solides de traces pour les neutrons rapides

¹ Laboratoire de Dosimétrie Radiologique, Académie des Sciences de Na Truhlarce 39/29, 18086 Praha 8, Tchécoslovaquie.

Résumé

Nous avons étudié la détection des neutrons rapides au moyen des réactions neutroniques sur les noyaux constituant les matériaux plastiques utilisables comme détecteurs solides de traces.

Nous avons calculé le nombre de particules chargées lourdes ([math]) dont les traces peuvent être développées et qui sont produites lors des réactions neutroniques dans des matériaux tels que le polycarbonate et les nitrate, triacétate et acétobutyrate de cellulose. Nous avons adopté plusieurs critères de développement de la trace d’une particule.

Nous avons étudié l’influence des conditions expérimentales choisies et nous avons montré que celles-ci sont très importantes. En particulier nous avons observé que l’attaque chimique par certaines solutions donne des sensibilités nettement supérieures à celles obtenues à l’aide de la soude en solution aqueuse.

La comparaison des valeurs expérimentales avec le calcul théorique a montré que les traces des noyaux de recul ainsi que celles des particules alpha créées sont décelables si leur énergie dépasse environ 0,2 MeV.

Quant à l’application dosimétrique, les détecteurs étudiés devraient avoir une dépendance énergétique assez faible dans la région comprise entre 1,3 et 14 MeV. La sensibilité dans cette région est, dans nos conditions expérimentales, de l’ordre de 10⁴ trace.cm^-2.rad^-1, lorsque le développement correspond à une attaque de la surface du matériau de 20 µm.

Abstract

The detection of fast neutrons by the registration of recoil nuclei in plastic solid state track detectors was studied.

The number of heavy charged particles ([math]) formed by the interactions of fast neutrons in plastics (polycarbonate, cellulose triacetate, acetobutyrate and nitrate) where their tracks are etchable were calculated for several assumptions as regard the etchability of tracks.

The influence of etching conditions was studied ; it was very important, particularly, in our experimental conditions, we observed that the sensitivity was lower for NaOH solutions than for some other solutions.

The comparison of the experimental and theoretical results showed that the tracks of alpha particles as well as recoil nuclei were etchable if their energy was higher than about 0.2 MeV.

As for dosimetric applications, the detectors studied should be energetically independent for neutrons of energy between 1.3 and 14 MeV ; in our experimental conditions the sensitivity in the region was 10⁴ track.cm^-2.rad^-1 for a surface removal h = 20 µ.m.