USING ARGON AND HELIUM COLD PLASMA POWER IN ETCHING THE NUCLEAR TRACK DETECTOR CR-39

Abstract

ABSTRACT

In this study, we investigated the effect of cold plasma power on the number of tracks in the nuclear track detector CR-39 when it etched. The CR-39 detectors exposed to alpha particles emitted from 241Am source with activity of 1μci for 5min., and then etched in a cold plasma etching system. The plasma power was 7W, Voltage: 10kV, Frequency: 10kHz, Gas Flow Rate: 4lt/min, Working Distance: 1-2cm, Parameters given above are the same for both gases (Argon and Helium). The number of tracks analyzed using an optical microscope. Our results showed that the plasma power significantly affected the number of tracks for both gases. The number of tracks increased with increasing plasma power. We also found that the optimal conditions for Argon gas obtaining a high track density (3944.773 tracks/mm2) at time 40 min for a distance 3mm. Optimal conditions for Helium gas obtaining a high track density (6081.525tracks/mm2) at time 40 min. for a distance 3mm. The results show that the track density increases with increasing exposure time to the plasma until we get the maximum then decreases, and track density increases with decreasing the distance between plasma and the detector. Results are important for optimizing the cold plasma etching process of CR-39 detectors for various nuclear applications.

ÖZET

Bu çalışmada, soğuk plazma gücünün CR-39 nükleer iz detektörü aşındırıldığında iz sayısı üzerindeki etkisini araştırdık. CR-39 dedektörleri, 5dakika boyunca 1μci aktiviteyle 241Am kaynağından yayılan alfa parçacıklarına maruz bırakıldı ve daha sonra soğuk bir plazma aşındırma sisteminde kazındı.

Plazma çalışma parametreleri olarak gücü 7W, Voltaj: 10kV, Frekans: 10kHz, Gaz Akış Hızı:4lt/dk, Çalışma Mesafesi:1-2cm değerlerine sabitlendi. Yukarıda verilen parametreler her iki gaz (Argon ve Helyum) için aynıdır. Optik mikroskop kullanılarak iz sayısı analiz edildi. Sonuçlarımızda plazma gücünün her iki gaz için de iz sayısını önemli ölçüde etkilediğini gösterdi. Plazma gücünün artmasıyla birlikte iz sayısı da arttı. Ayrıca Argon gazı için en uygun koşulların 3 mm'lik bir mesafe için 40 dakikada yüksek bir iz yoğunluğu (3944.773 iz/mm2) elde ettiğini bulduk. 40 dakikada yüksek bir iz yoğunluğu (6081.525 iz/mm2) elde eden Argon gazı için en uygun koşulun 3 mm'lik çalışma mesafesi için olduğuna karar verdik. Sonuçlar, maksimuma ulaşana kadar plazmaya maruz kalma süresinin artmasıyla iz yoğunluğunun arttığını, ardından azaldığını ve plazma ile dedektör arasındaki mesafenin azalmasıyla iz yoğunluğunun arttığını göstermektedir. Sonuçlar, çeşitli nükleer uygulamalar için CR-39 dedektörlerinin soğuk plazma aşındırma işleminin optimize edilmesi açısından önemlidir.