Трековые детекторы

Трековыми детекторами называют устройства, позволяющие увидеть следы движения заряженных частиц (треки). Это могут быть капельки жидкости (камера Bильсона), пузырьки в жидкости (пузырьковая камера), электрические пробои в местах, где прошла частица (искровая камера), центры проявления (ядерные фотоэмульсии), следы структурных повреждений (стекла, диэлектрики). Для определения характеристик частиц трековые приборы часто помещают во внешнее магнитное поле.

Из перечисленных трековых детекторов наибольшее применение в ядерной физике средних энергий и ядерной энергетике получили два последних. Ядерные фотоэмульсии нашли широкое применение в дозиметрии.

Ядерные эмульсии состоят из кристаллов (зерен) бромистого серебра (AgBr), распределенных в желатине. Облученные зерна, содержащие в себе центры скрытого изображения, проявляются при химической обработке (проявлении) значительно быстрее, чем необлученные, на чем и основана регистрация излучений.

Ядерные эмульсии характеризуют порогом чувствительности – средней энергией, которую необходимо передать зерну, чтобы создать в нем центр скрытого изображения. В зависимости от типа эмульсии эта величина равна 0,2 ÷ 20 кэВ. От обычной фотографической эмульсии ядерная эмульсия отличается высокой плотностью зерен и большой толщиной (до 1000 мкм).

Идентифицировать частицы излучения и определять их энергию можно по плотности проявленных зерен в треке, по длине трека, по следам вторичных электронов (δ -электронов), по искривлению треков в магнитном поле.

Регистрация следов повреждений. В твердых диэлектриках вдоль траектории движения заряженных частиц с большой массой и кинетической энергией возникают треки - структурные изменения, состоящие из смещенных атомов. Механизм образования трека заключается в расталкивании кулоновскими силами положительных ионов кристаллической решетки. Длина трека составляет примерно 10^-1 мкм, а диаметр 10^-2 мкм. После проявления треки увеличиваются в размере и их можно наблюдать в микроскоп. Проявление возможно потому, что скорость химического травления в местах структурных изменений происходит быстрее, чем в не поврежденных областях. Например, треки в слюде проявляют травлением во фтористо-водородной кислоте.

Чувствительность трековых детекторов зависит от величины удельных потерь энергии заряженной частицей. Пороговое значения удельных потерь энергии, необходимое для образования трека, меняются в пределах (2 ÷ 20) МэВ /(г·см ²). При этом, чем больше масса заряженной частицы, тем легче она образует трек при прочих равных условиях. Треки могут сохраняться неограниченно долго.

Диэлектрический детектор со слоем делящегося вещества позволяет успешно регистрировать нейтроны по осколкам деления на фоне α - и γ -излучений. Такие детекторы оказались очень удобными в нейтронной дозиметрии из-за их нечувствительности к γ -квантам и β -излучению. Детекторы с твердым высокотемпературным диэлектриком (например, кварцем) со слоем делящегося вещества можно использовать для измерения распределения числа делений, а, следовательно, и распределения плотности потока нейтронов в активной зоне реактора.

Дата добавления: 2015-07-08