|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Детекторы ядерных излучений | ядерных излучений (далее Д) приборы для регистрации альфа- и бета-частиц, рентгеновского и гамма-излучения, нейтронов, протонов и т.п. Служат для определения состава излучения и измерения его интенсивности (см. также Дозиметрия), измерения спектра энергий частиц, изучения процессов взаимодействия быстрых частиц с ядрами и процессов распада нестабильных частиц. Для последней наиболее сложной группы задач особенно полезны Д, позволяющие запечатлевать траектории отдельных частиц - Вильсона камера и ее разновидность диффузионная камера, пузырьковая камера, искровая камера, ядерные фотографические эмульсии. Действие всех Д основано на ионизации или возбуждении заряженными частицами вещества, заполняющего рабочий объем Д В случае g-квантов и нейтронов ионизацию и возбуждение производят вторичные заряженные частицы, возникающие в результате взаимодействия гамма-квантов или нейтронов с рабочим веществом (см. Гамма-излучение, Нейтрон). Т. о., прохождение всех ядерных частиц через вещество сопровождается образованием свободных электронов, ионов, возникновением световых вспышек (сцинтилляций), а также и тепловыми эффектами. В результате этого излучения могут быть зарегистрированы по появлению электрических сигналов (тока или импульсов напряжения) на выходе Д либо по почернению фотоэмульсии и др. Электрические сигналы обычно невелики и требуют усиления (см. Ядерная электроника). Мерой интенсивности потока ядерных частиц является сила тока на выходе Д, средняя частота следования электрических импульсов, степень почернения фотоэмульсии и т.д.
Важной характеристикой Д, регистрирующих отдельные частицы, является их эффективность - вероятность регистрации частицы при попадании ее в рабочий объем Д Эффективность определяется конструкцией Д и свойствами рабочего вещества. Для заряженных частиц (за исключением очень медленных) она близка к 1; эффективность регистрации нейтронов и g-квантов обычно меньше 1 и зависит от их энергии. Нередко необходимо, чтобы Д был чувствителен только к частицам одного вида (например, нейтронный не должен регистрировать g-кванты).
Простейшим Д является ионизационная камера. Она представляет собой помещенный в герметическую камеру заряженный электрический конденсатор, заполненный газом. Если в камеру влетает заряженная частица, то в электрической цепи, связанной с электродами камеры, возникает ток, обусловленный ионизацией газа; сила тока является мерой интенсивности потока частиц. Камеры используются также и в режиме регистрации импульса напряжения, вызываемого отдельной частицей; величина импульса пропорциональна энергии, потерянной частицей в газе камеры. Ионизационные камеры регистрируют все видыД, но их конструкция и состав газа зависят от типа регистрируемого излучения.
При увеличении разности потенциалов между электродами камеры электроны, возникающие в рабочем объеме камеры, при своем движении к электроду приобретают энергию, достаточную для вторичной ионизации нейтральных молекул газа. Благодаря этому импульс напряжения на выходе возрастает и его легче регистрировать. На описанном принципе основана работа пропорционального счетчика, применяемого для измерения интенсивности потока и энергии частиц и квантов.
В Гейгера - Мюллера счетчике напряженность электрического поля между электродами имеет еще большую величину, что приводит к возрастанию ионизационного тока за счет вторичной ионизации. Амплитуда импульса на выходе перестает быть пропорциональной энергии первичной частицы, однако эта амплитуда становится весьма большой, что облегчает регистрацию импульсов. Счетчики Гейгера - Мюллера благодаря простоте конструкции получили широкое распространение для регистрации a-, b-частиц и g-квантов.
Действие сцинтилляционного основано на явлении флуоресценции, возникающей при взаимодействии ядерных частиц со сцинтилляторами - специальными жидкостями, пластмассами, а также благородными газами. Световая вспышка регистрируется фотоэлектронным умножителем, преобразующим ее в электрический импульс. Сцинтилляционные Д обладают высокой эффективностью для g-квантов и быстродействием. Амплитуды выходного сигнала пропорциональны энергии, переданной сцинтиллятору частицей, что позволяет использовать эти для измерения энергии ядерных частиц (см. Сцинтилляционный спектрометр). Высокая эффективность сцинтилляционных Д обусловлена тем, что, в отличие от ионизационных камер, пропорциональных счетчиков и счетчиков Гейгера - Мюллера, рабочее вещество является плотным и поглощающая способность его примерно в 103 раз превосходит поглощающую способность газа при давлении ~1 атм.
Высокой эффективностью обладает также кристаллический счетчик. Его действие аналогично действию ионизационной камеры. Если в ионизационной камере заряженная частица образует свободные электроны и ионы, то в диэлектрическом (алмаз, сернистый и др.) счетчике возникают электронно-дырочные пары. счетчики применяются сравнительно редко.
Использование в качестве рабочего вещества полупроводниковых (обычно или с примесью лития) позволяет наряду с высокой эффективностью получать очень хорошее энергетическое разрешение, превышающее разрешающую способность сцинтилляционных Д и сравнимое с разрешением, достигаемым в гораздо менее светосильных спектрометрах (см. Бета-спектрометр). Поэтому полупроводниковые Д широко применяются для прецизионных измерений энергетического спектра ядерного излучения (см. Полупроводниковый спектрометр). Некоторые типы полупроводниковых необходимо охлаждать до температур, близких к температуре жидкого
Для измерения энергии очень быстрых частиц находит применение черенковский счетчик, основанный на регистрации Черенкова - Вавилова излучения. Для регистрации быстрых тяжелых ионов, например осколков деления ядер, иногда используют диэлектрические
Лит.: Калашникова В. И., Козодаев М. С., элементарных частиц, М., 1966 (Экспериментальные методы ядерной физики, (ч. 1)); Принципы и методы регистрации элементарных частиц, сост. ред. Л. К. Юан и Цзянь-сюн By, пер. с англ., М., 1963; Иванов В. И., Дозиметрия ионизирующих излучений, М., 1964.
В. П. Парфенова, Н. Н. Делягин.
|
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
