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固体径迹探测器
2010-04-16 | 浏览次数:|【

当核粒子穿过绝缘体时,造成一定密度的辐射损伤,经适当处理,形成可观测的径迹,这种用绝缘体记录粒子径迹的探测器称为固体径迹探测器(solid state nuclear track detector)。由于最早期的核径迹探测器云雾室体积大,云雾径迹保留时间短,要拍照才能留下离子径迹,使用很不方便,后来逐渐被固体径迹探测器所代替。

  

固体径迹探测器是20世纪60年代发展起来的,材料包括云母﹑石英及各种矿物晶体;玻璃﹑陶瓷等非晶体;聚碳酸酯﹑硝酸纤维﹑醋酸纤维﹑聚酯等聚合物塑料。当高能核粒子穿过时,在粒子经过的路径上留下一条狭窄的损伤通道径迹,这种径迹虽然无法用显微镜和电子显微镜直接观测到,但由于径迹处的高分子链被破坏,形成很多自由基,其化学活性很高,很容易被化学试剂腐蚀,形成微孔,这种微孔则可以通过显微镜观察到。在一定的蚀刻条件下,用显微镜观察和测量微孔的大小和长度,就可以测量核粒子的质量、能量、方向。带电粒子穿过某种物质的过程称为照射,化学试剂腐蚀核径迹过程称为蚀刻。高分子聚合物中的核径迹经过适当的处理和化学蚀刻后,核径迹便形成一条圆柱型的孔道。

  

固体径迹探测器具有明显的阈特性﹐只有当入射粒子在探测器中产生的辐射损伤密度(相应于沿粒子轨迹上单位长度被电离或激发的原子的个数)大于某一阈值时﹐才能蚀刻出径迹。这一阈值与探测器材料和蚀刻剂的性质有关﹐与入射粒子的种类无关﹐不同材料有不同阈值。无机固体具有较高阈值﹐只能记录较重的粒子。塑料具有较低阈值﹐可以记录较轻的重带电粒子。β﹑γ和 X射线在各种固体径迹探测器中的辐射损伤密度都低于其阈值﹐不能产生径迹。利用这种阈特性﹐可以在同时有β﹑γ﹑X 射线及较轻粒子的场合无干扰地记录所需要的重带电粒子。固体径迹探测器利用同一径迹上不同位置的辐射损伤物质与蚀刻剂反应速度的不同来分辨粒子,确定粒子的电荷数﹑质量数和能量,其电荷分辨率﹐对轻原子核来说不如核乳胶高﹔但对重原子核来说﹐要好于核乳胶。固体径迹探测器还具有能克服强本底干扰﹐能保存古代产生的重带电粒子径迹﹐位置灵敏和材料普遍等优点。正因为固体径迹探测器灵敏度高,探测径迹小,稳定性好,可探测质子﹑α 粒子﹑重离子﹑裂变碎片和宇宙线中的原子核等,已在各个研究领域中广泛应用。我国神舟号飞船上均载有固体径迹探测器,用于对轨道空间的各种带电粒子进行监测。

  

(新葡萄娱乐在线网站科技处制作 资料来自中国大百科全书等)


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