ДЕТЕКТОРЫ ЯДЕРНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ
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 атомными
ядрами и процессов распада нестабильных частиц. Для последней наиболее
сложной группы задач особенно полезны Д. я. и., позволяющие запечатлевать
траектории отдельных частиц -Вильсона камера и её разновидность
диффузионная
камера, пузырьковая камера, искровая камера, ядерные фотографические эмульсии.
Действие
всех Д. я. и. основано на ионизации или возбуждении заряженными частицами
атомов вещества, заполняющего рабочий объём Д. я. и. В случае у-квантов
и нейтронов ионизацию и возбуждение производят вторичные заряженные частицы,
возникающие в результате взаимодействия гамма-квантов или нейтронов с рабочим
веществом детектора (см. Гамма-излучение, Нейтрон).
Т. о., прохождение
всех ядерных частиц через вещество сопровождается образованием свободных
электронов, ионов, возникновением световых вспышек
(сцинтилляций),
а
также химич. и тепловыми эффектами. В результате этого излучения могут
быть зарегистрированы по появлению электрич. сигналов (тока или импульсов
напряжения) на выходе Д. я. и. либо по почернению фотоэмульсии и др. Электрич.
сигналы обычно невелики и требуют усиления (см. Ядерная электроника).
Мерой
интенсивности потока ядерных частиц является сила тока на выходе Д. я.
и., средняя частота следования электрич. импульсов, степень почернения
фотоэмульсии и т. д. Важной характеристикой Д. я. и., регистрирующих отдельные
частицы, является их эффективность - вероятность регистрации частицы при
попадании её в рабочий объём Д. я. и. Эффективность определяется конструкцией
Д. я. и. и свойствами рабочего вещества. Для заряженных частиц (за исключением
очень медленных) она близка к 1; эффективность регистрации нейтронов и
у-квантов обычно меньше 1 и зависит от их энергии. Нередко необходимо,
чтобы Д. я. и. был чувствителен только к частицам одного вида (напр., нейтронный
детектор не должен регистрировать у-кванты).
Простейшим Д. я. и. является ионизационная
камера. Она представляет собой помещённый в герметич. камеру заряженный
электрич. конденсатор, заполненный газом. Если в камеру влетает заряженная
частица, то в электрич. цепи, связанной с электродами камеры, возникает
ток, обусловленный ионизацией атомов 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 виды ядерных излучений, но их конструкция и состав газа зависят от
типа регистрируемого излучения.
При увеличении разности потенциалов между
электродами камеры электроны, возникающие в рабочем объёме камеры, при
своём 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 счётчика, применяемого для измерения
интенсивности потока и энергии частиц и квантов.
В Гейгера - Мюллера счётчике напряжённость
электрич. поля между электродами имеет ещё большую величину, что приводит
к возрастанию ионизационного тока за счёт вторичной ионизации. Амплитуда
импульса на выходе перестаёт быть пропорциональной энергии первичной частицы,
однако эта амплитуда становится весьма большой, что облегчает регистрацию
импульсов. Счётчики Гейгера - Мюллера благодаря простоте конструкции получили
широкое распространение для регистрации а-, В-частиц и у-квантов.
Действие сцинтилляционного детектора основано
на явлении флуоресценции, возникающей при взаимодействии ядерных
частиц со сцинтилляторами -спец. жидкостями, пластмассами, кристаллами,
а также благородными галами. Световая вспышка регистрируется фотоэлектронным
умножителем, преобразующим её в электрич. импульс. Сцинтил-ляционные
Д. я. и. обладают высокой эффективностью для у-квантов и быстродействием.
Амплитуды выходного сигнала пропорциональны энергии, переданной сцинтиллятору
частицей, что позволяет использовать эти детекторы для измерения энергии
ядерных частиц (см. Сцинтилляционный спектрометр). Высокая эффективность
сцинтилляционных Д. я. и. обусловлена тем, что, в отличие от ионизационных
камер, пропорциональных счётчиков и счётчиков Гейгера - Мюллера, рабочее
вещество детектора является плотным и поглощающая способность его примерно
в 103 раз превосходит поглощающую способность газа при давлении
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я