СЛОВАРЬ ЮНОГО ФИЗИКА

ДЕТЕКТОРЫ ЯДЕРНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Французский физик А. Беккерель открыл радиоактивность, заметив, что соли урана засвечивают фотопластинку. Он обнаружил, что излучение этих солей вызывает свечение люминофоров и разряжает электроскоп .

В дальнейшем способы регистрации ядерных излучений были значительно усовершенствованы и стали основой приборов, измеряющих ядерные излучения. Так, гораздо надежнее электроскопа ионизационная камера . Электроны или альфа-частицы в рабочем объеме камеры, заполненном газом, оставляют след из ионов и электронов — в цепи возникает ток. По его величине можно судить о потоке частиц, проходящих через объем камеры. Так работает дозиметр — прибор для определения дозы радиоактивного облучения на рабочем месте. В импульсной ионизационной камере можно измерить заряд ионов, образующийся при прохождении одной частицы, а по заряду определить и ее энергию.

Газоразрядные счетчики Гейгера— Мюллера (названные по имени немецких физиков X. Гейгера и В. Мюллера) напоминают ионизационную камеру . Но принцип их работы совсем иной. У нитианода силовые линии электрического поля сгущаются. Электрическое поле сильно ускоряет пришедшие сюда электроны, и они сами начинают ионизировать газ, которым наполнена камера, например аргон. Возникает лавина электронов, и в конечном итоге на каждый первичный электрон рождаются тысячи. Величина импульса счетчика Гейгера — Мюллера получается большой по сравнению с импульсом в ионизационной камере, но зато он не определяет энергию частицы. Такой счетчик регистрирует только сам факт прихода импульса.

Полупроводниковые детекторы иногда называют твердотельными ионизационными камерами . Энергия, идущая на образование пары ионов в полупроводниковом материале — кремнии или германии, примерно на порядок меньше, чем в газе: 3 и 30 эВ — характерные значения. Поэтому по точности измерений полупроводниковые детекторы превосходят счетчики других типов.

На эффекте Вавилова — Черепкова основан принцип действия черенковского счетчика. В таком счетчике скорость частицы определяют по характеру свечения прозрачного тела, сквозь которое она проходит. С помощью счетчиков Черенкова был открыт антипротон.

Нейтральные частицы — у-кванты , нейтроны, мезоны, нейтрино регистрируют по рождаемым ими в веществе заряженным частицам. Так, чтобы измерить поток медленных нейтронов, ионизационную камеру или газовый счетчик заполняют гелием 3Не. После захвата нейтрона образуются протон и тритон  по производимой этими частицами (в основном протоном) ионизации и регистрируют появление в счетчике теплового нейтрона. Если стенки ионизационной камеры покрыть ураном, то осколки деления урана нейтронами будут ионизировать газ и тем самым свидетельствовать о прохождении через объем камеры нейтронного потока.

Современный эксперимент характеризуется сложной логикой регистрации частиц. Детекторы подключаются к усилителям импульсов, схемам совпадений, схемам временной задержки. Электрические импульсы, порожденные заряженными частицами, после предварительного усиления и формирования попадают на амплитудные анализаторы — приборы, сортирующие импульсы в зависимости от энергии частиц. Результаты измерений непосредственно во время эксперимента поступают на ЭВМ для непрерывной обработки. В наши дни только с применением сложных технических средств удается проникать в тайны ядерного микромира.