トラックエッチング検出器
荷電粒子が減速して固体で停止すると、粒子が軌道に沿って蓄積するエネルギーにより、材料に永久的な損傷が生じる可能性があります。注意深い顕微鏡検査のもとでさえ、この局所的な損傷の直接の証拠を観察することは困難です。ただし、特定の誘電体材料では、酸または塩基の溶液を使用して材料表面を化学エッチング（侵食）することにより、損傷したトラックの存在を明らかにすることができます。過去のある時点で荷電粒子が表面を照射した場合、それぞれが表面から始まり、粒子の範囲に等しい深さまで延びる損傷した物質の痕跡を残します。選択した材料では、このトラックに沿った化学エッチング速度は、損傷を受けていない表面のエッチング速度よりも高速です。したがって、エッチングが進むにつれて、各トラックの位置にピットが形成される。数時間以内に、これらのピットは十分に大きくなり、低倍率の顕微鏡で直接見ることができます。単位面積あたりのこれらのピットの数の測定値は、表面がさらされた粒子フラックスの測定値です。
エッチング速度がピットを作成するのに十分である前に必要なトラックに沿った最小の損傷密度があります。損傷の密度は粒子のdE / dxと相関しているため、最も重い荷電粒子で最も高くなります。どの材料でも、ピットが発生する前に、dE / dxの特定の最小値が必要です。例えば、鉱物雲母では、10または20原子質量単位以上の高エネルギー重イオンからのみピットが観察されます。多くの一般的なプラスチック材料はより感度が高く、ヘリウム（アルファ粒子）などの低質量イオン用のエッチピットを開発します。硝酸セルロースなどの一部の特に敏感なプラスチックは、重い荷電粒子への損傷が最も少ないプロトンに対してもピットを発生させます。高速電子の低dE / dxトラック用のピットを生成する材料は発見されていません。このしきい値動作により、このような検出器はベータ粒子やガンマ線に対して完全に鈍感になります。この耐性は、重い荷電粒子の弱いフラックスがガンマ線のより強いバックグラウンドの存在下で記録されるいくつかのアプリケーションで利用できます。たとえば、ラドンガスの崩壊によって生成されるアルファ粒子とその娘製品の多くの環境測定は、プラスチックトラックエッチングフィルムを使用して行われます。これらの状況下では、ガンマ線が遍在する背景が他の多くのタイプの検出器の応答を支配します。いくつかの材料では、損傷トラックが無期限に材料内に残ることが示され、ピットは露光後何年もエッチングされる可能性があります。ただし、エッチング特性は、光や高温への曝露によって影響を受ける可能性があるため、損傷したトラックの色あせを防ぐために、曝露したサンプルを長期間保管する場合は注意が必要です。
自動化された方法は、適切な光学分析ソフトウェアを備えたコンピューターに接続された顕微鏡ステージを使用してエッチピット密度を測定するために開発されました。これらのシステムは、サンプル表面のスクラッチなどの「アーチファクト」に対してある程度の識別が可能であり、単位面積あたりのトラック数のかなり正確な測定を提供できます。別の技術は、比較的薄いプラスチックフィルムを組み込んでおり、トラックがフィルム全体に完全にエッチングされて小さな穴が形成されます。次に、一連の高電圧電極間でフィルムをゆっくり通過させ、穴が通過するときに発生するスパークを電子的にカウントすることにより、これらの穴を自動的にカウントできます。
中性子放射化フォイル
数MeV以下の放射エネルギーの場合、荷電粒子と高速電子は吸収体材料で核反応を引き起こしません。数MeV未満のエネルギーを持つガンマ線も、核との反応を容易に引き起こしません。したがって、ほぼすべての物質がこれらの形態の放射線に衝突した場合、核は影響を受けず、照射された物質に放射能が誘導されません。
一般的な放射線の形態の中でも、中性子はこの一般的な行動の例外です。中性子は電荷を持たないため、低エネルギーの中性子でも原子核と容易に相互作用し、幅広い核反応を引き起こす可能性があります。これらの反応の多くは放射性生成物をもたらし、その存在は従来の検出器を使用して後で測定され、崩壊で放出された放射線を感知します。たとえば、多くのタイプの核は中性子を吸収して放射性核を生成します。この物質のサンプルが中性子に曝されている間、放射性核の集団が蓄積します。中性子被曝からサンプルを取り除くと、母集団は所定の半減期で減衰します。ほとんどの場合、この崩壊ではある種の放射線が放出されます。多くの場合、ベータ粒子またはガンマ線、あるいはその両方です。これらは、次に説明するアクティブ検出方法の1つを使用してカウントできます。これは誘導された放射能のレベルに関連している可能性があるため、サンプルが曝された中性子束の強度は、この放射能測定から推定できます。かなり正確な測定を可能にするのに十分な放射能を誘導するために、比較的強い中性子束が必要です。したがって、活性化フォイルは、原子炉、加速器、または他の中性子の強力な源の周りの中性子場を測定する技術として頻繁に使用されます。
銀、インジウム、金などの材料は低速中性子の測定に一般的に使用されますが、鉄、マグネシウム、アルミニウムは高速中性子測定の可能な選択肢です。これらの場合、誘発された活動の半減期は数分から数日の範囲です。可能な限り最大に近づく放射性核の集団を構築するために、誘発された放射能の半減期は、中性子束への曝露時間よりも短くなければなりません。同時に、半減期は、サンプルが中性子場から取り出された後の放射能の簡便なカウントを可能にするのに十分な長さでなければなりません。
