No Image

Детекторы с трековой травлением

50 просмотров
04 декабря 2023

Когда заряженная частица замедляется и останавливается в твердом теле, энергия, которую она отдает на своем пути, может вызвать необратимые повреждения в материале. Прямые свидетельства этого локального повреждения трудно обнаружить даже при тщательном микроскопическом исследовании. Однако в некоторых диэлектрических материалах наличие поврежденного трека может быть обнаружено путем химического травления (эрозии) поверхности материала с помощью раствора кислоты или основания. Если в прошлом заряженные частицы облучали поверхность, то каждая из них оставляет след из поврежденного материала, который начинается на поверхности и простирается на глубину, равную радиусу действия частицы. В выбранных материалах скорость химического травления вдоль этого следа выше, чем скорость травления неповрежденной поверхности. Поэтому по мере травления в месте каждой дорожки образуется ямка. В течение нескольких часов эти ямки могут стать достаточно большими, чтобы их можно было увидеть непосредственно под маломощным микроскопом. Измерение количества этих ямок на единицу площади позволяет определить поток частиц, которому подверглась поверхность.

Существует минимальная плотность повреждений вдоль трека, необходимая для того, чтобы скорость травления была достаточной для образования ямы. Поскольку плотность повреждений коррелирует с dE/dx частицы, она наиболее высока для самых тяжелых заряженных частиц. В любом материале для образования ям требуется определенное минимальное значение dE/dx. Например, в минерале слюде ямки наблюдаются только от энергичных тяжелых ионов с массой 10 или 20 атомных единиц массы или больше. Многие обычные пластиковые материалы более чувствительны и образуют ямки при травлении маломассивными ионами, такими как гелий (альфа-частицы). Некоторые особо чувствительные пластики, такие как нитрат целлюлозы, образуют ямки даже от протонов, которые являются наименее разрушительными из тяжелых заряженных частиц. Не найдено ни одного материала, который бы образовывал ямы для треков быстрых электронов с низким dE/dx. Такое пороговое поведение делает такие детекторы абсолютно нечувствительными к бета-частицам и гамма-лучам. Эта невосприимчивость может быть использована в некоторых приложениях, где необходимо регистрировать слабые потоки тяжелых заряженных частиц в присутствии более интенсивного фона гамма-излучения. Например, многие экологические измерения альфа-частиц, образующихся при распаде газа радона и его дочерних продуктов, проводятся с использованием пластиковой пленки для травления. В таких условиях фон от вездесущего гамма-излучения будет доминировать над реакцией многих других типов детекторов. Было показано, что в некоторых материалах трек повреждения остается

Были разработаны автоматизированные методы измерения плотности ямок травления с помощью штативов микроскопов, соединенных с компьютерами с соответствующим программным обеспечением для оптического анализа. Эти системы способны в определенной степени отделить «артефакты», такие как царапины на поверхности образца, и могут обеспечить достаточно точное измерение количества треков на единицу площади. Другой метод предусматривает использование относительно тонких пластиковых пленок, в которых треки вытравливаются полностью через пленку, образуя небольшие отверстия. Эти отверстия можно автоматически подсчитать, медленно пропуская пленку между высоковольтными электродами и электронно подсчитывая искры, возникающие при прохождении отверстия.

Комментировать
50 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Технологии
0 комментариев
No Image Технологии
0 комментариев
No Image Технологии
0 комментариев
No Image Технологии
0 комментариев