Ανιχνευτές ανίχνευσης
Όταν ένα φορτισμένο σωματίδιο επιβραδύνεται και σταματά σε ένα στερεό, η ενέργεια που εναποτίθεται κατά μήκος της τροχιάς του μπορεί να προκαλέσει μόνιμη ζημιά στο υλικό. Είναι δύσκολο να παρατηρηθεί η άμεση απόδειξη αυτής της τοπικής βλάβης, ακόμη και υπό προσεκτική μικροσκοπική εξέταση. Σε ορισμένα διηλεκτρικά υλικά, ωστόσο, η παρουσία του κατεστραμμένου ίχνους μπορεί να αποκαλυφθεί μέσω χημικής χάραξης (διάβρωση) της επιφάνειας του υλικού χρησιμοποιώντας ένα διάλυμα οξέος ή βάσης. Εάν τα φορτισμένα σωματίδια έχουν ακτινοβολήσει την επιφάνεια κάποια στιγμή στο παρελθόν, τότε κάθε ένα αφήνει ένα ίχνος κατεστραμμένου υλικού που ξεκινά από την επιφάνεια και εκτείνεται σε βάθος ίσο με το εύρος του σωματιδίου. Στα υλικά επιλογής, ο ρυθμός χημικής χάραξης κατά μήκος αυτής της τροχιάς είναι υψηλότερος από τον ρυθμό χάραξης της άθικτης επιφάνειας. Επομένως, καθώς η χάραξη προχωρά, σχηματίζεται ένα λάκκο στη θέση κάθε τροχιάς. Μέσα σε λίγες ώρες, αυτά τα λάκκα μπορούν να γίνουν αρκετά μεγάλα έτσι ώστε να μπορούν να φανούν απευθείας κάτω από ένα μικροσκόπιο χαμηλής ισχύος. Η μέτρηση του αριθμού αυτών των κοιλωμάτων ανά μονάδα επιφάνειας είναι τότε ένα μέτρο της ροής σωματιδίων στο οποίο έχει εκτεθεί η επιφάνεια.
Υπάρχει μια ελάχιστη πυκνότητα ζημιάς κατά μήκος της γραμμής που απαιτείται προτού ο ρυθμός χάραξης επαρκεί για να δημιουργήσει ένα λάκκο. Επειδή η πυκνότητα της ζημιάς σχετίζεται με το dE / dx του σωματιδίου, είναι υψηλότερη για τα βαρύτερα φορτισμένα σωματίδια. Σε οποιοδήποτε δεδομένο υλικό, απαιτείται μια ορισμένη ελάχιστη τιμή για dE / dx προτού αναπτυχθούν λάκκοι. Για παράδειγμα, στα ορυκτά μίκα, τα λάκκα παρατηρούνται μόνο από ενεργητικά βαριά ιόντα των οποίων η μάζα είναι 10 ή 20 μονάδες ατομικής μάζας ή μεγαλύτερη. Πολλά κοινά πλαστικά υλικά είναι πιο ευαίσθητα και θα αναπτύξουν λάκκους χάραξης για ιόντα χαμηλής μάζας όπως το ήλιο (σωματίδια άλφα). Μερικά ιδιαίτερα ευαίσθητα πλαστικά όπως η νιτρική κυτταρίνη θα αναπτύξουν λάκκους ακόμη και για πρωτόνια, τα οποία είναι τα λιγότερο επιβλαβή από τα βαριά φορτισμένα σωματίδια. Δεν έχουν βρεθεί υλικά που θα παράγουν λάκκους για τα ίχνη χαμηλών dE / dx γρήγορων ηλεκτρονίων. Αυτή η κατώτατη συμπεριφορά καθιστά τέτοιους ανιχνευτές εντελώς ανευπαίσθητους στα σωματίδια βήτα και τις ακτίνες γάμμα. Αυτή η ανοσία μπορεί να αξιοποιηθεί σε ορισμένες εφαρμογές όπου πρέπει να καταγράφονται αδύναμες ροές βαρέων φορτισμένων σωματιδίων παρουσία ενός πιο έντονου φόντου ακτίνων γάμμα. Για παράδειγμα, πολλές περιβαλλοντικές μετρήσεις των σωματιδίων άλφα που παράγονται από την αποσύνθεση του αερίου ραδονίου και τα θυγατρικά του προϊόντα γίνονται χρησιμοποιώντας πλαστικό φιλμ track-etch. Το υπόβαθρο των πανταχού παρόντα ακτίνων γάμμα θα κυριαρχούσε στην απόκριση πολλών άλλων τύπων ανιχνευτών υπό αυτές τις συνθήκες. Σε ορισμένα υλικά έχει αποδειχθεί ότι το ίχνος ζημιάς παραμένει στο υλικό για αόριστες χρονικές περιόδους και τα λάκκα μπορούν να χαράσσονται πολλά χρόνια μετά την έκθεση. Ωστόσο, οι ιδιότητες χάραξης επηρεάζονται ενδεχομένως από την έκθεση σε φως και υψηλές θερμοκρασίες, οπότε πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στην παρατεταμένη αποθήκευση των εκτεθειμένων δειγμάτων για να αποφευχθεί το ξεθώριασμα των διαδρομών βλάβης.
Έχουν αναπτυχθεί αυτοματοποιημένες μέθοδοι για τη μέτρηση της πυκνότητας χαρακτικής χρησιμοποιώντας στάδια μικροσκοπίου σε συνδυασμό με υπολογιστές με κατάλληλο λογισμικό οπτικής ανάλυσης. Αυτά τα συστήματα είναι ικανά για κάποιο βαθμό διάκρισης κατά των «αντικειμένων», όπως γρατσουνιές στην επιφάνεια του δείγματος και μπορούν να παρέχουν μια αρκετά ακριβή μέτρηση του αριθμού των κομματιών ανά μονάδα επιφάνειας. Μια άλλη τεχνική ενσωματώνει σχετικά λεπτές πλαστικές μεμβράνες, στις οποίες τα κομμάτια χαράσσονται πλήρως μέσω του φιλμ για να σχηματίσουν μικρές τρύπες. Αυτές οι οπές μπορούν στη συνέχεια να μετρηθούν αυτόματα περνώντας το φιλμ αργά μεταξύ ενός συνόλου ηλεκτροδίων υψηλής τάσης και ηλεκτρονικά μετρώντας σπινθήρες που συμβαίνουν καθώς περνά μια τρύπα.
Φύλλα ενεργοποίησης νετρονίων
Για ενέργειες ακτινοβολίας αρκετών MeV και χαμηλότερων, τα φορτισμένα σωματίδια και τα γρήγορα ηλεκτρόνια δεν προκαλούν πυρηνικές αντιδράσεις σε απορροφητικά υλικά. Οι ακτίνες γάμμα με ενέργεια κάτω από μερικά MeV επίσης δεν προκαλούν εύκολα αντιδράσεις με πυρήνες. Επομένως, όταν σχεδόν οποιοδήποτε υλικό βομβαρδίζεται από αυτές τις μορφές ακτινοβολίας, οι πυρήνες παραμένουν ανεπηρέαστοι και δεν προκαλείται ραδιενέργεια στο ακτινοβολημένο υλικό.
Μεταξύ των κοινών μορφών ακτινοβολίας, τα νετρόνια αποτελούν εξαίρεση από αυτήν τη γενική συμπεριφορά. Επειδή δεν φέρουν φορτίο, τα νετρόνια ακόμη και χαμηλής ενέργειας μπορούν εύκολα να αλληλεπιδράσουν με τους πυρήνες και να προκαλέσουν μια ευρεία επιλογή πυρηνικών αντιδράσεων. Πολλές από αυτές τις αντιδράσεις οδηγούν σε ραδιενεργά προϊόντα των οποίων η παρουσία μπορεί αργότερα να μετρηθεί χρησιμοποιώντας συμβατικούς ανιχνευτές για την ανίχνευση των ακτινοβολιών που εκπέμπονται στην αποσύνθεση τους. Για παράδειγμα, πολλοί τύποι πυρήνων θα απορροφήσουν ένα νετρόνιο για την παραγωγή ραδιενεργού πυρήνα. Στο διάστημα που ένα δείγμα αυτού του υλικού εκτίθεται σε νετρόνια, συσσωρεύεται ένας πληθυσμός ραδιενεργών πυρήνων. Όταν το δείγμα αφαιρεθεί από την έκθεση σε νετρόνια, ο πληθυσμός θα αποσυντεθεί με δεδομένο χρόνο ημιζωής. Κάποιος τύπος ακτινοβολίας εκπέμπεται σχεδόν πάντα σε αυτήν την αποσύνθεση, συχνά βήτα σωματίδια ή ακτίνες γάμμα ή και τα δύο, τα οποία στη συνέχεια μπορούν να μετρηθούν χρησιμοποιώντας μία από τις ενεργές μεθόδους ανίχνευσης που περιγράφονται παρακάτω. Επειδή μπορεί να σχετίζεται με το επίπεδο της επαγόμενης ραδιενέργειας, η ένταση της ροής νετρονίων στην οποία έχει εκτεθεί το δείγμα μπορεί να εξαχθεί από αυτή τη μέτρηση ραδιενέργειας. Προκειμένου να προκληθεί αρκετή ραδιενέργεια ώστε να επιτρέπεται η αρκετά ακριβής μέτρηση, απαιτούνται σχετικά έντονες ροές νετρονίων. Επομένως, τα φύλλα ενεργοποίησης χρησιμοποιούνται συχνά ως τεχνική μέτρησης πεδίων νετρονίων γύρω από αντιδραστήρες, επιταχυντές ή άλλες έντονες πηγές νετρονίων.
Υλικά όπως το ασήμι, το ίνδιο και ο χρυσός χρησιμοποιούνται συνήθως για τη μέτρηση αργών νετρονίων, ενώ ο σίδηρος, το μαγνήσιο και το αλουμίνιο είναι πιθανές επιλογές για μετρήσεις ταχέων νετρονίων. Σε αυτές τις περιπτώσεις, ο χρόνος ημίσειας ζωής της επαγόμενης δραστηριότητας κυμαίνεται από λίγα λεπτά έως μερικές ημέρες. Προκειμένου να δημιουργηθεί ένας πληθυσμός ραδιενεργών πυρήνων που πλησιάζει το μέγιστο δυνατό, ο χρόνος ημίσειας ζωής της επαγόμενης ραδιενέργειας πρέπει να είναι μικρότερος από τον χρόνο έκθεσης στη ροή νετρονίων. Ταυτόχρονα, ο χρόνος ημίσειας ζωής πρέπει να είναι αρκετά μεγάλος ώστε να επιτρέπει τη βολική μέτρηση της ραδιενέργειας μόλις το δείγμα αφαιρεθεί από το πεδίο νετρονίων.
