|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Ядерная фотографическая эмульсия | Ядерная фотографическая эмульсия (далее Я) фотографическая эмульсия, предназначенная для регистрации следов заряженных ядерных частиц. Используется в ядерной физике, физике элементарных частиц и космического излучения, для авторадиографии и в дозиметрии ядерных излучений. Первым применением фотоэмульсии в ядерной физике можно считать исследования А. А. Беккереля, который в 1896 обнаружил радиоактивность солей по вызываемому ими почернению фотоэмульсии. В 1910 японский физик С. Киносита показал, что зерна галогенида обычной фотоэмульсии становятся способными к проявлению, если через них прошла хотя бы одна a-частица. В 1927 Л. В. Мысовский с сотрудниками (СССР) изготовил пластинки с толщиной эмульсионного слоя 50 мкм и наблюдал с их помощью рассеяние a-частиц на ядрах эмульсии. В 30-х гг. началось изготовление Я со стандартными свойствами, с помощью которых можно было регистрировать следы медленных частиц (a-частиц, протонов). В 1937—1938 М. Блау и Г. Вомбахер (Австрия) и А. П. Жданов с сотрудниками (СССР) наблюдали в Я расщепления ядер, вызванные космическим излучением. В 1945—1948 появились Я, пригодные для регистрации слабо ионизующих однозарядных релятивистских частиц, метод Я стал точным количественным методом исследований.
Я отличается от обычной фотоэмульсии двумя особенностями: отношение массы галогенида к массе желатины в 8 раз больше; толщина слоя, как правило, в 10—100 раз больше, достигая иногда 1000—2000 мкм и более (стандартная толщина фирменных Я 100—600 мкм). Зерна галогенида в эмульсии имеют сферическую или кубическую форму, их средний линейный размер зависит от сорта эмульсии и обычно составляет 0,08—0,30 мкм.
Заряженные частицы или электромагнитное излучение, связанное с ядерными реакциями, вызывают в Я действие, аналогичное свету. Процесс проявления играет роль сильного увеличения первоначального слабого эффекта (скрытого фотографического изображения), подробно тому как лавинный разряд в Гейгер-Мюллера счетчике или бурное вскипание пузырьков в пузырьковой камере многократно увеличивают слабые эффекты, связанные с начальной ионизацией, производимой заряженной частицей. Ядерные частицы, как правило, обладают большой энергией, благодаря чему они могут создавать центры чувствительности в лежащих на их пути зернах галогенида После фиксирования Я вдоль следа частицы образуется цепочка черных зерен. Следы частиц наблюдают с помощью микроскопа при увеличении 200—2000.
В ядерной физике эмульсии обычно используют в виде слоев, нанесенных на стеклянные подложки. При исследовании частиц высоких энергий (на ускорителях или в космическом излучении) их иногда укладывают в большие стопки в несколько сотен слоев. Объем стопок доходит до десятков л; образуется практически сплошная фоточувствительная масса. После экспозиции отдельные слои могут быть наклеены на стеклянные подложки и обработаны обычным образом. Положение слоев точно маркируется, благодаря чему траекторию частиц легко прослеживать по всей стопке, переходя от слоя к слою.
Свойства следа, оставленного в эмульсии заряженной частицей, зависят от ее заряда Z, скорости v и массы М. Так, остаточный пробег частицы (длина следа от его начала до точки остановки) при данных е и v пропорционален М; при достаточно большой скорости v частицы плотность зерен (число проявленных зерен на единицу длины следа) g ~ e2/v2. Если плотность зерен слишком велика, они слипаются в сплошной черный след. В этом случае, особенно если е велико, мерой скорости может быть число d-электронов, образующих на следе характерные ответвления. Их плотность также ~ e2/v2. Если е = 1, а v ~ с (с — скорость света), то след частицы в релятивистской Я имеет вид прерывистой линии из 15—20 черных точек на 100 мкм пути (рис. 1). В Я можно измерять рассеяние частицы, среднее угловое отклонение на единицу пути: j ~ e/pv (р — импульс частицы). Я можно поместить в сильное поле и измерить импульс частицы и знак ее заряда, что позволяет определить заряд, массу и скорость частицы. Достоинства метода Я — высокое пространственное разрешение (можно различать явления, отделенные расстояниями < 1 мкм, что для релятивистской частицы соответствует временам пролета <10-16 сек) и возможность длительного накопления редких событий.
Создание современной Я явилось большим научно-техническим достижением. По словам английского физика С. Пауэлла, "разработка улучшенных эмульсий как бы открыла новое окно в природу, через которое мы впервые увидели следы, странные и неожиданные, еще неизвестные физикам...".
С 1945 по 1955 методом Я были сделаны важные открытия: зарегистрированы p-мезоны (пионы) и последовательности распадов p ® m + n, m ® e + n + n в Я, экспонированных космическим излучением, а также обнаружены ядерные взаимодействия p-- и К--мезонов. С помощью Я удалось оценить время жизни p0-мезона (10-16 сек), обнаружен распад К-мезона на 3 пиона, открыт -гиперон и обнаружено существование гипер-ядра, открыт антилямдагиперон (см. Гипероны). Методом Я был исследован состав первичного космического излучения; кроме протонов, в нем были обнаружены ядра и более тяжелых элементов, вплоть до (рис. 3). С 60-х гг. метод Я вытесняется пузырьковыми камерами, которые дают большую точность измерений и возможность применения ЭВМ для обработки данных.
Лит.: Пауэлл С., Фаулер П., Перкинс Д., Исследование элементарных частиц фотографическим методом, пер. с англ., М., 1962.
А. О. Вайсенберг.
|
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
