Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Проявление скрытого изображения заключается в восстановлении галоидного серебра до металлического. При этом облученные зерна, содержащие в себе центры скрытого изображения, восстанавливаются до атомарного серебра значительно быстрее, чем не-облученные, потому что центр скрытого изображения — металлическое серебро — действует как центр накопления серебра, освобождаемого в процессе проявления. При длительном проявлении начинают восстанавливаться и необлученные зерна, образуя вуаль. Появление вуали обусловлено тем, что в необлученном зерне могут содержаться малые группы атомов металлического серебра, которые при длительном проявлении вызовут восстановление всего серебра в зерне.
После проявления облученных зерен непроявленное бромистое серебро растворяется в фиксирующем растворе и удаляется из эмульсии. Эмульсия промывается водой и высушивается. Если после облучения эмульсию долгое время (неделю или больше) хранить непроявленной, то скрытое изображение начинает ослабевать — наблюдается регрессия изображения. Процесс регрессии объясняется тем, что под действием кислорода воздуха и воды зерна в эмульсии теряют атомарное серебро и центры скрытого изображения рассасываются.
8.3.2. Свойства ядерных эмульсий
Ядерная эмульсия отличается от обычной фотографической, во-первых, малым размером и большей плотностью зерен в желатине, во-вторых, большой толщиной чувствительного слоя и, в-третьих, высокой чувствительностью, т. е. малой энергией, которую нужно затратить, чтобы образовать скрытое изображение в отдельном зерне.
Малый размер зерна и близость соседних зерен Друг к другу необходимы для уверенного дифференцирования проявленных зерен, принадлежащих треку частицы, от зерен вуали, беспорядочно разбросанных по объему эмульсии. Чем меньше зерна и чем ближе они друг к другу, тем лучше пространственное разрешение эмульсии и тем легче разделить треки, принадлежащие разным частицам, и провести анализ сложного события с участием многих частиц. Размер
269- зерен в ядерных эмульсиях в зависимости от их назначения'лежит в интервале от 0,05 до 0,4 мкм. Содержание бромистого серебра в ядерной эмульсии повышено по сравнению с обычными фотоэмульсиями приблизительно в 2 раза и составляет около 80% по массе.
Естественна необходимость иметь толстослойные» ядерные эмульсии, так как чем толще слой, тем большая часть пробега (или больший пробег) укладывается в слое и тем точнее можно определить характеристики частицы. Толщина слоев ядерных эмульсий в сотни раз превосходит толщину обычных фотографических эмульсий, достигая 1000 мкм. В слое такой толщины полностью укладываются пробеги протонов с энергией 10 Мэв или пробеги а-частиц с энергией 40 Мэв. Большая толщина слоя эмульсий требует и особых приемов проявления, способных обеспечить равномерное проявление по глубине. Достигается равномерность или применением очень медленно работающих проявителей со временем проявления, существенно большим времени диффузии проявителя в слой, или использованием проявителя, химическое действие которого при низкой температуре замедляется больше, чем уменьшается скорость его диффузии. В последнем случае сначала ведется пропитка эмульсии при низкой температуре, а потом проявление при повышенной температуре.
При регистрации заряженных частиц эффективную толщину слоя можно увеличить в несколько раз, располагая слой под углом к пучку частиц. Это невозможно сделать, если необходимо измерять характеристики треков заряженных частиц, возникающих в самом слое, при облучении его нейтральными частицами. Характерный пример — измерение спектра нейтронов с энергией в несколько мегаэлектронвольт по протонам отдачи, возникшим при рассеянии нейтронов на ядрах водорода, который всегда присутствует в эмульсии.
Другой путь увеличения эффективной толщины слоя — применение так называемых эмульсионных камер, т. е. набора слоев толщиной в несколько сот микрон каждый, уложенных один на другой. После облучения каждый слой проявляется отдельно. Суммарная толщина слоев может достигать десятков сантиметров.
Основная трудность в применении таких камер заключается в сложности отождествления следов частиц, переходящих из слоя в слой. Разработаны различные методы нанесения координатной сетки во всех слоях, например, узким пучком света.
Высокая чувствительность эмульсии особенно важна при регистрации частиц с малыми ионизационными потерями, когда передаваемая зерну энергия мала. Ядерные эмульсии характеризуют порогом чувствительности, который определяется как среднее значение минимальной энергии, которую должна потерять частица в зерне, чтобы создать в нем скрытое изображение. Порог чувствительности ядерных эмульсий в зависимости от типа эмульсии колеблется от 0,2 до 20 кэв. Все эмульсии разделяются на три основных типа:
270- 1) эмульсии низкой чувствительности, предназначенные для регистрации сильно ионизирующих частиц с потерями энергии до 500 Мэв • г 1 • см2 (осколки деления, многозарядные ионы);
2) эмульсии средней чувствительности, способные регистрировать следы частиц с потерями энергии до 20 Мэв • г-1 • см2 (протоны с энергией примерно до 50 Мэв)\
