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核乳膠,是能記錄單個帶電粒子徑跡的特製乳膠,它由普通照相乳膠發展而來。其主要成分是溴化銀微晶體和明膠的混合物。

1 核乳膠 -核乳膠

 

2 核乳膠 -正文

  能記錄單個帶電粒子徑跡的特製乳膠,它由普通照相乳膠發展而來。其主要成分是溴化銀微晶體和明膠的混合物。
  1896年A.H.貝可勒爾發現鈾鹽使底片感光變黑后,人們就利用照相底片探測射線的總強度。隨著核物理研究發展的需要,經過多年的努力,出現了核乳膠。1949年初,出現了第一批核乳膠商業產品。

核乳膠核乳膠

  作用機理  帶電粒子在乳膠中的作用可分為電子和離子兩個階段:在電子階段中,帶電粒子穿過溴化銀晶體,在晶體中產生一些自由電子,其中一部分落在乳膠的靈敏中心上;在離子階段中,俘獲了電子而帶負電的靈敏中心吸引間隙銀離子,結合成銀原子。上述二階段多次重複,靈敏中心上積累銀原子的量增大到一定程度后,就形成了乳膠的「潛影中心」。一個溴化銀微晶體只有一個潛影中心,經過顯影,就可以還原為銀粒。加工處理后的乳膠中,用顯微鏡可以觀察到在帶電粒子的路徑上所留下的一串斷斷續續的銀粒,這就叫做徑跡。徑跡的長度叫射程。如果事先用一系列已知能量和類別的帶電粒子入射到核乳膠上,測得射程-能量關係,則測量任一已知粒子徑跡的射程,就可以定出該粒子的能量。
  乳膠中徑跡單位長度上的銀顆粒數目叫乳膠的顆粒密度,它同入射粒子的種類(質量、電荷)及速度有關。電荷多、速度慢的入射粒子電離本領強,形成的潛影大,可顯幾率高,顆粒密度大。粒子在乳膠中運動,同原子碰撞而多次散射,改變運動方向,徑跡常有折曲。因此,根據徑跡顆粒密度的大小和折曲程度,可以判別粒子種類並測定它們的速度。
  中性粒子不能直接形成徑跡,但是它們可以產生次級帶電粒子。通過對這些次級帶電粒子徑跡的測量,可以推算中性粒子的能量和數量。例如,快中子同乳膠中的氫核彈性散射產生反衝質子徑跡;慢中子同乳膠中的氮核引起14N(n,p)14C反應,或在乳膠中混入硼鹽,使慢中子同硼產生10B(n,α)7Li反應。通過記錄相應的質子或α粒子來探測中子。
  分類  核乳膠依照靈敏度可分為以下幾種類型:①對一切帶電粒子都靈敏的核乳膠,常用於宇宙線物理,粒子物理學以及β、γ放射性研究中;②對能量為幾百兆電子伏以下的α粒子和幾十兆電子伏以下的質子靈敏,對β、γ射線不靈敏,這種核乳膠常用於原子核物理學及α放射性的探測中;③對質量數較大的核靈敏,對α、β、γ射線不靈敏,用於核裂變碎片研究中。
  核乳膠在使用形態上又可分為如下幾種:塗在玻璃上的乳膠干板;用於粒子物理和宇宙線物理的"乳膠疊",有用於放射自顯影技術的液體乳膠和脫膜乳膠;還有用於核反應研究的各種載靶乳膠。
  應用  在粒子物理和宇宙線物理方面:過去曾用核乳膠陸續發現了π介子、K+介子、K-介子以及 ∑+超子、揈0反超子等新粒子,並對許多基本粒子的性質進行了大量研究。到目前為止,核乳膠仍是宇宙線研究中的一種重要工具。在核物理方面:核乳膠用於中子能譜測量(見中子譜學);原子核反應研究;在精細的核反應能譜學研究中作為磁譜儀的焦面探測器等。由於放射性同位素示蹤方法在生物學、醫藥學、冶金、農業等許多方面的應用,特別是電子顯微鏡放射自顯影技術的發展,進入了分子生物學的研究。核乳膠作為它們的探測器,具有靈敏度高,不破壞樣品,位置分辨好等優點。此外,原子核乳膠還可以用於鈾礦地質研究、中子照相、中子劑量測量(見中子劑量和防護)等。
  核乳膠具有空間分辨本領好、連續、靈敏、高密度、探測結果自動保存等性能,適用於產生多個帶電粒子的複雜反應研究及粒子衰變系列研究。還有輕便、簡單、經濟等優點。缺點是:它需經顯影定影,不能當時得到測量結果;靠人工測量;要用顯微鏡測量徑跡參量,難於實現自動化,除了同磁譜儀配合使用外,一般乳膠工作由射程定能量,能量解析度比電探測器差;乳膠中成分比較複雜,能進行研究的靶核的種類和數量有限。
  參考書目
 C. F. Powell, et al., The study of elementary particles by the photogRaphic Method, pergamon press,london,1959.
 W.H.Barkas,Nuclear Research Emulsion, Academicpress,New York and London,1963.

 

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