Диэлектрический детектор

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДЕТЕКТОР, трековый детектор на основе диэлектрика, позволяющий регистрировать интенсивные потоки заряженных частиц, нейтронов и осколков деления в широком энергетическом диапазоне от 10^-3 до 10⁴ МэВ/нуклон. Ионизирующие излучения, вызванные частицами, движущимися в диэлектриках (кристаллах, стёклах и полимерах), нарушают структуру вещества, образуя протяжённые дефекты, которые можно визуально наблюдать в электронный микроскоп. В 1959 году американские учёные Э. Силк и Р. Барнс впервые обнаружили это явление в некоторых кристаллах, облучённых  осколками  деления  ядер. В  1963 году В. П. Перелыгин (Дубна, СССР), а также Р. Флейшер и П. Прайс (Калифорния, США) опубликовали аналогичные результаты, полученные для стёкол и некоторых органических материалов. В дальнейшем было установлено, что под воздействием кислоты или щёлочи дефекты увеличиваются в размерах от десятков нанометров до нескольких микрометров, после чего их можно наблюдать в оптический микроскоп.

В кристаллах трек образуется в результате так называемого ионного взрыва, когда за короткое время (порядка 10^-13 с) в области траектории быстрой заряженной частицы, возникшие за счёт ионизации, многочисленные электроны и ионы деформируют кристаллическую решётку и создают область протяжённых дефектов. Установлено, что смещение ионов в решётке происходит вследствие электростатического отталкивания ионов, образованных за счёт первичной ионизации. Для обнаружения трека необходимо, чтобы плотность ионов и вакансий превышала некоторое пороговое значение, свойственное каждому материалу и зависящее от величины ионизации (энергии и сорта налетающей частицы) и от подвижности ионов и вакансий. Процесс образования трека в полимерах происходит в основном за счёт вторичных электронов, вызывающих разрушение химической связи и образование долгоживущих (несколько суток) радикалов и молекул с меньшей молекулярной массой. Энергетическое разрешение R_E диэлектрического детектора может составлять 50-60 кэВ при энергии α-частиц 6 МэВ, пространственное разрешение достигает 5-10 мкм. Зарядовое разрешение диэлектрического детектора может быть даже выше, чем у полупроводниковых детекторов. Диэлектрические  детекторы не чувствительны к рентгеновскому, γ- и β-излучениям.

Диэлектрические  детекторы широко применяются как в ядерной физике (регистрация осколков деления, измерение нейтронных потоков, поиск сверхтяжёлых элементов в природе, контроль термоядерной плазмы и др.), так и в прикладных областях (дозиметрия, радиография, металловедение и др.).

Лит.: Гангрский Ю. П., Марков Б. Н., Перелыгин В. П. Регистрация и спектрометрия осколков деления. 2-е изд. М., 1992; Третьякова С. П. Диэлектрические детекторы и их использование в экспериментальной ядерной физике // Физика элементарных частиц и атомного ядра. 1992. Т. 23. № 2.