Palet aşındırma dedektörleri
Yüklü bir parçacık yavaşladığında ve bir katıda durduğunda, izi boyunca biriktirdiği enerji malzemede kalıcı hasara neden olabilir. Dikkatli mikroskopik inceleme altında bile bu lokal hasara dair doğrudan kanıt gözlemlemek zordur. Bununla birlikte, bazı dielektrik malzemelerde, hasarlı yolun varlığı, bir asit ya da baz çözeltisi kullanılarak malzeme yüzeyinin kimyasal aşınması (erozyonu) yoluyla ortaya çıkarılabilir. Yüklü parçacıklar geçmişte bir zamanda yüzeyi ışınladıysa, her biri yüzeyde başlayan ve parçacık aralığına eşit bir derinliğe kadar uzanan hasarlı bir malzeme izi bırakır. Tercih edilen malzemelerde, bu yol boyunca kimyasal dağlama oranı, hasarsız yüzeyin dağlama hızından daha yüksektir. Bu nedenle, dağlama ilerledikçe, her pistin pozisyonunda bir çukur oluşur. Birkaç saat içinde, bu çukurlar doğrudan düşük güçlü bir mikroskop altında görülebilecek kadar büyük olabilir. Birim alan başına bu çukurların sayısının ölçümü, daha sonra yüzeyin maruz kaldığı parçacık akısının bir ölçüsüdür.
Aşındırma oranı bir çukur oluşturmak için yeterli olmadan önce yol boyunca gereken minimum hasar yoğunluğu vardır. Hasar yoğunluğu parçacığın dE / dx'i ile ilişkili olduğundan, en ağır yüklü parçacıklar için en yüksektir. Herhangi bir malzemede, çukurlar gelişmeden önce dE / dx için belirli bir minimum değer gereklidir. Örneğin mineral mikada, çukurlar sadece kütlesi 10 veya 20 atomik kütle birimi veya daha büyük olan enerjik ağır iyonlardan gözlenir. Birçok yaygın plastik malzeme daha hassastır ve helyum (alfa parçacıkları) gibi düşük kütleli iyonlar için asit çukurları geliştirir. Selüloz nitrat gibi özellikle hassas bazı plastikler, ağır yüklü parçacıklara en az zarar veren protonlar için bile çukurlar geliştirecektir. Hızlı elektronların düşük dE / dx izleri için çukurlar üretecek malzeme bulunamadı. Bu eşik davranışı, bu tür dedektörlerin beta parçacıklarına ve gama ışınlarına karşı tamamen duyarsız olmasını sağlar. Bu bağışıklık, ağır yüklü parçacıkların zayıf akılarının daha yoğun bir gama ışınları arka planının varlığında kaydedileceği bazı uygulamalarda kullanılabilir. Örneğin, radon gazının bozunması ve onun yan ürünleri ile üretilen alfa parçacıklarının birçok çevresel ölçümü plastik paletle dağlama filmi kullanılarak yapılır. Her yerde bulunan gama ışınlarının arka planı, bu koşullar altında diğer birçok dedektör türünün tepkisine egemen olacaktır. Bazı malzemelerde hasar izinin süresiz olarak malzemede kaldığı gösterilmiştir ve çukurlar maruziyetten yıllar sonra aşındırılabilir. Bununla birlikte, aşındırma özellikleri potansiyel olarak ışık ve yüksek sıcaklıklara maruz kalmaktan etkilenir, bu nedenle hasar izlerinin solmasını önlemek için maruz kalan örneklerin uzun süre saklanmasında biraz dikkatli olunmalıdır.
Uygun optik analiz yazılımı ile bilgisayarlara bağlanmış mikroskop aşamaları kullanılarak dağlama çukuru yoğunluğunu ölçmek için otomatik yöntemler geliştirilmiştir. Bu sistemler, numune yüzeyindeki çizikler gibi “artefaktlara” karşı bir dereceye kadar ayrım yapabilir ve birim alandaki iz sayısının makul bir şekilde doğru ölçümünü sağlayabilir. Başka bir teknik, izlerin küçük delikler oluşturmak için film boyunca tamamen aşındırıldığı nispeten ince plastik filmleri içerir. Bu delikler daha sonra filmi bir dizi yüksek voltajlı elektrot arasında yavaşça geçirerek ve bir delik geçerken ortaya çıkan kıvılcımları elektronik olarak sayarak otomatik olarak sayılabilir.
Nötron aktivasyon folyoları
Birkaç MeV ve daha düşük radyasyon enerjileri için, yüklü parçacıklar ve hızlı elektronlar, emici malzemelerde nükleer reaksiyonlara neden olmaz. Birkaç MeV'nin altında enerjili gama ışınları da çekirdeklerle reaksiyonları kolayca indüklemez. Bu nedenle, bu radyasyon formları tarafından neredeyse herhangi bir malzeme bombardımana tutulduğunda, çekirdekler etkilenmeden kalır ve ışınlanmış malzemede radyoaktivite indüklenmez.
Yaygın radyasyon formları arasında nötronlar bu genel davranışa bir istisnadır. Hiçbir yük taşımadığından, düşük enerjili nötronlar çekirdeklerle kolayca etkileşime girebilir ve çok çeşitli nükleer reaksiyonları indükleyebilir. Bu reaksiyonların birçoğu, daha sonra çürümelerinde yayılan radyasyonları algılamak için geleneksel dedektörler kullanılarak varlığı ölçülebilen radyoaktif ürünlere yol açar. Örneğin, birçok çekirdek türü radyoaktif bir çekirdek üretmek için bir nötronu emer. Bu materyalin bir örneğinin nötronlara maruz kaldığı süre boyunca, bir radyoaktif çekirdek popülasyonu birikir. Numune nötron maruziyetinden çıkarıldığında, popülasyon belirli bir yarı ömürle bozulur. Bu çürümede, genellikle beta parçacıkları veya gama ışınları veya her ikisi de olmak üzere, her zaman bir tür radyasyon yayılır, bu daha sonra aşağıda açıklanan aktif tespit yöntemlerinden biri kullanılarak sayılabilir. İndüklenen radyoaktivite seviyesiyle ilişkili olabileceğinden, numunenin maruz kaldığı nötron akısının yoğunluğu bu radyoaktivite ölçümünden çıkarılabilir. Makul düzeyde doğru ölçüm yapılmasına izin vermek için yeterli radyoaktiviteyi indüklemek için, nispeten yoğun nötron akıları gereklidir. Bu nedenle, aktivasyon folyoları, reaktörler, hızlandırıcılar veya diğer yoğun nötron kaynaklarını çevreleyen nötron alanlarını ölçmek için sıklıkla bir teknik olarak kullanılır.
Gümüş, indiyum ve altın gibi malzemeler yavaş nötronların ölçümü için yaygın olarak kullanılırken, demir, magnezyum ve alüminyum hızlı nötron ölçümleri için olası seçimlerdir. Bu durumlarda, uyarılan aktivitenin yarı ömrü birkaç dakika ila birkaç gün arasındadır. Mümkün olan maksimum değere yaklaşan bir radyoaktif çekirdek popülasyonu oluşturmak için, indüklenen radyoaktivitenin yarı ömrü nötron akısına maruz kalma süresinden daha kısa olmalıdır. Aynı zamanda, yarı-ömür, numune nötron alanından çıkarıldıktan sonra radyoaktivitenin uygun şekilde sayılmasını sağlayacak kadar uzun olmalıdır.
