Детектори ядерних випромінювань, прилади для реєстрації альфа- і бета-часток, рентгенівського і гамма-випромінювання, нейтронів, протонів і т.п. Служать для визначення складу випромінювання і виміру його інтенсивності (див. також Дозиметрія ), виміру спектру енергій часток, вивчення процесів взаємодії швидких часток з атомними ядрами і процесів розпаду нестабільних часток. Для останньої найбільш складної групи завдань особливо корисні Д. я. і., що дозволяють відображати траєкторії окремих часток — Вільсона камера і її різновид дифузійна камера, бульбашкова камера, іскрова камера, ядерні фотографічні емульсії . Дія всіх Д. я. і. засновано на іонізації або збудженні зарядженими частками атомів речовини, що заповнює робочий об'єм Д. я. і. В разі g-квантів і нейтронів іонізацію і збудження виробляють вторинні заряджені частки, взаємодії гамма-квантів або нейтронів, що виникають в результаті, з робочою речовиною детектора (див. Гамма-випромінювання, Нейтрон ). Т. о., проходження всіх ядерних часток через речовину супроводиться утворенням вільних електронів, іонів, виникненням світлових спалахів (сцинтиляцій ), а також хімічними і тепловими ефектами. В результаті цього випромінювання можуть бути зареєстровані по появі електричних сигналів (струму або імпульсів напруги) на виході Д. я. і. або по почорнінню фотоемульсії і ін. Електричні сигнали зазвичай невеликі і вимагають посилення (див. Ядерна електроніка ). Мірою інтенсивності потоку ядерних часток є сила струму на виході Д. я. і., середня частота дотримання електричних імпульсів, міра почорніння фотоемульсії і т.д.
Важливою характеристикою Д. я. і., реєструючих окремі частки, є їх ефективність — вірогідність реєстрації частки при попаданні її в робочий об'єм Д. я. і. Ефективність визначається конструкцією Д. я. і. і властивостями робочої речовини. Для заряджених часток (за винятком дуже повільних) вона близька до 1; ефективність реєстрації нейтронів і g-квантів зазвичай менше 1 і залежить від їх енергії. Незрідка необхідно, щоб Д. я. і. був чутливий лише до часткам одного вигляду (наприклад, нейтронний детектор не повинен реєструвати g-кванті).
Простим Д. я. і. є іонізаційна камера . Вона є поміщеним в герметичну камеру зарядженим електричним конденсатором, заповненим газом. Якщо в камеру влітає заряджена частка, то в електричному ланцюзі, пов'язаному з електродами камери, виникає струм обумовлений іонізацією атомів газу; сила струму є мірою інтенсивності потоку часток. Камери використовуються також і в режимі реєстрації імпульсу напруги, що викликається окремою часткою; величина імпульсу пропорційна енергії, втраченою часткою в газі камери. Іонізаційні камери реєструють всі види ядерних випромінювань, але їх конструкція і склад газу залежать від типа реєстрованого випромінювання.
При збільшенні різниці потенціалів між електродами камери електрони, що виникають в робочому об'ємі камери, при своєму русі до електроду набувають енергії, достатньої для вторинної іонізації нейтральних молекул газу. Завдяки цьому імпульс напруги на виході зростає і його легко реєструвати. На описаному принципі заснована робота пропорційного лічильника, вживаного для виміру інтенсивності потоку і енергії часток і квантів.
В Гейгера — Мюллера лічильнику напруженість електричного поля між електродами має ще більшу величину, що приводить до зростання іонізаційного струму за рахунок вторинної іонізації. Амплітуда імпульсу на виході перестає бути пропорційній енергії первинної частки, проте ця амплітуда стає вельми великою, що полегшує реєстрацію імпульсів. Лічильники Гейгера — Мюллера завдяки простоті конструкції набули широкого поширення для реєстрації a-, b-часток і g-квантів.
Дія сцинтиляційного детектора заснована на явищі флуоресценції, що виникає при взаємодії ядерних часток з сцинтиляторами — спеціальними рідинами, пластмасами, кристалами, а також благородними газами. Світловий спалах реєструється фотоелектронним помножувачем, що перетворює її в електричний імпульс. Сцинтиляційні Д. я. і. володіють високою ефективністю для g-квантів і швидкодією. Амплітуди вихідного сигналу пропорційні енергії, переданій сцинтилятору часткою, що дозволяє використовувати ці детектори для виміру енергії ядерних часток (див. Сцинтиляційний спектрометр ). Висока ефективність сцинтиляційних Д. я. і. обумовлена тим, що, на відміну від іонізаційних камер, пропорційних лічильників і лічильників Гейгера — Мюллера, робоча речовина детектора є щільною і поглинаюча здатність його приблизно в 10 3 раз перевершує поглинаючу здатність газу при тиску ~1 атм .
Високою ефективністю володіє також кристалічний лічильник . Його дія аналогічно дії іонізаційної камери. Якщо в іонізаційній камері заряджена частка утворює вільні електрони і іони, то в кристалічному діелектричному (алмаз, сірчистий цинк і ін.) лічильнику виникають електронно-діркові пари. Кристалічні лічильники застосовуються порівняно рідко.
Використання як робоча речовина напівпровідникових кристалів (зазвичай кремнію або германію з домішкою літію) дозволяє поряд з високою ефективністю отримувати дуже хороший енергетичний дозвіл, що перевищує роздільну здатність сцинтиляційних Д. я. і. і порівнянне з дозволом, що досягається в набагато менш светосильних магнітних спектрометрах (див. Бета-спектрометр ). Тому напівпровідникові Д. я. і. широко застосовуються для прецизійних вимірів енергетичного спектру ядерного випромінювання (див. Напівпровідниковий спектрометр ). Деяких типів напівпровідникових детекторів необхідно охолоджувати до температур, близьких до температури рідкого азоту.
Для виміру енергії дуже швидких часток знаходить вживання черенковський лічильник, заснований на реєстрації Черенкова — Вавілова випромінювання . Для реєстрації швидких важких іонів, наприклад уламків ділення ядер, інколи використовують діелектричні детектори.
Літ.: Калашникова Ст І., Козодаєв М. С., Детектори елементарних часток, М., 1966 (Експериментальні методи ядерної фізики [ч. 1]); Принципи і методи реєстрації елементарних часток, сост. ред. Л. К. Юан і Цзянь-сюн By, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1963; Іванов Ст І., Дозиметрія іонізуючих випромінювань, М., 1964.
