Detectors de gravat de pista
Quan una partícula carregada s’alenteix i s’atura en un sòlid, l’energia que diposita al llarg de la seva pista pot causar danys permanents en el material. És difícil observar proves directes d’aquest dany local, fins i tot sota un examen microscòpic minuciós. En determinats materials dielèctrics, però, la presència de la pista danyada es pot revelar mitjançant l’aiguafort químic (erosió) de la superfície del material mitjançant una solució àcida o base. Si algunes partícules carregades han irradiat la superfície en algun moment anterior, llavors cadascuna deixa un rastre de material danyat que comença a la superfície i s’estén fins a una profunditat igual al rang de la partícula. En els materials escollits, la velocitat de gravat químic al llarg d'aquesta pista és superior a la velocitat de gravat de la superfície no afectada. Per tant, a mesura que avança el gravat, es forma una fossa a la posició de cada pista. En poques hores, aquests fossats poden arribar a ser prou grans perquè es vegin directament sota un microscopi de poca potència. Una mesura del nombre d’aquests fossats per unitat d’àrea és llavors una mesura del flux de partícules a la qual s’ha exposat la superfície.
Hi ha una densitat mínima de danys a la pista que es requereix abans que la taxa de gravat sigui suficient per crear una fossa. Com que la densitat de dany es correlaciona amb la dE / dx de la partícula, és la més elevada per a les partícules més carregades. En qualsevol material, es requereix un cert valor mínim per a dE / dx abans que es desenvolupin fosses. Per exemple, a la mica mineral, els fossats només s’observen a partir d’ions pesats energètics la massa dels quals és de 10 o 20 unitats de massa atòmica o superior. Molts materials plàstics comuns són més sensibles i desenvoluparan gravats per a ions de baixa massa com l'heli (partícules alfa). Alguns plàstics especialment sensibles, com ara el nitrat de cel·lulosa, desenvoluparan forats fins i tot per a protons, que són els menys perjudicials de les partícules carregades pesades. No s’han trobat materials que produeixin fosses per a les pistes de dE / dx baixes d’electrons ràpids. Aquest comportament llindar fa que aquests detectors siguin completament insensibles a les partícules beta i els rajos gamma. Aquesta immunitat es pot explotar en algunes aplicacions on s’ha de registrar fluxos febles de partícules carregades pesades davant d’un fons més intens de raigs gamma. Per exemple, moltes mesures ambientals de les partícules alfa produïdes per la desintegració de gas radó i els seus productes filla es realitzen amb film de plàstic-gravat. El rerefons dels raigs gamma omnipresents dominarien la resposta de molts altres tipus de detectors en aquestes circumstàncies. En alguns materials, la pista de danys s'ha demostrat que es manté en el material durant períodes de temps indefinits i es poden gravar forats molts anys després de l'exposició. Les propietats del gravat, però, es poden veure afectades per l'exposició a temperatures lleugeres i elevades, per la qual cosa cal tenir molta precaució en l'emmagatzematge prolongat de les mostres exposades per evitar la desaparició de les pistes de dany.
S'han desenvolupat mètodes automatitzats per mesurar la densitat del fossat de gravat mitjançant etapes de microscopi acoblades a ordinadors amb programari d'anàlisi òptic adequat. Aquests sistemes són capaços de certa discriminació contra “artefactes” com ara rascades a la superfície de la mostra i poden proporcionar una mesura raonablement exacta del nombre de pistes per zona d’unitat. Una altra tècnica incorpora pel·lícules de plàstic relativament primes, en què les pistes es graven completament a través de la pel·lícula per formar petits forats. Aquests forats es poden comptabilitzar automàticament passant la pel·lícula lentament entre un conjunt d'elèctrodes d'alta tensió i comptant electrònicament les espurnes que es produeixen al passar un forat.
Làmines d’activació de neutrons
Per a energies de radiació de diversos MeV i inferiors, les partícules carregades i electrons ràpids no indueixen reaccions nuclears en materials absorbidors. Els rajos gamma amb energia per sota d’uns quants MeV tampoc indueixen fàcilment reaccions amb nuclis. Per tant, quan gairebé qualsevol material és bombardejat per aquestes formes de radiació, els nuclis no queden afectats i no es produeix radiactivitat en el material irradiat.
Entre les formes comunes de radiació, els neutrons són una excepció d’aquest comportament general. Com que no porten càrrega, els neutrons de fins i tot baixa energia poden interactuar fàcilment amb els nuclis i induir una àmplia selecció de reaccions nuclears. Moltes d’aquestes reaccions condueixen a productes radioactius la presència de la qual es pot mesurar posteriorment amb detectors convencionals per detectar les radiacions emeses en la seva desintegració. Per exemple, molts tipus de nuclis absorbeixen un neutró per produir un nucli radioactiu. Durant el temps que una mostra d’aquest material s’exposa als neutrons, s’acumula una població de nuclis radioactius. Quan la mostra s’elimina de l’exposició al neutró, la població decaurà amb una vida mitja vida determinada. En aquesta decadència, gairebé sempre s'emet algun tipus de radiació, sovint partícules beta o raigs gamma o ambdues, que es poden comptar mitjançant un dels mètodes de detecció activa descrits a continuació. Com que es pot relacionar amb el nivell de la radioactivitat induïda, es pot deduir d’aquesta intensitat la mesura de la radioactivitat la intensitat del flux de neutrons al qual s’ha exposat la mostra. Per induir prou radioactivitat com per permetre una mesura raonablement precisa, calen fluxos de neutrons relativament intensos. Per tant, les làmines d’activació s’utilitzen freqüentment com a tècnica per mesurar camps de neutrons al voltant dels reactors, acceleradors o altres fonts intenses de neutrons.
Materials com la plata, l’indi i l’or s’utilitzen habitualment per a la mesura de neutrons lents, mentre que el ferro, el magnesi i l’alumini són opcions possibles per a mesures de neutrons ràpids. En aquests casos, la semivida de l’activitat induïda es troba en un interval d’uns minuts a uns quants dies. Per tal de construir una població de nuclis radioactius que s’apropi al màxim possible, la semivida de la radioactivitat induïda ha de ser menor que el temps d’exposició al flux de neutrons. Al mateix temps, la semivida ha de ser prou llarga per permetre un còmode recompte de la radioactivitat un cop treta la mostra del camp de neutrons.
