Диэлектрический детектор

Диэлектри́ческий дете́ктор, 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 г. американские учёные Э. Силк и Р. Барнс впервые обнаружили это явление в некоторых кристаллах, облучённых осколками деления ядер. В 1963 г. 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 т. н. 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 ${\displaystyle {R}_{E}}$ 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.).