Emulsja jądrowa
Emulsja jądrowa – rodzaj emulsji fotograficznej służący do detekcji śladowej cząstek naładowanych. Początkowo źródłem tych cząstek były tylko rozpady jąder promieniotwórczych, stąd przyjęła się taka nazwa. Stosowana była w eksperymentach akceleratorowych i do badania promieniowania kosmicznego.
Wykorzystując ślady pozostawione w emulsji jądrowej można identyfikować cząstki, tj. wyznaczać ich masę i ładunek elektryczny oraz określać ich energię, pęd i prędkość. W tym celu bezpośrednio z emulsji wyznacza się zasięg cząstki (zależy on od masy, ładunku i energii cząstki), gęstość jonizacji będącej funkcją ładunku i prędkości cząstki, szerokość śladu, liczba δ-elektronów, średni kąt wielokrotnego rozpraszania kulombowskiego (zależy od ładunku, pędu i prędkości) oraz promień krzywizny toru w poprzecznym polu magnetycznym.
Mechanizm działania
edytujCząstka naładowana o dostatecznie dużej energii przechodząc przez materię może powodować jonizację napotykanych atomów i cząsteczek. Znajdujące się w emulsji cząsteczki halogenków srebra (AgBr lub AgI) po zjonizowaniu ulegają przemianie strukturalnej prowadzącej do powstania obrazu utajonego. Po obróbce chemicznej z tych halogenków wytrącają się atomy srebra tworząc agregaty kryształków tego metalu (ziarna). Ziarna te tworzą w przezroczystej żelatynie jawny obraz śladu przechodzącej cząstki.
Charakterystyka
edytujEmulsja jądrowa różni się od zwykłej emulsji fotograficznej:
- grubością (20 μm–2 mm najbardziej typowe 0,4–0,6 mm) – w celu uchwycenia przestrzennego biegu cząstek (używa się również bloków złożonych z wielu warstw emulsji o grubości dochodzącej do kilku centymetrów)
- większą koncentracją halogenków – dla zwiększenia czułości
- mniejszymi rozmiarami ziaren (0,07 μm–0,4 μm) – w celu uzyskania większej rozdzielczości
Jej gęstość wynosi ok. 3,815 g/cm³.
Skład typowej emulsji jądrowej
edytuj| Pierwiastek | g/cm³ |
|---|---|
| srebro | 1,809 |
| brom | 1,332 |
| węgiel | 0,276 |
| tlen | 0,252 |
| azot | 0,074 |
| wodór | 0,054 |
| jod | 0,012 |
| siarka | 0,007 |
Historia wytwarzania emulsji
edytujEmulsję światłoczułą próbowano zastosować do badania promieniowania jądrowego już w połowie lat trzydziestych XX wieku. Jednak była ona zbyt cienka i prawdopodobieństwo, że cząstka zastawi w niej dłuższy ślad, było niewielkie. Dopiero Powell wraz ze swoim zespołem z Cambridge wytworzył grubą emulsję o wysokiej zawartości bromku srebra, nazwaną emulsją jądrową. Prace nad emulsją prowadzone w latach 1935–1940 i jej wykorzystanie do badania cząstek naładowanych pozwoliły zespołowi dokonać kilku znaczących odkryć, a sam Powell otrzymał nagrodę Nobla. Później emulsję jądrową zaczęły produkować firmy Ilford, NIKFI, Eastman i Agfa.
Przypisy
edytuj- ↑ W.H. Barkas: Nuclear Research Emulsions. T. 1. New York: Techniques and Theory, 1963. (ang.).
Bibliografia
edytuj- Virgilio Acosta, Clyde L. Cowan, B.J. Graham: Podstawy fizyki współczesnej. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1987. ISBN 83-01-08206-2.
- C.F Powell, P.H. Fowler, D.H. Perkins: The Study of Elementary Particles by the Photographic Method. London: 1959. (ang.).
- Encyklopedia fizyki. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1973.
- Adam Strzałkowski: Wstęp do fizyki jądra atomowego. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1978.
Linki zewnętrzne
edytuj- Obraz cząstek zarejestrowany w emulsji widziany pod mikroskopem. [dostęp 2011-09-09]. [zarchiwizowane z tego adresu (2007-06-30)].
