Detectores de faixa etch
Quando uma partícula carregada diminui a velocidade e para em um sólido, a energia que ela deposita ao longo de sua trilha pode causar danos permanentes no material. É difícil observar evidências diretas desse dano local, mesmo sob cuidadoso exame microscópico. Em certos materiais dielétricos, no entanto, a presença da pista danificada pode ser revelada através de ataque químico (erosão) da superfície do material usando uma solução ácida ou básica. Se partículas carregadas irradiaram a superfície em algum momento no passado, cada uma delas deixa um rastro de material danificado que começa na superfície e se estende a uma profundidade igual ao intervalo da partícula. Nos materiais escolhidos, a taxa de ataque químico ao longo desta trilha é superior à taxa de ataque da superfície não danificada. Portanto, à medida que a gravação avança, um poço é formado na posição de cada pista. Em poucas horas, esses buracos podem se tornar grandes o suficiente para serem vistos diretamente sob um microscópio de baixa potência. Uma medida do número desses poços por unidade de área é então uma medida do fluxo de partículas ao qual a superfície foi exposta.
Há uma densidade mínima de dano ao longo da trilha que é necessária antes que a taxa de ataque seja suficiente para criar um poço. Como a densidade do dano se correlaciona com o dE / dx da partícula, é mais alta para as partículas carregadas mais pesadas. Em qualquer material, é necessário um certo valor mínimo para dE / dx antes que as cavidades se desenvolvam. Por exemplo, na mica mineral, os poços são observados apenas a partir de íons pesados energéticos cuja massa é 10 ou 20 unidades de massa atômica ou superior. Muitos materiais plásticos comuns são mais sensíveis e desenvolverão poços de corrosão para íons de baixa massa, como o hélio (partículas alfa). Alguns plásticos particularmente sensíveis, como o nitrato de celulose, desenvolverão poços mesmo para prótons, que são os menos prejudiciais para as partículas carregadas pesadas. Não foram encontrados materiais que produzam poços para as faixas de dE / dx baixos de elétrons rápidos. Esse comportamento limiar torna esses detectores completamente insensíveis a partículas beta e raios gama. Essa imunidade pode ser explorada em algumas aplicações em que fluxos fracos de partículas carregadas pesadas devem ser registrados na presença de um fundo mais intenso de raios gama. Por exemplo, muitas medições ambientais das partículas alfa produzidas pelo decaimento do gás rádon e de seus produtos filhas são feitas usando filme plástico de gravação de trilha. O pano de fundo dos onipresentes raios gama dominaria a resposta de muitos outros tipos de detectores nessas circunstâncias. Em alguns materiais, a pista de danos permaneceu no material por períodos indefinidos de tempo, e os poços podem ser gravados muitos anos após a exposição. As propriedades de gravação são, no entanto, potencialmente afetadas pela exposição à luz e a altas temperaturas, portanto, deve-se tomar cuidado no armazenamento prolongado de amostras expostas para evitar o desbotamento das faixas de danos.
Métodos automatizados foram desenvolvidos para medir a densidade do poço etch usando estágios de microscópio acoplados a computadores com o software de análise óptica apropriado. Esses sistemas são capazes de algum grau de discriminação contra “artefatos”, como arranhões na superfície da amostra e podem fornecer uma medição razoavelmente precisa do número de faixas por unidade de área. Outra técnica incorpora filmes plásticos relativamente finos, nos quais as faixas são gravadas completamente através do filme para formar pequenos orifícios. Esses furos podem ser contados automaticamente passando o filme lentamente entre um conjunto de eletrodos de alta tensão e faíscas de contagem eletrônica que ocorrem quando um furo passa.
Folhas de ativação de nêutrons
Para energias de radiação de vários MeV e inferiores, partículas carregadas e elétrons rápidos não induzem reações nucleares em materiais absorventes. Os raios gama com energia abaixo de alguns MeV também não induzem facilmente reações com núcleos. Portanto, quando quase qualquer material é bombardeado por essas formas de radiação, os núcleos permanecem inalterados e nenhuma radioatividade é induzida no material irradiado.
Entre as formas comuns de radiação, os nêutrons são uma exceção a esse comportamento geral. Por não carregar carga, os nêutrons de baixa energia podem interagir facilmente com os núcleos e induzir uma ampla seleção de reações nucleares. Muitas dessas reações levam a produtos radioativos cuja presença pode ser medida posteriormente usando detectores convencionais para detectar as radiações emitidas em seu decaimento. Por exemplo, muitos tipos de núcleos absorvem um nêutron para produzir um núcleo radioativo. Durante o tempo em que uma amostra desse material é exposta a nêutrons, uma população de núcleos radioativos se acumula. Quando a amostra é removida da exposição ao nêutron, a população decai com uma meia-vida determinada. Quase sempre é emitido algum tipo de radiação nesse decaimento, geralmente partículas beta ou raios gama ou ambos, que podem ser contados usando um dos métodos de detecção ativos descritos abaixo. Como pode estar relacionado ao nível da radioatividade induzida, a intensidade do fluxo de nêutrons ao qual a amostra foi exposta pode ser deduzida a partir dessa medição de radioatividade. Para induzir radioatividade suficiente para permitir uma medição razoavelmente precisa, são necessários fluxos de nêutrons relativamente intensos. Portanto, folhas de ativação são freqüentemente usadas como uma técnica para medir campos de nêutrons ao redor de reatores, aceleradores ou outras fontes intensas de nêutrons.
Materiais como prata, índio e ouro são comumente usados para a medição de nêutrons lentos, enquanto ferro, magnésio e alumínio são opções possíveis para medições rápidas de nêutrons. Nesses casos, a meia-vida da atividade induzida está no intervalo de alguns minutos a alguns dias. Para construir uma população de núcleos radioativos que se aproxima do máximo possível, a meia-vida da radioatividade induzida deve ser menor que o tempo de exposição ao fluxo de nêutrons. Ao mesmo tempo, a meia-vida deve ser longa o suficiente para permitir uma contagem conveniente da radioatividade depois que a amostra for removida do campo de nêutrons.
