固体飛跡検出器

固体飛跡検出器 (Solid State Nuclear Track Detector)

固体飛跡検出器は、粒子線の線量を測定するための重要なデバイスです。この装置は、特に宇宙線や中性子線の検出に使用され、宇宙物理学、地質学、考古学、生物学などの多様な科学的分野で広く利用されています。

歴史的背景

固体飛跡検出器の起源は1958年に遡ります。この年、イギリスのハウェル研究所に所属していたD・A・ヤングが、フッ化リチウム結晶中で核分裂片が発生する飛跡が、氷酢酸フッ酸の混合溶液中でエッチングされることを発見しました。この研究は、固体飛跡検出器の基本的な機能と原理を解明する重要なステップとなりました。

1962年には、同研究所のP・B・プライスとR・M・ウォーカーらによって、化学エッチングを用いることで雲母の中の飛跡が腐食されることが確認されました。この成果は、飛跡のフェーディングという問題を解消し、電子顕微鏡を用いた観察を容易にしました。化学エッチングによる飛跡の拡大手法は、その後、CR-39と呼ばれるプラスチックにまで応用され、検出器の多様性が増しました。

検出器の原理

固体飛跡検出器の動作原理は、荷電粒子が高分子材料やガラスを通過する際に生じる微細な損傷に基づいています。粒子が通る際、その経路にはナノメートル以下のサイズの損傷が残ります。この損傷部分は、強アルカリ溶液を用いてエッチングすると、エッチビットと呼ばれる小さな穴が形成されます。

形成されたエッチビットの大きさや形状は、入射した粒子の性質を判断するための重要な情報となります。これにより、特定の粒子の核種やエネルギーを特定することが可能です。重要なのは、この検出器はX線やγ線には感度を持たず、電磁場からの影響を受けないため、非常に高精度な測定が可能です。

まとめ

固体飛跡検出器は、粒子線の検出と線量測定において非常に貴重なツールです。その原理と構造を理解することで、宇宙線やその他の粒子線に関する研究が進むことが期待されています。様々な科学分野での応用は、今後の研究においても重要な役割を果たすでしょう。

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