核乳膠簡(jiǎn)介

核乳膠 (nuclear emulsion)，用特制的照相乳膠制成的能記錄單個(gè)帶電粒子徑跡的粒子徑跡探測(cè)

器。當(dāng)有帶電粒子穿入時(shí)就會(huì)引起"感光"而留下徑跡，經(jīng)過(guò)顯影和定影，可用顯微鏡觀察，根據(jù)測(cè)定粒子在核乳膠中的徑跡長(zhǎng)度、銀粒密度和徑跡曲折程度可判定粒子的種類(lèi)并測(cè)定它們的速度。乳膠是固體，其限止本領(lǐng)比空氣大千倍，高能粒子在空氣中的射程是幾米的話，在核乳膠中只有幾毫米，一個(gè)復(fù)雜的現(xiàn)象可以在一個(gè)小體積中顯示出來(lái)，因此核乳膠是研究高能粒子的很好工具，曾用它發(fā)現(xiàn)π±、k±、°等粒子(見(jiàn)介子，重子)，是核物理、粒子物理和宇宙線研究中的重要工具。核乳膠具有空間分辨率好、連續(xù)、靈敏、探測(cè)結(jié)果自動(dòng)保存等性能，適用于產(chǎn)生多個(gè)帶電粒子的復(fù)雜反應(yīng)研究及粒子衰變系列研究，以及輕便、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn);缺點(diǎn)是需經(jīng)顯影定影，不能即時(shí)得到測(cè)量結(jié)果，需靠人工測(cè)量，要用顯微鏡，難于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等。

核乳膠的主要成分是溴化銀微晶體和明膠的混合物，與普通照相底片乳膠不同在于含溴化銀的量大，晶粒小，乳膠層較厚。

帶電粒子在乳膠中的作用可分為電子和離子兩個(gè)階段:在電子階段中，帶電粒子穿過(guò)溴化銀晶體，在晶體中產(chǎn)生一些自由電子，其中一部分落在乳膠的靈敏中心上;在離子階段中，俘獲了電子而帶負(fù)電的靈敏中心吸引間隙銀離子，結(jié)合成銀原子。上述二階段多次重復(fù)，靈敏中心上積累銀原子的量增大到一定程度后，就形成了乳膠的"潛影中心"。一個(gè)溴化銀微晶體只有一個(gè)潛影中心,經(jīng)過(guò)顯影,就可以還原為銀粒。加工處理后的乳膠中，用顯微鏡可以觀察到在帶電粒子的路徑上所留下的一串?dāng)鄶嗬m(xù)續(xù)的銀粒，這就叫做徑跡。徑跡的長(zhǎng)度叫射程。如果事先用一系列已知能量和類(lèi)別的帶電粒子入射到核乳膠上，測(cè)得射程-能量關(guān)系,則測(cè)量任一已知粒子徑跡的射程，就可以定出該粒子的能量。

乳膠中徑跡單位長(zhǎng)度上的銀顆粒數(shù)目叫乳膠的顆粒密度，它同入射粒子的種類(lèi)(質(zhì)量、電荷)及速度有關(guān)。 電荷多、速度慢的入射粒子電離本領(lǐng)強(qiáng)，形成的潛影大，可顯幾率高，顆粒密度大。粒子在乳膠中運(yùn)動(dòng)，同原子碰撞而多次散射，改變運(yùn)動(dòng)方向，徑跡常有折曲。因此，根據(jù)徑跡顆粒密度的大小和折曲程度，可以判別粒子種類(lèi)并測(cè)定它們的速度。

中性粒子不能直接形成徑跡，但是它們可以產(chǎn)生次級(jí)帶電粒子。通過(guò)對(duì)這些次級(jí)帶電粒子徑跡的測(cè)量，可以推算中性粒子的能量和數(shù)量。例如，快中子同乳膠中的氫核彈性散射產(chǎn)生反沖質(zhì)子徑跡;慢中子同乳膠中的氮核引起N(n,p)C反應(yīng),或在乳膠中混入硼鹽,使慢中子同硼產(chǎn)生B(n,α)Li反應(yīng)。通過(guò)記錄相應(yīng)的質(zhì)子或α粒子來(lái)探測(cè)中子。

在粒子物理和宇宙線物理方面:過(guò)去曾用核乳膠陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了 π介子、K介子、K介子以及 ∑超子、揈反超子等新粒子，并對(duì)許多基本粒子的性質(zhì)進(jìn)行了大量研究。到目前為止，核乳膠仍是宇宙線研究中的一種重要工具。在核物理方面:核乳膠用于中子能譜測(cè)量(見(jiàn)中子譜學(xué));原子核反應(yīng)研究;在精細(xì)的核反應(yīng)能譜學(xué)研究中作為磁譜儀的焦面探測(cè)器等。由于放射性同位素示蹤方法在生物學(xué)、醫(yī)藥學(xué)、冶金、農(nóng)業(yè)等許多方面的應(yīng)用，特別是電子顯微鏡放射自顯影技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)入了分子生物學(xué)的研究。核乳膠作為它們的探測(cè)器，具有靈敏度高，不破壞樣品，位置分辨好等優(yōu)點(diǎn)。此外，原子核乳膠還可以用于鈾礦地質(zhì)研究、中子照相、中子劑量測(cè)量(見(jiàn)中子劑量和防護(hù))等。

核乳膠具有空間分辨本領(lǐng)好、連續(xù)、靈敏、高密度、探測(cè)結(jié)果自動(dòng)保存等性能，適用于產(chǎn)生多個(gè)帶電粒子的復(fù)雜反應(yīng)研究及粒子衰變系列研究。還有輕便、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是:它需經(jīng)顯影定影，不能當(dāng)時(shí)得到測(cè)量結(jié)果;靠人工測(cè)量;要用顯微鏡測(cè)量徑跡參量，難于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，除了同磁譜儀配合使用外，一般乳膠工作由射程定能量，能量分辨率比電探測(cè)器差;乳膠中成分比較復(fù)雜，能進(jìn)行研究的靶核的種類(lèi)和數(shù)量有限。

核乳膠依照靈敏度可分為以下幾種類(lèi)型:①對(duì)一切帶電粒子都靈敏的核乳膠,常用于宇宙線物理,粒子物理學(xué)以及β、γ放射性研究中;②對(duì)能量為幾百兆電子伏以下的α粒子和幾十兆電子伏以下的質(zhì)子靈敏,對(duì)β、γ射線不靈敏,這種核乳膠常用于原子核物理學(xué)及α放射性的探測(cè)中;③對(duì)質(zhì)量數(shù)較大的核靈敏,對(duì)α、β、γ射線不靈敏，用于核裂變碎片研究中。

核乳膠在使用形態(tài)上又可分為如下幾種:涂在玻璃上的乳膠干板;用于粒子物理和宇宙線物理的"乳膠疊"，有用于放射自顯影技術(shù)的液體乳膠和脫膜乳膠;還有用于核反應(yīng)研究的各種載靶乳膠。