核乳胶

记录带电粒子径迹的特制照相乳胶

核乳胶是一种记录带电粒子径迹的特制照相乳胶。它比一般的照相乳胶层厚、密度大，即含更多的溴化银，且颗粒细，分布均匀。当带电粒子穿过核乳胶层时，可使其径迹上的原子发生电离并在照相底板中形成潜像，经显影和定影后可显示出粒子的径迹，再在显微镜下测量。

简介

核乳胶（nuclear emulsion），用特制的照相乳胶制成的能记录单个带电粒子径迹的粒子径迹探测器。当有带电粒子穿入时就会引起“感光”而留下径迹，经过显影和定影，可用显微镜观察，根据测定粒子在核乳胶中的径迹长度、银粒密度和径迹曲折程度可判定粒子的种类并测定它们的速度。乳胶是固体，其限止本领比空气大千倍，高能粒子在空气中的射程是几米的话，在核乳胶中只有几毫米，一个复杂的现象可以在一个小体积中显示出来，因此核乳胶是研究高能粒子的很好工具，曾用它发现π±、k±、°等粒子（见介子，重子），是核物理、粒子物理和宇宙线研究中的重要工具。核乳胶具有空间分辨率好、连续、灵敏、探测结果自动保存等性能，适用于产生多个带电粒子的复杂反应研究及粒子衰变系列研究，以及轻便、简单、经济等优点；缺点是需经显影定影，不能即时得到测量结果，需靠人工测量，要用显微镜，难于实现自动化等。

成分结构

核乳胶的主要成分是溴化银微晶体和明胶的混合物，与普通照相底片乳胶不同在于含溴化银的量大，晶粒小，乳胶层较厚。

发展简史

1896年A.H.贝可勒尔发现铀盐使底片感光变黑后，人们就利用照相底片探测射线的总强度。随着核物理研究发展的需要，经过多年的努力，出现了核乳胶。1949年初，出现了第一批核乳胶商业产品。

生产工艺

带电粒子在乳胶中的作用可分为电子和离子两个阶段：在电子阶段中，带电粒子穿过溴化银晶体，在晶体中产生一些自由电子，其中一部分落在乳胶的灵敏中心上；在离子阶段中，俘获了电子而带负电的灵敏中心吸引间隙银离子，结合成银原子。上述二阶段多次重复，灵敏中心上积累银原子的量增大到一定程度后，就形成了乳胶的“潜影中心”。一个溴化银微晶体只有一个潜影中心，经过显影，就可以还原为银粒。加工处理后的乳胶中，用显微镜可以观察到在带电粒子的路径上所留下的一串断断续续的银粒，这就叫做径迹。径迹的长度叫射程。如果事先用一系列已知能量和类别的带电粒子入射到核乳胶上，测得射程-能量关系，则测量任一已知粒子径迹的射程，就可以定出该粒子的能量。

乳胶中径迹单位长度上的银颗粒数目叫乳胶的颗粒密度，它同入射粒子的种类（质量、电荷）及速度有关。电荷多、速度慢的入射粒子电离本领强，形成的潜影大，可显几率高，颗粒密度大。粒子在乳胶中运动，同原子碰撞而多次散射，改变运动方向，径迹常有折曲。因此，根据径迹颗粒密度的大小和折曲程度，可以判别粒子种类并测定它们的速度。

中性粒子不能直接形成径迹，但是它们可以产生次级带电粒子。通过对这些次级带电粒子径迹的测量，可以推算中性粒子的能量和数量。例如，快中子同乳胶中的氢核弹性散射产生反冲质子径迹；慢中子同乳胶中的氮核引起N(n,p)C反应，或在乳胶中混入硼盐，使慢中子同硼产生B(n,α)Li反应。通过记录相应的质子或α粒子来探测中子。

应用领域

在粒子物理和宇宙线物理方面：过去曾用核乳胶陆续发现了π介子、K介子、K介子以及 ∑超子、揈反超子等新粒子，并对许多基本粒子的性质进行了大量研究。到目前为止，核乳胶仍是宇宙线研究中的一种重要工具。在核物理方面：核乳胶用于中子能谱测量（见中子谱学）；原子核反应研究；在精细的核反应能谱学研究中作为磁谱仪的焦面探测器等。由于放射性同位素示踪方法在生物学、医药学、冶金、农业等许多方面的应用，特别是电子显微镜放射自显影技术的发展，进入了分子生物学的研究。核乳胶作为它们的探测器，具有灵敏度高，不破坏样品，位置分辨好等优点。此外，原子核乳胶还可以用于铀矿地质研究、中子照相、中子剂量测量（见中子剂量和防护）等。

核乳胶具有空间分辨本领好、连续、灵敏、高密度、探测结果自动保存等性能，适用于产生多个带电粒子的复杂反应研究及粒子衰变系列研究。还有轻便、简单、经济等优点。缺点是：它需经显影定影，不能当时得到测量结果；靠人工测量；要用显微镜测量径迹参量，难于实现自动化，除了同磁谱仪配合使用外，一般乳胶工作由射程定能量，能量分辨率比电探测器差；乳胶中成分比较复杂，能进行研究的靶核的种类和数量有限。

核乳胶依照灵敏度可分为以下几种类型：

①对一切带电粒子都灵敏的核乳胶，常用于宇宙线物理，粒子物理学以及β、γ放射性研究中；

②对能量为几百兆电子伏以下的α粒子和几十兆电子伏以下的质子灵敏，对β、γ射线不灵敏，这种核乳胶常用于原子核物理学及α放射性的探测中；

③对质量数较大的核灵敏，对α、β、γ射线不灵敏，用于核裂变碎片研究中。

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