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Detector de trazas nucleares de estado sólido

Fotografía microscópica de trazas de deuterones en CR-39 Un detector de trazas nucleares de estado sólido ( SSNTD ), también conocido como detector de trazas grabadas o detector...

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Fotografía microscópica de trazas de deuterones en CR-39

Un detector de trazas nucleares de estado sólido ( SSNTD ), también conocido como detector de trazas grabadas o detector de trazas dieléctricas ( DTD ), es una muestra de un material sólido ( emulsión fotográfica , cristal, vidrio o plástico) expuesta a radiación nuclear ( neutrones o partículas cargadas , ocasionalmente también rayos gamma ), grabada con un producto químico corrosivo y examinada microscópicamente. Cuando las partículas nucleares atraviesan el material, dejan rastros de daño molecular, y estas regiones dañadas se graban más rápidamente que el material en su conjunto, generando agujeros llamados trazas .

El tamaño y la forma de estas trazas proporcionan información sobre la masa, la carga, la energía y la dirección del movimiento de las partículas. Las principales ventajas sobre otros detectores de radiación son la información detallada que se obtiene sobre partículas individuales, la persistencia de las trazas, que permite realizar mediciones durante largos periodos de tiempo, y la construcción sencilla, económica y robusta del detector. Por estas razones, los detectores de trazas de estado sólido (SSNTD) se utilizan habitualmente para estudiar rayos cósmicos , elementos radiactivos de larga vida , la concentración de radón en viviendas, reacciones nucleares con baja relación señal-ruido y la edad de muestras geológicas.

El principio básico de los detectores SSNTD es que las partículas cargadas dañan el detector a escala nanométrica a lo largo de la pista, de tal manera que esta se graba mucho más rápido que el material intacto. El grabado, que suele durar varias horas, agranda el daño hasta formar fosas cónicas de dimensiones micrométricas, que pueden observarse con un microscopio. Para un tipo de partícula dado, la longitud de la pista indica su energía. La carga puede determinarse comparando la velocidad de grabado de la pista con la del material base. Si las partículas inciden perpendicularmente sobre la superficie, las fosas son circulares; de lo contrario, la elipticidad y la orientación de la boca de la fosa elíptica indican la dirección de incidencia.

Un material comúnmente utilizado en los detectores de estado sólido de rayos X (SSNTD) es el polialil diglicol carbonato (también conocido como CR-39). Se trata de un plástico rígido, transparente e incoloro con la fórmula química C₁₂H₁₈O₇ . El grabado para exponer el daño por radiación se realiza típicamente con soluciones de álcalis cáusticos , como el hidróxido de sodio , a menudo a temperaturas elevadas durante varias horas.

Antes de la década de 1990, una debilidad principal de los detectores de trazas nucleares de estado sólido (SSNTD) era el engorroso análisis manual de trazas individuales. Varios grupos de investigación abordaron este problema durante varias décadas mediante la implementación de sistemas de escaneo computarizado para el análisis rápido y automatizado de superficies expuestas de CR-39. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] Estos métodos de análisis reducen el tiempo de análisis de semanas o meses por muestra a horas, lo que ha propiciado un renovado uso del CR-39 para la detección nuclear en aplicaciones con señales débiles o con presupuestos limitados.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Fews, AP (1992-10-01). "Análisis flexible de trazas de partículas nucleares grabadas" . Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms . 72 (1): 91– 103. doi : 10.1016/0168-583X(92)95288-3 . ISSN 0168-583X . 
  2. ↑ D'Amico, Noah; Puri, Sandeep; Jones, Ian; Lin, Cuikun; Gillespie, AK; Zhao, Bo; Duncan, RV (2025-12-01). "Sistema de análisis de trazas de partículas nucleares de gran área basado en IA" . Ingeniería y tecnología nuclear . 57 (12) 103738. doi : 10.1016/j.net.2025.103738 . ISSN 1738-5733 . 
  3. ↑ Wang, Yuxing; Chen, Allan Xi; Salazar, Matthew; Abdalla, Nawar; Li, Zhifei; Wrixon, Benjamin (2025-07-01). "Detección de partículas cargadas de fusión deuterio-deuterio utilizando CR-39 y un modelo de aprendizaje profundo" . Radiation Measurements . 185 107444. doi : 10.1016/j.radmeas.2025.107444 . ISSN 1350-4487 . 
  4. ↑ Mohamed, Soheir E.; Alahmari, Saeed; Khan, Arshad; Al-Naggar, Tayseer I.; Ashraf, O.; Al-qahtani, Suha; Al-Sari, Rahaf Salem; Al-Yami, Ghda Sulsiman; Al-Amer, Noura Ail; Al-Yami, Yosra Ail; ALGhabar, Razan hadi; Albargi, Hasan B.; Abdalla, Ayman M. (2026-07-01). "Medición automatizada de diámetros de trazas de partículas alfa en detectores CR-39 utilizando un enfoque de aprendizaje profundo" . Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms . 576 166133. doi : 10.1016/j.nimb.2026.166133 . ISSN 0168-583X . 
  • Gregory Choppin, Jan-Olov Liljenzin , Jan Rydberg, Radioquímica y Química Nuclear , Capítulo 8, "Técnicas de detección y medición"