核輻射現(xiàn)象(天然放射性)發(fā)現(xiàn)于1896年。1926年,H.蓋革等發(fā)明GM計(jì)數(shù)管,單次輻射通過(guò)時(shí)發(fā)出一個(gè)電脈沖,經(jīng)電子管放大后,可驅(qū)動(dòng)電話發(fā)出聲響。聲響的疏密反映輻射源的強(qiáng)弱,還可用示波儀進(jìn)行記錄,或觸發(fā)閘流管而驅(qū)動(dòng)機(jī)械計(jì)數(shù)器。這項(xiàng)發(fā)明使核物理實(shí)驗(yàn)得到了電子技術(shù)的支持,從而促成了30年代以來(lái)核物理學(xué)和高能物理學(xué)上一系列重要的發(fā)現(xiàn)。1930年,B.羅西用三重符合電路發(fā)現(xiàn)了宇宙線在東西方向上的不對(duì)稱性。1932年,P.M.布萊克特等人又用此電路啟動(dòng)云室拍照,大大提高了云室的效率。C.D.安德森用這樣的云室研究宇宙射線時(shí)發(fā)現(xiàn)了正電子(1932年)和μ介子(1936年),獲得了1936年諾貝爾獎(jiǎng)金物理學(xué)獎(jiǎng)。這些成就加深了人類對(duì)原子核的認(rèn)識(shí),也使物理學(xué)家對(duì)電子學(xué)方法的優(yōu)越性的認(rèn)識(shí)逐步提高。30年代初,人們就致力于為核物理實(shí)驗(yàn)研制專用的成套電子儀器。1931年,盧瑟福實(shí)驗(yàn)室制成包括放大器、甄別器、計(jì)數(shù)器和電源的成套電子儀器,成為核物理實(shí)驗(yàn)中早期的有力工具。 第二次世界大戰(zhàn)開(kāi)始后,核電子學(xué)圍繞核武器的研究得到更大的發(fā)展,逐漸形成了一門學(xué)科。1945年,第一顆原子彈的爆炸,又向核電子學(xué)提出很多新課題,如怎樣探測(cè)核爆炸的各種機(jī)制和核爆炸產(chǎn)生的強(qiáng)電磁脈沖對(duì)電子設(shè)備的影響、損壞機(jī)制以及如何將電子設(shè)備加固以抗核脈沖的沖擊等。 1949年,R.L.霍夫斯塔特發(fā)明了用碘化鈉(鉈)晶體制成的閃爍計(jì)數(shù)器。這是輻射探測(cè)器的一次重大發(fā)展。它推動(dòng)了核γ譜學(xué)和相應(yīng)的測(cè)量?jī)x器γ譜儀的發(fā)展。γ譜儀的電子學(xué)部分,是一個(gè)對(duì)閃爍探測(cè)器輸出的電脈沖進(jìn)行幅度分析的儀器。 50年代初,由于閃爍探測(cè)器的快速時(shí)間響應(yīng),核電子學(xué)已開(kāi)拓了納秒脈沖技術(shù),應(yīng)用在放大、甄別、計(jì)數(shù)、符合、時(shí)間測(cè)量等技術(shù)上。同一時(shí)期,對(duì)核探測(cè)器的噪聲問(wèn)題也進(jìn)行了理論分析,并開(kāi)展了低噪聲譜儀放大器的研究,使核能譜的測(cè)量工作在速度上和精度上大為提高。
50年代中、后期,高能加速器出現(xiàn),物理學(xué)家開(kāi)始尋找新的基本粒子。他們利用各種閃爍探測(cè)器和核電子學(xué)方法,取得了許多重要的物理學(xué)成就。1958年,第一次國(guó)際核電子學(xué)會(huì)議在貝爾格萊德召開(kāi),此后,核電子學(xué)的名稱正式為國(guó)際有關(guān)學(xué)術(shù)界采用。 進(jìn)入60年代時(shí),已研制出各種半導(dǎo)體探測(cè)器,特別是鍺(鋰)漂移半導(dǎo)體探測(cè)器。其γ能量的分辨能力比閃爍探測(cè)器約高兩個(gè)數(shù)量級(jí),時(shí)間分辨和本底也優(yōu)于閃耀體。不足之處是它必須在77K的低溫下工作,要用液氮來(lái)保持,不太方便。60年代末,已研制出能在常溫下保存的高純鍺探測(cè)器。 到60年代中期,核電子儀器的晶體管化幾乎已全部實(shí)現(xiàn)。晶體管化還促進(jìn)了核電子儀器的標(biāo)準(zhǔn)化。1968年,卡爾帕克發(fā)明了多絲室探測(cè)器。當(dāng)粒子通過(guò)密布在不同層上、數(shù)目眾多的某些絲時(shí),這些絲便發(fā)出電信號(hào)。如果讀出絲的編號(hào),就可以判定粒子通過(guò)的位置。1970年,他又研究出漂移室,比多絲室定位更準(zhǔn)。這兩種絲室的尺寸已可做到6×6米2,信號(hào)絲數(shù)可達(dá)數(shù)萬(wàn)。因此,要求有龐大的快、準(zhǔn)、穩(wěn)的電子讀出電路。這種由大型快速電子電路、計(jì)算機(jī)組成的系統(tǒng)只是在70年代中出現(xiàn)大規(guī)模集成電路、混合集成電路和發(fā)射極耦合邏輯電路等器件后才得以實(shí)現(xiàn)。這種全電子式探測(cè)器在高能物理實(shí)驗(yàn)中逐步取代了1952年發(fā)明的汽泡室。 1974年,丁肇中和B.里克特分別用全電子學(xué)方法發(fā)現(xiàn)J/Ψ粒子,間接地證實(shí)了第四種夸克(桀)的存在,打破了粒子物理界近10年的停滯狀態(tài),因而同獲1976年諾貝爾獎(jiǎng)金物理學(xué)獎(jiǎng)。 到70年代末,以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的成套核電子儀器系統(tǒng),如核能譜測(cè)量系統(tǒng),在核科學(xué)技術(shù)各領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用,而大型的核信息獲取與處理系統(tǒng)已成為高能物理前沿實(shí)驗(yàn)中的必要手段。
1983年初,歐洲核子研究中心的UA-1、UA-2實(shí)驗(yàn)組在SPS質(zhì)子-反質(zhì)子對(duì)撞機(jī)上觀察到中間玻色子W+、W-和Z0的衰變現(xiàn)象。它們是電磁作用和弱作用力統(tǒng)一理論所預(yù)言的粒子。其中的兩個(gè)關(guān)鍵是:①用電子學(xué)反饋方法實(shí)現(xiàn)反質(zhì)子環(huán)中的隨機(jī)冷卻;②實(shí)驗(yàn)所用的探測(cè)設(shè)備重達(dá)2000噸,除磁鐵重800噸外,其余皆為探測(cè)器電子學(xué)系統(tǒng),其中使用了數(shù)百個(gè)微處理器。 進(jìn)入80年代后,核電子學(xué)本身也伴隨其他科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而得到發(fā)展。新的探測(cè)器件和材料(如鍺酸鉍BGO、氟化鋇BaF2)相繼出現(xiàn),使核電子儀器的性能指標(biāo)不斷刷新。 核電子學(xué)是在不斷滿足迅速發(fā)展的核科學(xué)技術(shù)的需要而發(fā)展起來(lái)的,它也不斷吸收其他科學(xué)技術(shù)的成就,特別是各電子學(xué)分支學(xué)科的成就。同時(shí)它也不斷地向其他領(lǐng)域擴(kuò)散自己的知識(shí)。核電子學(xué)中對(duì)脈沖幅度和時(shí)間間隔的精密測(cè)量和甄別等技術(shù),對(duì)40年代雷達(dá)和電子計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展提供了有用的經(jīng)驗(yàn)。納秒脈沖技術(shù)也是在核電子學(xué)中領(lǐng)先得到發(fā)展的?,F(xiàn)代的高速模-數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)起源于核電子學(xué)中多道脈沖幅度分析技術(shù)。核電子學(xué)與其他學(xué)科相互滲透而出現(xiàn)了一些邊緣學(xué)科。