Ядерна фотографічна емульсія - фотоемульсія для реєстрації траєкторій (треків) заряджених частинок. Французький фізик А. Беккерель у 1896 виявив радіоактивність солей U за спричиненим ними почорнінням звичайної фотоемульсії. У 1910 японський фізик С. Кіносіта встановив, що зерна галогеніду Ag звичайної фотоемульсії стають здатними до проявлення, якщо крізь них пройшла α-частинка. У 1927 Л. В. Мисовський зі співробітниками виготовили пластинки з товщиною емульсійного шару 50 мкм і спостерігали за їхньою допомогою розсіяння α-частинок на ядрах емульсії. У 30-х рр. почалося виготовлення спеціальних ядерних фотографічних емульсій (зі стандартними властивостями), за допомогою яких можна було реєструвати сліди повільних частинок (α-частинок, протонів). У 1937—38 австр. фізики М. Блау і Г. Бомбахер та О. П. Жданов зі співробітниками спостерігали в ядерних фотографічних емульсіях розщеплення ядер, спричинені космічним випромінюванням. У 1945—48 з'явилися релятивістські ядерні фотографічні емульсії для реєстрації релятивістських частинок. Метод ядерної фотографічної емульсії став точним кількісним методом досліджень.
Ядерні фотографічні емульсії відрізняються від звичайних фотоемульсій двома особливостями: відношення кількості галогеніду Ag до желатини у 8 разів більше; товщина шару, як правило, у 10-100 разів більша і досягає іноді 1000—2000 мкм. Зерна галогеніду Ag в емульсії мають середній лінійний розмір зазвичай 0,08 – 0,30 мкм.
Заряджені частинки, проходячи крізь ядерну фотографічну емульсію, створюють чутливі центри в деяких зернах галогеніду Ag, що лежать на їхньому шляху (приховане зображення). Після проявлення ці зерна перетворюються на кристалики металевого Ag, які непрозорі і після фіксування ядерної фотографічної емульсії утворюють уздовж треку частинки ланцюжок чорних зерен. Сліди частинок спостерігають за допомогою мікроскопів при збільшенні 200—2000.
У ядерній фізиці ядерні фотографічні емульсії зазвичай використовують у вигляді шарів, наклеєних на скляні підложки. При дослідженні частинок високих енергій (на прискорювачах або в космічних променях) емульсійні шари іноді знімають з підложки і укладають у великі стопки з кількох сотень шарів. Об'єм стопок сягає десятків л — утворюється практично суцільна фоточутлива маса. Після експозиції окремі шари наклеюють на скляні підложки і обробляють. Положення шарів маркують, завдяки чому траєкторію частинок простежують по всій стопці, переходячи від шару до шару.
Пробіг частинки із зарядом Q і швидкістю v в ядерній фотографічній емульсії до зупинки частинки пропорційний масі М частинки. При достатньо великій швидкості густина зерен (число проявлених зерен на одиницю довжини сліду) g~Q2/v2. Якщо густина зерен занадто велика, вони зливаються в суцільний чорний слід. У цьому випадку (особливо при великому Q) мірою швидкості частинки може слугувати число вторинних т.зв. δ-електронів, що утворюють уздовж сліду характерні відгалуження. Їхня густина також ~Q2/v2. Якщо Q=e (заряду електрона), a v~c, то слід частинки в релятивістській ядерній фотографічній емульсії має вигляд переривчастої лінії з 15—30 чорних зерен на 100 мкм шляху.
В ядерній фотографічній емульсії можна вимірювати розсіяння частинок. Середнє кутове відхилення на одиницю шляху q>~Q/pv (p — імпульс частинки). Ядерну фотографічну емульсію можна помістити в дуже сильне магнітне поле і виміряти імпульс частинки та знак її заряду, що дозволяє визначити Q, М і v. Переваги методу ядерної фотографічної емульсії як трекового детектора частинок — висока просторова роздільна здатність (можна розрізняти явища, відділені відстанню в ~1 мкм, що для релятивістської частинки відповідає часам прольоту ~ 10-16 с) і можливість тривалого накопичення рідкісних подій. Методом ядерної фотографічної емульсії було відкрито пі-мезони, виявлено взаємодію π- і K-мезонів після зупинки. За допомогою ядерної фотографічної емульсії вдалося оцінити час життя π0-мезона, виявити розпад K-мезона на 3 піони, відкрити ∑-гіперон, гіперядра, антилямбдагіперон. Методом ядерної фотографічної емульсії було досліджено склад первинного космічного випромінювання і доведено, що, крім протонів, у ньому є ядра He і важчих елементів, аж до Fe. У 50-і рр. були організовані міжнародні експедиції з метою підняття багатолітрових емульсійних стопок на балонах у високі шари атмосфери і на різні геомагнітні широти. Частини стопок були розподілені між десятками лабораторій світу, що працювали за узгодженими програмами. Це дозволило в короткі терміни накопичити велику статистику і привело до деяких із перелічених вище відкриттів.
Хоча при дослідженні частинок високих енергій бульбашкові камери потіснили ядерну фотографічну емульсію, остання все ж продовжує використовуватися. Ядерна фотографічна емульсія застосовується також в авторадіографії: у структуру досліджуваного об'єкта вводиться невелика кількість радіоактивних атомів, які виявляють свою присутність розпадами, і ядерна фотографічна емульсія, поміщена поблизу об'єкта, може вказати їхню локалізацію. Для збільшення роздільної здатності і чутливості методу ядерну фотографічну емульсію в рідкому вигляді іноді наносять безпосередньо на об'єкт або застосовують тонкі шари ядерної фотографічної емульсії, зняті з підложки. При цьому можна вимірювати як повне почорніння, так і реєструвати індивідуальні сліди, досягаючи просторової роздільної здатності ~1 мкм.