ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Трековые приборы для регистрации частиц из "Основы ядерной физики " Трековые приборы дают большое количество информации об отдельных ядерных процессах, и эта информация отличается чрезвычайной наглядностью. Трековые приборы в сочетании с магнитным полем позволяют сравнительно просто определить импульс и энергию частицы. [c.46] Камера Вильсона. Исторически первым трековым прибором, позволившим непосредственно наблюдать следы отдельных заряженных частиц и ядерные превращ,ения, была камера Вильсона, созданная английским физиком Ч. Вильсоном в 1912 г. [c.46] Принцип действия камеры Вильсона основан на способности ионов служить центрами конденсации капелек пересыщенного пара. Если пар свободен от пыли и других посторонних объектов, могущих служить очагами конденсации, то конденсация не начинается. [c.46] Камера Вильсона представляет собой герметически замкнутый объем Vi (рабочий объем), заполненный каким-либо неконденси-рующимся газом (воздух, водород, гелий, аргон, азот) и насыщенными парами некоторой жидкости, чаще парами смеси жидкостей (вода и спирт). Стенки камеры могут быть изготовлены из стекла или металла, а сама камера может иметь форму цилиндра или параллелепипеда с линейными размерами от 10 сж до 1 ж и более. В современных камерах, предназначенных для исследований космических лучей, рабочий объем измеряется сотнями и тысячами литров. [c.46] На рисунке 11 изображены схемы камер Вильсона с поршневым устройством и с резиновой диафрагмой. [c.47] В более поздних конструкциях камер создание пересыщенного состояния пара достигается быстрым выпуском сжатого воздуха из вспомогательного объема через клапан Кх- В результате уменьшения давления во вспомогательном объеме резиновая диафрагма Д быстро опускается и происходит адиабатическое расширение газа и пара в рабочем объеме камеры на 25—35%, приводящее к понижению температуры и пересыщению пара. Пунктиром показано положение диафрагмы Д на опорной сетке S . Изменяя положение этой сетки, можно регулировать величину расширения газа и пара в рабочем объеме. Трубка служит для впуска сжатого воздуха во вспомогательный объем который возвращает диафрагму в исходное положение в конце каждого рабочего цикла. Сетка Si ограничивает движение резиновой диафрагмы вверх. Через трубку Кз заполняется рабочий объем газом и паром выбранной жидкости. Рабочий объем камеры ограничен стеклянными боковыми стенками А, верхним плоским стеклом В и металлической сеткой Si, покрытой черным бархатом (для получения темного фона). Для освещения рабочего объема сбоку ставится импульсная осветительная лампа. [c.47] Для удаления старых ионов из камеры часто применяется очищающее электрическое поле с напряженностью в несколько десятков вольт на сантиметр. [c.47] При исследовании космических лучей используются камеры Вильсона, управляемые счетчикалщ. Перед камерой и после нее помещаются счетчики, соединенные по схеме совпадений. При прохождении частиц через счетчики последние срабатывают, и камера фиксирует пролетевшую частицу. [c.48] Для определения знака электрического заряда, импульса и энергии частицы камера Вильсона помещается в магнитное поле, параллельное оси камеры. Впервые это было применено при ис-следоват1ях i-частиц и космических лучей советскими физиками П. Л. Капицей и Д. В. Скобельцыным в 1927 г. [c.48] Если известно направление полета частицы, то по искривлению ее траектории в магнитном поле можно судить о знаке заряда частицы. [c.48] Диффузионная камера — прибор, предназначенный для наблюдения треков ионизирующих частиц, впервые предложенный А. Лангсдорфом в 1936 г. [c.49] Диффузионная камера представляет собой видоизмененную конструкцию камеры Вильсона, находящуюся постоянно в рабочем состоянии. В основе работы диффузионной камеры лежит также явление образования капелек из пересыщенного пара на ионах вдоль траектории пролетевшей частицы. [c.49] В камере Вильсона путем адиабатического расширения достигается пересыщенное состояние пара на короткое время. Камера становится чувствительной и в течение этого времени может регистрировать пролетающую заряженную частицу. Однако отношение времени чувствительности к времени между двумя последо-ватель 1ыми расширениями для камеры Вильсона очень мало, 10 — 10 . Этот недостаток камеры Вильсона устраняется в диффузионной камере, в которой отсутствует система расширения и сжатия рабочего объема. В диффузионной камере пересыщение пара создается за счет постоянно существующего перепада температуры между дном и крышкой камеры. Между крышкой и дном камеры существует такая область — сЛой с пересыщенным паром,— в которой может происходить образование капелек на ионах. Подбирая температурный градиент нужной величины (примерно, 5—10 град/см), удается получить высоту этого слоя, чувствительного к ионизации на ионах в 50—70 мм и более. Диффузионная камера является камерой непрерывного действия когда бы ни попала заряженная частица в рабочий объем камеры, она всегда создает видимый след. [c.49] Нижнее металлическое дно камеры охлаждается твердой углекислотой до температуры минус 30—50 С. Пары диффундируют из верхней части сосуда в нижнюю. [c.50] Пузырьковая камера. Существенным недостатком камеры Вильсона и диффузионной камеры является малая плотность и малая тормозная способность их рабочего вещества.. Назревшая необходимость создания трекового прибора с большой тормозной способностью была успешно решена в 1952 г. Д. Глезером (США). Прибор, нолучивший название пузырьковой камеры, представляет собой сосуд, наполненный специально подобранной прозрачной перегретой жидкостью. Заряженная частица, пролетающая через камеру, вызывает резкое вскипание перегретой жидкости вдоль своего следа, и путь частицы отмечается цепочкой пузырьков пара. [c.50] Для регистрации прохождения новых заряженных частиц камера должна быть подготовлена к следующему рабочему циклу. Длительность рабочего цикла пузырьковой камеры составляет 4—10 сек. Отношение полезного (чувствительного) времени к общей продолжительности цикла для пузырьковой камеры меньше, чем для диффузионной камеры, но больше, чем для камеры Вильсона. Снимки, сделанные с помощью пузырьковой камеры, являются более четкими по сравнению со снимками в вильсоновских камерах (см. вкл.). Благодаря высокой плотности рабочего вещества весь след частицы в большинстве случаев укладывается в поле зрения. [c.50] В 1960 г. Д. Глезеру была присуждена Нобелевская премия по физике за создание пузырьковой камеры. [c.50] В Объединенном институте ядерных исследований построена пузырьковая водородная камера на 20 л и камера с рабочим объемом в 250 л. Примерно такого же масштаба построены пузырьковые камеры в США. [c.50] Светочувствительная пластинка, пленка или бумага представляют собой слой суспензии микрокристаллов бромистого серебра А Вг в растворе желатины. [c.51] Вернуться к основной статье