Фотоэмульсионный метод. Камера Вильсона. Пузырьковая и искровая камера

Фотоэмульсионный метод

Фотоэмульсионный метод» Метод основан на ионизирующем действии на­ряженных частиц, которые они оказывают на кри­сталлы бромистого серебра, входящего в состав фо­тоэмульсии. При проявлении в фотоэмульсии выри­совывается темный след заряженной частицы. Чет­кость следа зависит от удельной ионизации. Рез-кисть изображения, трека

увеличивается с ростом удельной ионизации, так как вдоль траекторий ча­стицы возникает больно зерен серебра. По количе­ству зерен серебра на единицу длины трека оценивают значение удельной ионизации, Зерна имеют размер 0,3 мк, так что их можно видеть в микро­скоп с увеличением 500-1000. При полном торможе­нии заряженной частицы по длине трека находят ее пробег в фотоэмульсии и начальную энергию.

Главным недостатком эмульсионного метода реги­страции является очень большая трудоемкость об­работки, обусловленная тем, что каждую пластину необходимо долго рассматривать под сильным ми­кроскопом.

Камера Вильсона.

В этой камере рабочим веществом является пере­насыщенный, т.е. наход-ся в неустойчивом агре­гатном состояние пар

( вода, этиловый спирт) , Регистрируемая заряженная частица конденсирует пар на своем пути, оставляя след в виде тумана. Трек ( след) наблюдается визуально и фотографиру­ется. В процессе эксплуатации в камере происходят следующие процессы:

а) До включения рабочего цикла давление в камере таково, что пар не пересыщен , но ближе к насыще­нию. Камера непрерывно очищается от случайных ионов отсасывающим полем. Перед самым началом рабочего цикла отсасывающее иоле выключается. 6) Рабочий цикл начинается адиабатическим рас­ширением газа. Пар становится перенасыщенным. На траекториях, пролетающих через камеру частиц, образуются троки из тумана

в) треки освещаются и фотографируются,

г) Камера возвращается в исходное положение.

Основными характеристиками камеры Вильсона являются: времячувствитьности τ_к и время восстановления τ_в. Время чувствительности время, в течение кот-го камера перенасыщена паром и чувств-на к заряженным частицам.

При обработке треков извлека­ется следующая информация о ядерных реакциях. Прежде всего по геометрии треков уст-­ся количество участвющих в реакциях заряженных  частиц и направления их движения. Во— вторых,  весь трек умещается в камере, то по величине пробега можно установить энергию частицы.

Сосчитав количество капель на еди­ницу длины трека, можно определить плотность ионизации, т.е. величину потерь. По потерям можно определить скорость частицы. К серьезным недо­статкам камеры Вильсона относится ее малый аф­фективный объем. При увеличений объеме камеры трудно избежать турбулентного Движения газа при расширении, что искажает трековую картину.

Пузырьковая и искровая камера

В пузырьковой камере в качестве рабочего в-ва используется перегретаяжидкость. Перегретое сост. жид­кости может быть создано путём быстрого сброса давления, действующего на жид­кость.   Изменение давления в камере достигается разными методами - при помощи газового или механ-ого поршня, диафрагмы или сифона, находящегося в контакте с жидкостью. Камера находится в магнитном ноле, созд. сильным электро­магнитом. Это позволяет определить импульсы ча­стиц по радиусам кривизны их треков.

Пузырьки в камере за время 10-15 мс, дости­гают размера около 10 мкм, что позволяет их фиксировать, на фотографии. При повышении давле­ния пузырьки исчезают. Мертвое время пузырьковой камеры несколько секунд.

Пузырьковая камера лучше камеры Вильсона, мертвое время которой достигает несколько минут. В пузырьковой камере исполь­зуется жидкость, плотность которой во много раз больше плотности газа в рабочей области камеры Вильсона, чго позволяет исследовать высокоэнергитич. процессы. Для заполнения пузырьковой камеры использу­ются различные жидкости: водород, дейте­рий, пропан, фреон. На рабочий объем камеры направлено несколько фотоаппаратов- позволяет определ. пространственное изображение треков.

Искровая камера

Искровая камера состоит из: сцинтилляционных счетчиков-2, схемы совпадения и усилителя, искровой разрядник, источник высокого напряжения и источник напряжения очищающего поля. Пластины выполнены из фольги проводящего ме­талла и расположены на расстоянии около 1 см друг от друга. Они находятся в атмосфере инертного га­за при давлении 1,0-1,5 кгс/см². Когда через каме­ру проходит ионизирующая частица возникает им­пульс совпадений между сигналами сцинтилляционных счетчиков, то импульс вызывает сбрасы­вание небольшого искрового разрядника или водо­родного тиратрона, и конденсатор С₁, присоеди­ненный к источнику высокого напряжения (10 кВ) разряжается на землю.Приэтом на пластинах ка­меры, емкость которой составляет С₂, появляется импульс напряжения с временем нарастания  (при С₁ >>C₂ ) Под действием высокого напряжения в тех местах, где заряженная частица оставила ионизированный след, в газе камеры на­чинается пробой. Импульс тока убывает с посто­янной времени  Искры фотографируются, фотографии обрабатываются.

Полупроводниковый детектор