Радиоактивность

Действие черенковских счетчиков основано на регистрации излучения заряженных частиц, открытого П.Л. Черенковым (1934 г.). Как известно, заряженная частица, движущаяся даже равномерно со скоростью в среде с показателем преломления , излучает свет. Все излучение сосредоточено в малой окрестности конической поверхности, угол раствора которой зависит от скорости частицы. Измеряя этот угол, можно найти скорость, а затем, зная массу (энергию) частицы, определить ее энергию (массу). Счетчики Черенкова устанавливаются на космических кораблях для исследования космического излучения.

III. Трековые детекторы позволяют наблюдать визуально или фиксировать фотографическими и электромагнитными методами треки частиц - следы, оставляемые ими в рабочем веществе. В процессе обработки первичных данных получают следующую информацию.

По геометрии треков устанавливается число заряженных частиц, участвовавших в реакции, и направления их движения. Если трек умещается в рабочем объеме детектора, то по длине пробега определяется энергия частицы. По характеру трека судят о величине энергетических потерь на единицу длины, откуда находят скорость частицы. Зная скорость и энергию частицы, можно найти ее массу. Обратно, по известным скорости и массе определяются энергия и импульс. Применение законов сохранения энергии и импульса позволяет установить участие в реакции одной или нескольких нейтральных частиц. Если трековый детектор поместить в сильное магнитное поле, то траектория заряженной частицы искривится. По кривизне определяется знак заряда частицы и модуль ее импульса.

Рабочий объем камеры Вильсона заполняется парами жидкости, которые охлаждаются за счет резкого расширения и делаются пересыщенными. Пролетающая частица создает вдоль своей траектории цепочку ионов, служащих центрами конденсации. Образующийся туманный след подсвечивается сбоку и фотографируется в нескольких проекциях для выявления его пространственной структуры. Основной недостаток камеры Вильсона - малая плотность рабочего вещества, из-за чего частица проходит через прибор, не останавливаясь в нем и вызывая мало интересующих нас превращений.

Этот недостаток устранен в пузырьковой камере, в которой используется перегретая жидкость. Движущаяся заряженная частица образует ионы, на которых возникают пузырьки пара, фиксируемые так же, как в камере Вильсона. С помощью пузырьковых камер сделан ряд открытий фундаментальной важности, но их трудно изготавливать, они дороги и сложны в эксплуатации.

Родоначальником всех искровых детекторов является искровой счетчик - газозаполненный счетчик с двумя параллельными плоскими электродами, к которым прикладывается высокое напряжение от 2 до 10 кВ. При переходе к современным искровым детекторам решающей явилась идея импульсного питания, предложенная А.А. Тяпкиным. В широкозазорной искровой камере разряд развивается вдоль траектории заряженной частицы, и его легко сфотографировать. Однако этот прибор регистрирует не все частицы, а лишь те, которые попадают в камеру под не очень большими углами к направлению электрического поля.

В середине 60-х годов советские экспериментаторы создали стримерную камеру, именуемую в зарубежной литературе «русской камерой». По существу это тот же искровой счетчик, но с очень короткими импульсами питающего напряжения (длительностью до с). За малое время вдоль траектории частицы успевают возникнуть только зародыши искры - стримеры, образующие тонкий и четкий светящийся трек. Образование стримеров не зависит от угла, под которым частица влетает в прибор. Трек можно сфотографировать на высокочувствительную пленку.

IV. Годоскопические камеры, или трековые счетчики, занимают промежуточное положение между счетчиками и трековыми детекторами. Они как бы составлены из множества мелких счетчиков и объединяют достоинства счетчиков (немедленность регистрации) и трековых камер (полнота информации). Например, главной частью искровой камеры является набор погруженных в газ близких плоско-параллельных электродов, соединенных через один. Половина их заземлена, а на другую половину подается высоковольтный импульс от электронного устройства, запускаемого самой регистрируемой частицей. В том месте камеры, где частица вызвала ионизацию, развивается искровой разряд, который и регистрируется фотографическим или акустическим методом. Применяются также искровые камеры, главная часть которых - система многих тонких проволочек, половина из которых заземлена, а половина подсоединена к источнику высокого напряжения.

Размещено на Allbest.ru