Слайд 1«Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц»
выполнил:
Тимофеев Д.С.
Слайд 2Содержание
Принцип действия приборов для регистрации элементарных частиц
Газоразрядный счетчик Гейгера
Камера Вильсона
Пузырьковая
камера
Применение счётчика Гейгера
Применение Пузырьковой камеры
Слайд 3«Принцип действия приборов для регистрации элементарных частиц»
Регистрирующий прибор — это
более или менее сложная макроскопическая система, которая может находиться в
неустойчивом состоянии. При небольшом возмущении, вызванном пролетевшей частицей, начинается процесс перехода системы в новое, более устойчивое состояние.
Этот процесс позволяет регистрировать частицу.
Слайд 4«Газоразрядный счетчик Гейгера»
Счетчик Гейгера — прибор для автоматического подсчета частиц
Счетчик
состоит из стеклянной трубки, покрытой изнутри металлическим слоем (катод), и
тонкой металлической нити, идущей вдоль оси трубки (анод). Трубка заполняется газом, обычно аргоном. Действие счетчика основано на ударной ионизации. Заряженная частица пролетая в газе, отрывает от атомов электроны и создает положительные ионы и свободные электроны. Электрическое поле между анодом и катодом (к ним подводится высокое напряжение) ускоряет электроны до энергий, при которых начинается ударная ионизация. Возникает лавина ионов, и ток через счетчик резко возрастает. При этом на нагрузочном резисторе R образуется импульс напряжения, который подается в регистрирующее устройство.
Слайд 5«Камера Вильсона»
В камере Вильсона, созданной в 1912 г., быстрая заряженная
частица оставляет след, который можно наблюдать непосредственно или сфотографировать.
Принцип действия
камеры Вильсона основан на конденсации перенасыщенного пара на ионах с образованием капелек воды. Эти ионы создает вдоль своей траектории движущаяся заряженная частица.
Слайд 6Камера Вильсона представляет собой герметически закрытый сосуд, заполненный парами воды
или спирта, близкими к насыщению (рис. 13.2). При резком опускании
поршня, вызванном уменьшением давления под ним, пар в камере адиабатно расширяется. Вследствие этого происходит охлаждение, и пар становится перенасыщенным. Это — неустойчивое состояние пара: он легко конденсируется, если в сосуде появляются центры конденсации. Центрами конденсации становятся ионы, которые образует в рабочем пространстве камеры пролетевшая частица. Если частица проникает в камеру сразу после расширения пара, то на ее пути появляются капельки воды. Эти капельки образуют видимый след пролетевшей частицы — трек. Затем камера возвращается в исходное состояние, и ионы удаляются электрическим полем.
Слайд 7«Пузырьковая камера»
В 1952 г. американским ученым Д. Глейзером было предложено
использовать для обнаружения треков частиц перегретую жидкость. В такой жидкости
на ионах, образующихся при движении быстрой заряженной частицы, появляются пузырьки пара, дающие видимый трек. Камеры данного типа были названы пузырьковыми.
В исходном состоянии жидкость в камере находится под высоким давлением, предохраняющим ее от закипания, несмотря на то, что температура жидкости несколько выше температуры кипения при атмосферном давлении. При резком понижении давления жидкость оказывается перегретой, и в течение небольшого времени она будет находиться в неустойчивом состоянии. Заряженные частицы, пролетающие именно в это время, вызывают появление треков, состоящих из пузырьков пара (рис. 13.4). В качестве жидкости используются главным образом жидкий водород и пропан. Длительность рабочего цикла пузырьковой камеры невелика — около 0,1 с.
Слайд 8«Применение счётчика Гейгера»
Счётчик Гейгера применяется в основном для регистрации фотонов
и y- квантов.
Счётчик регистрирует почти все падающие в него электроны.
Регистрация
сложных частиц затруднен
Слайд 9«Применение Пузырьковой камеры»
Пузырьковые камеры, как правило используются для регистрации актов
взаимодействия частиц высоких энергией с ядрами рабочей жидкости или актов
распада частиц.