Некоторые экспериментальные методы изучения частиц и ионизирующих излучений.
1. В основе всех методов обнаружения и исследования свойства радиоактивных излучений лежат ионизующие и фотохимические действия частиц и жестких световых квантов, а также отклонение заряженных частиц в электрических и магнитных полях.
2. Сцинтилляционные счетчики основаны на способности частиц, попадающих на флоуресцирующий экран, вызвать свечение(сцинтилляции).
Современные сцинтилляционные счётчики основаны на том же принципе, но вспышка света регистрируется не глазом, а специальным электронным устройством – фотоумножителем.
Счетчик Гейгера
Счетчик Гейгера представляет собой герметически запаянную трубку, к внутренним стенкам которой прилегает катод К – тонкий металлический цилиндр(см. рис1); анодом А служит тонкая проволока, натянутая по оси цилиндра. Счетчик включается в пересчетную систему. С резистора R через конденсатор С сигнал о попадании частицы в счетчик подается на вход пересчетной системы. Частица, попавшая в счетчик, создает в нем, вследствие ионизации, электроны и положительные ионы. Электроны, двигаясь к аноду-нити, попадают в поле с возрастающей напряженностью. Скорость электронов возрастает и они создают лавину ионов. Электроны, попавшие на нить, снижают ее потенциал. И через резистор R течет ток. На резисторе возникает импульс напряжения – сигнал, который попадает на вход пересчетной системы.
3. Камера Вильсона. Действие камеры Вильсона основана на том, что ионы, созданные пролетающей заряженной частицей, становятся центрами конденсации паров. Камера представляет собой, стеклянный цилиндрический сосуд 1, закрытый сверху стеклом 2. Снизу сосуд закрыт слоем черного влажного бархата или сукна(на сетке 3). В объеме камеры создается насыщенный пар. Быстрое опускание поршня 4 приводит к адиабатическому расширению пара и ее резкому охлаждению. При этом пар становится переохлажденным(пересыщенным). Заряженная частица, пролетая в таком паре, создает на своем пути цепочки ионов. На этих ионах, как на центрах конденсации, образуются капельки жидкости, и частица оставляет за собой видимый след(трек частицы), который может быть сфотографирован.
Светлые линии – треки. Они имеют различную толщину, следовательно, образованы неодинаковым количеством пара. Это объясняется так. В камеру влетают частицы с различными энергиями. Чем она больше, тем большее число молекул может быть ионизировано этой частицей. А чем больше таких молекул, тем более широким будет туманный след.
Разновидностью камеры Вильсона является пузырьковая камера. Она заполнена перегретой жидкостью, например, жидким пропаном или водородом. Трек частицы в такой камере является цепочкой пузырьков насыщенного пара.
Метод тостослойных фотоэмульсий основан на почернении фотографического слоя под действием быстрых заряженных частиц, проходящих через фотоэмульсию. Ядерные эмульсии применяются в виде слоев толщиной от 0,5 до 1 мм. Частицы с энергией порядка 10 МэВ образуют неисчезающий след длиной порядка 0,1 мм, котроый можно долго и тщательно изучать.