Принцип работы камеры вильсона кратко

Диффузионная камера

Во второй половине 1930-х годов американский физик Александр Лангсдорф-младший решил эту проблему. Вместо того чтобы создавать перенасыщенный пар резким снижением давления, он создал в камере постоянный градиент температуры. В области высокой температуры испарялась летучая жидкость, пары диффундировали в область низкой температуры и там непрерывно находились в перенасыщенном состоянии, всегда готовые показать исследователям траектории частиц. Кроме непрерывности работы, диффузионная камера Лангсдорфа имеет еще одно достоинство: ее предельно просто сделать. Она состоит из емкости с прозрачными стенками и нагревателем вверху и/или охладителем внизу. Вверху также располагается ткань, вата или иное пористое хранилище для жидкости. Вот, собственно, и вся конструкция. Именно такую камеру мы решили собрать в редакции «Популярной механики».

4. Далее устанавливаем камеру на алюминиевый лист охладителя и подсвечиваем ее сбоку фонариком. Через несколько минут, когда в коробке установится градиент температур и вблизи дна образуются перенасыщенные пары спирта, можно любоваться медитативным зрелищем треков альфа-частиц — туманных следов, которые рождаются в объеме камеры и плавно опускаются на дно.

Презентация на тему: » Камера Вильсона. Камера Вильсона один из первых в истории приборов для регистрации следов заряженных частиц. Изобретена шотландским физиком Чарльзом Вильсоном.» — Транскрипт:

1

Камера Вильсона. Камера Вильсона один из первых в истории приборов для регистрации следов заряженных частиц. Изобретена шотландским физиком Чарльзом Вильсоном 1912 г. Чарльзом Вильсоном1912Чарльзом Вильсоном1912 Камера Вильсона состоит из невысокого стеклянного цилиндра со стеклянной крышкой. Внутри цилиндра может двигаться поршень. На дне камеры находится черная ткань. Благодаря тому, что ткань увлажнена смесью воды со спиртом, воздух в камере насыщен парами этих жидкостей

2

Схема устройства камеры Вильсона.

3

Ядерная реакция 14N (×a, р) 17О, зарегистрированная в камере Вильсона. На снимке видны следы бомбардирующих ×a-частиц (линии, направленные снизу вверх), а также образующие вилку следы продуктов реакции протона и ядра 17О. Ядерная реакция 14N (×a, р) 17О, зарегистрированная в камере Вильсона. На снимке видны следы бомбардирующих ×a-частиц (линии, направленные снизу вверх), а также образующие вилку следы продуктов реакции протона и ядра 17О.

4

Вильсон установил! Вильсон установил. Что избыточная влага может конденсироваться не только на пылинках или других твердых частицах, но и на электрически заряженных атомах или молекулах газа, то есть на ионах. Это свойство ионов служить ядрами конденсации и использовал Вильсон для своего изобретения. Вильсон установил. Что избыточная влага может конденсироваться не только на пылинках или других твердых частицах, но и на электрически заряженных атомах или молекулах газа, то есть на ионах. Это свойство ионов служить ядрами конденсации и использовал Вильсон для своего изобретения. Вильсон установил, что влаге воздуха всегда нужно что — то, на чем она могла бы осесть. В воздухе ядрами конденсации для влаги являются крохотные пылинки. Если влажность воздуха слишком велика или если произошло внезапное охлаждение воздуха, то избыточная влага собирается на ядрах конденсации, и тогда образуется или туман, или дождь. Там, где в воздухе слишком много пыли, очень легко может возникать дождь или появляться туман. Если, конечно, в воздухе, кроме пыли, имеется еще достаточно много влаги. Вильсон установил, что влаге воздуха всегда нужно что — то, на чем она могла бы осесть. В воздухе ядрами конденсации для влаги являются крохотные пылинки. Если влажность воздуха слишком велика или если произошло внезапное охлаждение воздуха, то избыточная влага собирается на ядрах конденсации, и тогда образуется или туман, или дождь. Там, где в воздухе слишком много пыли, очень легко может возникать дождь или появляться туман. Если, конечно, в воздухе, кроме пыли, имеется еще достаточно много влаги.

5

Для регистрации альфа- и бета-частиц используют камеру Вильсона. Камера Вильсона — цилиндр со стеклянными боковыми стенками и крышкой, в котором перемещается поршень. Впускаемые в камеру через тонкое окошко частицы на своем пути ионизируют воздух. Образовавшиеся ионы становятся центрами конденсации перенасыщенного пара, и образованный на ионах по пути движения частиц туман от капелек сконденсированного пара позволяет при достаточно сильном освещении сфотографировать траектории частиц.

6

Камера Вильсона сыграла огромную роль в изучении строения вещества. На протяжении нескольких десятилетий она оставалась практически единственным инструментом для визуального исследования ядерных излучений. В 1927 году Вильсон получил за свое изобретение Нобелевскую премию по физике. Впоследствии камера Вильсона в качестве основного средства исследования радиации уступила место пузырьковым и искровым камерам Камера Вильсона сыграла огромную роль в изучении строения вещества. На протяжении нескольких десятилетий она оставалась практически единственным инструментом для визуального исследования ядерных излучений. В 1927 году Вильсон получил за свое изобретение Нобелевскую премию по физике. Впоследствии камера Вильсона в качестве основного средства исследования радиации уступила место пузырьковым и искровым камерам1927 годуВильсонНобелевскую премию по физикепузырьковымискровым камерам1927 годуВильсонНобелевскую премию по физикепузырьковымискровым камерам

Принцип — действие — камера — вильсон

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.
 

Принцип действия камеры Вильсона основан на способности молекул водяного пара конденсироваться в мельчайшие капельки вокруг заряженных частиц. Камеру заполняют водяным паром. Заряженные частицы, проходя через камеру, ионизируют на своем пути молекулы газа, на которых при охлаждении камеры конденсируется водяной пар в виде тонких ниточек тумана, показывающих путь частицы. Последние могут быть сфотографированы. На рис. 20 виден путь заряженных частиц; излом пути — результат столкновения а-частицы с атомом азота.
 

Разобранный пример позволяет понять принцип действия камеры Вильсона. Пролетающая через камеру заряженная частица оставляет на своем пути множество ионов, на которых немедленно происходит конденсация паров и образуются заряженные капли жидкости. Незаряженные капли маленького радиуса быстро бы испарялись. Благодаря тому, что капли заряжены, оставляемый пролетевшей частицей след в камере Вильсона сохраняется продолжительное время.
 

Принцип действия пузырьковой камеры аналогичен принципу действия камеры Вильсона. Релятивистская частица, проходя через нагретую жидкость, создает на своем пути цепочку ионов. Если резко понизить давление над жидкостью, то она переходит в перегретое состояние. Ионы служат центрами для вскипания. Возникшие пузырьки образуют трек вдоль пути следования частицы. В качестве рабочей жидкости в пузырьковых камерах используются сжиженные водород, пропан или ксенон.
 

Принцип действия пузырьковой камеры аналогичен принципу действия камеры Вильсона. Релятивистская частица, проходя через нагретую жидкость, создает на своем пути цепочку ионов. Врзпик-шие пузырьки образуют трек вдоль пути следования частицы. В качестве рабочей жидкости в пузырьковых камерах используются сжиженные водород, пропан или ксенон.
 

Принцип действия пузырьковой камеры аналогичен принципу действия камеры Вильсона. Релятивистская частица, проходя через нагретую жидкость, создает на своем пути цепочку ионов. Если резко понизить давление над жидкостью, то она переходит в перегретое состояние. Ионы служат центрами для вскипания. Возникшие пузырьки образуют трек вдоль пути следования частицы. В качестве рабочей жид-коепг в пузырьковых камерах используются сжиженные водород, пропан или ксенон.
 

Это объясняет возникновение ливневых дождей при грозах вследствие образования большого числа ионов при электрических разрядах, а также принцип действия камеры Вильсона.
 

В последние годы для изучения следов движения элементарных частиц широко применяются пузырьковые камеры с перегретыми жидкостями, принцип действия которых близок к принципу действия камеры Вильсона. Если через перегретую жидкость проходит элементарная частица, то на образовавшихся ионах начинают возникать пузырьки пара. Таким образом, след частицы оказывается отмеченным цепочкой паровых пузырьков.
 

Другим очень важным трековым детектором является изобретенная Глезером ( 1952 г.) пузырьковая камера. Принцип действия пузырьковой камеры сходен с принципом действия камеры Вильсона. В пузырьковой камере используется свойство перегретой жидкости образовывать на пути заряженной частицы пузырьки пара.
 

Другим очень важным трековым детектором является изобретенная Глезером ( 1952 г.) пузырьковая камера. Принцип действия пузырьковой камеры сходен с принципом действия камеры Вильсона. Как известно, в камере Вильсона используется свойство пересыщенного пара конденсироваться в виде мельчайших капелек жидкости на пути прохождения заряженной частицы. В пузырьковой камере используется свойство перегретой жидкости образовывать па пути заряженной частицы пузырьки пара.
 

Принцип работы облачной камеры

По сути, устройство допускает косвенное наблюдение за излучением радиации в границах окружающей среды. Своё название облачной камеры Вильсона конструкция получила в честь её изобретателя — шотландского физика Чарльза Томсона Риза Вильсона.

Исследования начала 20 века, проведённые с участием облачной камеры Вильсона, завершились открытием элементарных частиц:

• Позитрона
• Нейтрона
• Мюона
• Каона (К-мезона)

Существуют различные виды облачных камер. Прибор диффузионного типа в домашних условиях изготовить проще, чем другие виды. Конструкция диффузионного типа содержит герметичный контейнер, верхняя область которого нагревается, а нижняя охлаждается.

Прибор Вильсона в оригинальном конструктивном исполнении. Совсем несложная конструкция, но сколько чудных открытий свершилось благодаря этому аппарату

Облако внутри контейнера формируется из спиртового пара (метанола, изопропилового спирта и т.п.). Нагретая верхняя область камеры создаёт условия для испарения спирта.

Образовавшийся пар охлаждается, опускается вниз и конденсируется, оказавшись в холодной донной области контейнера.

Объем пространства между вершиной и дном контейнера заполнен облаком пересыщенного пара. Когда энергетическая заряженная частица (излучение) проходит сквозь пар, эта частица неизбежно оставляет ионизационный след.

Молекулы спирта и воды обладают свойствами полярных элементов, поэтому притягиваются к ионизованным частицам.

Когда в области пересыщенного пара молекулы спирта и воды сближаются с ионами, образуется капельный конденсат. Путь прохождения конденсата остаётся видимым до источника излучения.

Физика 11 класс

«График переменного тока» — Ниагарский водопад. Переменный ток. Обобщение знаний. Генератор переменного тока. Тип сопротивления. Формула сопротивлений. Цепи синусоидального тока. Что называется электрическим током. Изобретатель. Какой из графиков на слайде можно назвать гармоническим. Томас Алва Эдисон. Графики зависимости напряжения и силы тока от времени. Работа с графиком. Схема генератора. Никола Тесла. Действующее значение силы тока.

«Звуки вокруг нас» — Звуки, идущие от колеблющихся струн. Белл. Физика вокруг нас. Мы охотно слушаем музыку. Красота формул. Инфразвуки в искусстве. Звуки разных инструментов. Музыкальные инструменты. Ультразвук. Нижняя нота. Музыкальные звуки. Орган. Наинизший из слышимых человеком музыкальных звуков. Пианино. Различие между музыкой и шумом.

«Температура и влажность» — Доступный увлажнитель. Оптимальные и допустимые параметры температуры. Паровые увлажнители воздуха. Таблица оптимальной влажности. Ультразвуковые увлажнители воздуха. Анализ свойств воздушной среды. Сухой воздух и глаза. Психрометр Августа. Измерение влажности в учебных кабинетах. Что такое влажность воздуха. Влажность воздуха. Как изменяется температура в различных кабинетах. Изменение влажности в кабинетах во время учебной деятельности.

««Строение атома» физика 11 класс» — Как изменится кинетическая энергия электронов при фотоэффекте. Почему электроны не могут изменить траекторию частиц. Планетарная модель не позволяет объяснить устоичивость атомов. Планетарная модель атома. Дайте определение фотоэффекта. Первый постулат Бора. P = h. Как корпускулярные, так и волновые свойства. Что такое «красная» граница фотоэффекта. Строение атома. Импульс фотона. Какие серии излучения атома водорода вы знаете.

««Строение атома» 11 класс» — Резерфорд Эрнест. Недостатки атома Резерфорда. Цель. Попыткой спасения планетарной модели атома стали постулаты Нильса Бора. Выводы из опытов. Конкретные представления о строении атома развивались по мере накопления физикой фактов о свойствах вещества. Подавляющая часть альфа-частиц проходит сквозь фольгу практически без отклонения или с отклонением на малые углы. Строение атома. Строение атома по Резерфорду.

«Виды электромагнитных волн» — Спектр электромагнитных волн. Рентгеновское излучение. Инфракрасное излучение. Применение видимого света. Применение низкочастотного излучения. Низкочастотные волны. Радиоволны. Применение гамма-излучения. Применение ультрафиолетового излучения. Виды электромагнитных волн. Ультрафиолетовое излучение. Сверхвысокочастотные излучения. Применение инфракрасного излучения. Видимый свет. Применение СВЧ излучения.

«Физика 11 класс»

Принцип работы прибора

Вследствие того что в исследуемом пространстве периодически происходит перенасыщение парами разнообразных центров конденсации (ионами, сопровождающими след стремительно перемещающейся частицы), на них происходит появление небольших по размеру капель жидкости. Объем этих капель со временем увеличивается, вместе с этим представляется возможность их зафиксировать, делают это при помощи их фотографирования.

Источник исследуемого материала находится либо в пределах камеры, либо же непосредственно за ее пределами. В том случае, когда он будет находиться вне емкости камеры, частицы в нее могут залетать в небольшое прозрачное окно, расположенное на ней. Чувствительность прибора по отношению к временному отрезку может изменяться от 0,01 доли секунды до 2-х – 3-х секунд, это время необходимо для нужного перенасыщения ионной конденсации.

Следом следует сразу же почистить рабочий объем камеры, это делается для восстановления ее чувствительности. Камера Вильсона работает только лишь в циклическом режиме. Один полный цикл примерно равен минуте.

Перемещение туманной камеры в магнитное поле может вызвать увеличение ее личных возможностей в несколько раз. Это связано с тем, что подобная среда способна искривлять траекторию полета заряженных частиц, что в свою очередь и определяет их импульс вместе со знаком заряда.

Использование

Значение камеры Вильсона для физики элементарных частиц трудно переоценить — в течение десятков лет она была единственным эффективным способом непосредственно наблюдать треки элементарных частиц. С её помощью были открыты позитрон и мюон, а также исследованы ядерные реакции альфа-частиц с атомами азота. После изобретения пузырьковой и искровой камеры значение камеры Вильсона начало уменьшаться, однако, из-за значительно меньшей стоимости по сравнению с более прогрессивными детекторами, она всё ещё используется в некоторых отраслях.

Удельная ионизация

Удельной ионизацией называют количество пар ионов, создаваемых частицей при пролёте через вещество на единицу расстояния. При этом, электроны, выбиваемые из атомов, могут иметь достаточную энергию для того, чтобы ионизировать другие атомы. Это явление называют вторичной ионизацией. В камере Вильсона такие электроны будут выглядеть как ответвление от основной траектории полета частицы, или же просто как сгустки пара (если энергия электронов не очень большая). В то время как подсчитать удельную ионизацию можно многими способами (например, с помощью счетчика Гейгера), для разделения первичной и вторичной ионизации камера Вильсона является наиболее простым методом.

Пробег

Длина пробега частицы в веществе является важным показателем, и должна быть известной для защиты от излучения. Камера Вильсона позволяет измерять как средний пробег, так и распределение пробегов. С помощью этих данных можно достаточно точно определить как энергию частицы, так и толщину защитного слоя, который блокирует этот тип излучения.

Строение

Камера Вильсона в Брукхейвенскoй национальной лаборатории

Обычно, камера Вильсона состоит из цилиндра, содержащего насыщенный паром воздух, и поршня, который может двигаться в этом цилиндре. При опускании поршня воздух резко охлаждается, и камера становится пригодной для работы. В другом, более современном варианте вместо поршня использовалась резиновая диафрагма. В этом случае камера имеет перфорированное дно, под которым расположена диафрагма, в которую закачан воздух под давлением. Тогда для начала работы нужно только выпустить воздух из диафрагмы в атмосферу или специальную ёмкость. Такие камеры дешевле, проще в использовании, а также меньше нагреваются в процессе работы.

Для частиц низких энергий давление воздуха в камере снижают ниже атмосферного, тогда как для фиксации высокоэнергетических частиц, наоборот, воздух в камеру закачивают под давлением в десятки атмосфер. Камеру заполняют паром воды и спирта. Такая смесь используется из-за того, что водяной пар лучше конденсируется на отрицательных ионах, а пары спирта — на положительных ионах.

Время активной работы камеры длится от сотых долей секунды до нескольких секунд, проходящих от расширения воздуха и до тех пор, пока камера не заполнится туманом, после чего камера очищается и может запускаться повторно. Полный цикл использования обычно составляет около минуты. Источник излучения может помещаться внутрь камеры, или находиться извне её. В этом случае частицы попадают в камеру через прозрачный экран.

Камера Вильсона

Атомным прибором огромной важности явилась ионизационная камера, сконструированная английским физиком Ч. Т

Р. Вильсоном. Это знаменитое изобретение принесло Вильсону Нобелевскую премию 1937 г., а созданная им камера Вильсона навсегда увековечила имя своего создателя. Камера возникла из наблюдения, сделанного в 1897 г., заключающегося в том, что ионы являются центрами конденсации водяных паров. Основываясь на этом наблюдении, Г. А. Вильсон предложил метод определения заряда электрона, из которого, как мы видели, развились методы Милликена. Статья Чарлза Томаса Риса Вильсона, описывающая это наблюдение, называлась «Конденсация водяного пара в присутствии обеспыленного воздуха и других газов». В истории лаборатории Кавендиша, вышедшей в 1910 г., Д. Д. Томсон, бывший в это время руководителем лаборатории, писал об открытии Вильсона: «Мы должны теперь рассмотреть замечательную серию исследований Ч. Т. Р. Вильсона об условиях конденсации воды в обеспыленных газах, насыщенных водяным паром. Эти исследования не только значительно увеличили наши знания по исследуемой проблеме, но и открыли новый и поразительный метод исследования свойств ионизационного газа».

Ч. Т. Р. Вильсон

Томсон был прав, назвав новый метод «поразительным», однако вряд ли он в то время, когда писал эти строки, представлял себе все могущество этого метода. В работах 1897 г. Вильсон показал, что центрами конденсации в обеспыленном воздухе являются ионы, производимые рентгеновскими или беккерелевыми лучами. При этом для образования капель на отрицательных ионах требовалось внезапное расширение до 1,252 первоначального объема, для образования же капель на положительных ионах требовалось расширение до 1,375 первоначального объема. Через год-два после того, как Томсон написал выше процитированные строки, Вильсон сделал сообщение (1911), в котором описал «метод обнаружения путей ионизирующих частиц во влажных газах, основанный на конденсации пара на ионах, непосредственно после образования этих ионов».

Схема камеры Вильсона

Первые результаты не удовлетворили Вильсона и в 1912 г. он окончательно нашел конструкцию прибора, получившего позже название камеры Вильсона.

Первые фотографии Вильсона (Таблица I)

Приведем первые вильсоновские фотографии с его пояснениями.

Первые фотографии Вильсона (Таблица II)

«Эти рисунки представляют собою снимки с фотографий облачков, конденсировавшихся на ионах, которые освобождаются при прохождении лучей разного рода сквозь влажный газ. В последующем ₁ обозначает плотность воздуха перед расширением (по отношению к насыщенному водяным паром воздуху при 15° С и 760 мм рт. ст.), ₂ — плотность после расширения, v₂/_v1 — величину расширения, V — разность потенциалов между крышкой и дном ионизационной камеры в вольтах, М — увеличение фотографического аппарата. Во всех случаях крышка камеры была положительна, так что отрицательные ионы двигались вверх, положительные же — вниз.

Ионизация α-лучами.

Фотографии Вильсона (увеличенные) (Таблица III)

Ось фотографической камеры вертикальна; горизонтальный слой глубиной в 2 см освещается ртутной искрой.

Рис. 1 (табл. I). α-лучи радия. Одни из α-частиц прошли сквозь воздух до расширения, другие — после него.

 ₁ = 0,98, v₂/_v1 = 1,36, ₂ = 0,72, V = 40 в, М = 1/_2,18.

Рис. 2 (табл. I). α-лучи радия. Все α-частицы прошли сквозь воздух после расширения.

 ₁ = 0,97, v₂/_v1 = 1,33, ₂ = 0,73, V = 40 в, М = 1,05.

Рис. 3 (табл. I). α-лучи радия. Увеличение части рис. 2.

 ₁ = 0,97, v₂/_v1 = 1,33, ₂ = 0,73, V = 40 в, М = 2,57.

Рис. 4 (табл. I). α-лучи радиевой эманации и активного осадка.

 ₁ = 1,00, v₂/_v1 = 1,36, ₂ = 0,74, V = 40 в, М = 1/₁₂₄.

Рис. 5 (табл. I). Полный путь α-частицы, выброшенной радиевой эманацией.

 ₁ = 0,97, v₂/_v1 = 1,36, ₂ = 0,71, V = 40 в, М = 1,16.

Ионизация α- и β-лучами. Источник лучей — на рисунках справа. Ось фотографической камеры — горизонтальна (установка рис. 4 в тексте).

Фотографии Вильсона (увеличенные) (Таблица IV)

Рис. 1 (табл. II). α- и β-лучи радия.

 ₁ = 0,98, v₂/_v1 = 1,33, ₂ = 0,74, V = 30 в, М = 6,0.

Рис. 2 (табл. II). β-лучи, вызванные γ-лучами.

 ₁ = 1,00, v₂/_v1 = 1,34, ₂ = 0,75, V = 40 в, М = 6,0.

Рис. 3 (табл. II). β-лучи радия.

 ₁ = 0,99, v₂/_v1 = 1,31, ₂ = 0,76, V = 40 в, М = 2,45.

Рис. 4 (табл. II). β-лучи. Увеличение части рис. 3.

 ₁ = 0,99, v₂/_v1 = 1,31, ₂ = 0,76, V = 40 в, М = 6,0.

Так начала победный путь камера Вильсона.

Структура и работа

Рис. 3: Камера Вильсона диффузионного типа. Спирт (обычно изопропанол) испаряется нагревателем в канале в верхней части камеры. Охлаждающий пар спускается к черной охлаждающей пластине, где конденсируется. Из-за температурного градиента над нижней пластиной образуется слой перенасыщенного пара. В этой области частицы излучения вызывают конденсацию и образуют следы облаков.

Рис. 4: Как образуются следы конденсации в камере диффузионного облака.

Рис. 5: В камере диффузионного облака трек альфа-частицы с энергией 5,3 МэВ от пин-источника Pb-210 около точки (1) подвергается резерфордовскому рассеянию около точки (2), отклоняясь на угол тета около 30 градусов. Он снова рассеивается около точки (3) и, наконец, останавливается в газе. Ядром-мишенью в газе камеры могло быть ядро ​​азота, кислорода, углерода или водорода. Он получил достаточно кинетической энергии при упругом столкновении, чтобы вызвать короткий видимый след отдачи около Точки (2). (Масштаб в сантиметрах.)

Здесь и пойдет речь о камерах диффузионного типа. Простая камера Вильсона состоит из герметичной среды, теплой верхней пластины и холодной нижней пластины (см. Рис. 3). Для этого требуется источник жидкого спирта на теплой стороне камеры, где жидкость испаряется, образуя пар, который охлаждается при падении через газ и конденсируется на холодной нижней пластине. Нужна какая-то ионизирующая радиация.

Пары изопропанола , метанола или другого спирта насыщают камеру. Спирт падает, когда он остывает, и холодный конденсатор обеспечивает крутой температурный градиент. В результате получается перенасыщенная среда. Когда энергичные заряженные частицы проходят через газ, они оставляют следы ионизации. Пары спирта конденсируются вокруг газовых ионных следов, оставленных ионизирующими частицами. Это происходит потому, что молекулы спирта и воды полярны, что приводит к чистой силе притяжения к находящемуся поблизости бесплатному заряду (см. Рис. 4). В результате образуется туманное облако, которое видно по каплям, падающим в конденсатор. Когда треки испускаются из источника, можно легко определить их исходную точку. На рис. 5 показан пример альфа-частицы от штыревого источника Pb-210, претерпевающей резерфордское рассеяние .

Прямо над пластиной холодного конденсатора находится объем камеры, чувствительный к ионизационным трекам. Ионный след, оставленный радиоактивными частицами, обеспечивает оптимальный спусковой механизм для конденсации и образования облаков. Высота этого чувствительного объема увеличивается за счет крутого температурного градиента и стабильных условий. Сильное электрическое поле часто используется, чтобы провести следы облаков до чувствительной области камеры и повысить чувствительность камеры. Электрическое поле может также служить для предотвращения больших количеств фонового «дождя», закрывающего чувствительную область камеры, вызванного конденсацией, образующейся над чувствительным объемом камеры, тем самым закрывая дорожки из-за постоянного осаждения. Черный фон облегчает наблюдение за следами облаков, и обычно требуется тангенциальный источник света для освещения белых капель на черном фоне. Часто следы не видны, пока на пластине конденсатора не образуется мелкая лужа спирта.

Если магнитное поле приложено к камере Вильсона, положительно и отрицательно заряженные частицы будут изгибаться в противоположных направлениях в соответствии с законом силы Лоренца ; Однако достаточно сильные поля трудно достичь с помощью небольших установок для любителей.

Преобразование прибора

В 1948 году в области физики произошло усовершенствование камеры Вильсона, автором подобной разработки стал английский физик Патрик Блэккет, получивший за свое изобретение Нобелевскую премию. Ученый создал управляемую версию туманной камеры. Он установил в прибор специальные счетчики, регистрируемые самой камерой, они сами же «запускают» камеру для наблюдений действий подобного рода.

Новая усовершенствованная камера Вильсона, работающая в подобном режиме, становится более деятельной, происходит заметный рост ее эффективности.

Управляемость туманной камеры, созданная Блэккетом, способствует обеспечению высокой скорости в области расширения газовой среды, вследствие чего и появляется возможность отслеживания камерой сигнала внешних счетчиков и дальнейшего реагирования на него.

Вильсон дожил до того времени, когда произошло преобразование его детища, он назвал эксперимент удачным и признал всю важность использования варианта прибора, представленного Патриком Блэккетом. Усовершенствованная камера Вильсона

Усовершенствованная камера Вильсона

Принцип роботы

Принцип работы камеры Вильсона основан на конденсации пересыщенного пара и образовании видимых капель жидкости на ионах вдоль следа пролетевшей через камеру заряженной частицы. пересыщенного пара Для создания пересыщенного пара происходит быстрое адиабатическое расширение газа с помощью механического поршня. После фотографирования трека, газ в камере снова сжимается, капельки на ионах испаряются. Электрическое поле в камере служит для “очистки” камеры от ионов образовавшихся при предыдущей ионизации газа Вильсона основан на конденсации пересыщенного пара и образовании видимых капель жидкости на ионах вдоль следа пролетевшей через камеру заряженной частицы. После фотографирования трека, газ в камере снова сжимается, капельки на ионах испаряются. Электрическое поле в камере служит для “очистки” камеры от ионов образовавшихся при предыдущей ионизации газа

результате которого образовались ядро кислорода и

В 1912 ученый из Шотландии по имени Чарльз Вильсон изобрел прибор, необходимый для самостоятельной регистрации следов треков заряженных частиц. Изобретение камеры дало Вильсону в 1927 году возможность быть удостоенным высшей награды в области физики — Нобелевской премии.

Другие детекторы частиц

Пузырьковая камера была изобретена Donald A. Glaser Соединенных Штатов в 1952 году, и за это он был удостоен Нобелевской премии по физике в 1960 г. пузырьковой камеры аналогично показывает следы элементарных частиц, но и как следы пузырьков в перегретая жидкость, обычно жидкий водород . Пузырьковые камеры могут быть физически больше, чем камеры Вильсона, и, поскольку они заполнены гораздо более плотным жидким материалом, они обнаруживают следы гораздо более энергичных частиц. Эти факторы быстро сделали пузырьковую камеру преобладающим детектором частиц на несколько десятилетий, так что к началу 60-х годов прошлого века камеры Вильсона практически вытеснили фундаментальные исследования.

Искровая камера представляет собой электрическое устройство , которое использует сетку из неизолированных электрических проводов в камере с высоким напряжением , приложенным между проводами. Энергичные заряженные частицы вызывают ионизацию газа на пути частицы так же, как и в камере Вильсона, но в этом случае окружающие электрические поля достаточно высоки, чтобы вызвать полномасштабный пробой газа в виде искр на положение начальной ионизации. Присутствие и расположение этих искр затем регистрируется электрически, и информация сохраняется для последующего анализа, например, с помощью цифрового компьютера .

Подобные эффекты конденсации можно наблюдать в виде облаков Вильсона , также называемых облаками конденсации, при больших взрывах во влажном воздухе и других эффектах сингулярности Прандтля – Глауэрта .

Похожие записи:

Цвет #fffff0, цвет слоновой кости, ivory Как выбрать и пользоваться клеммниками wago для соединения проводов Линолеум для кухни: разновидности и советы по выбору типа раскроя и фактуры, фото интерьеров Как сделать реле времени для включения и выключения электроприборов своими руками Деревянное колесо своими руками Делаем клеймо своими руками