Презентация "Методы регистрации частиц"

Строение атома

Каковы примерно размеры атома?

Строение атома

Какую модель атома предложил Томсон?

Строение атома

Чем исследовал атом Резерфорд?

Строение атома

Каковы результаты опыта Резерфорда?

Строение атома

Чем можно было объяснить такие результаты?

Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц

Счетчик Гейгера.

Схема

Фотография

Ханс Гейгер

В газоразрядном счетчике имеются катод в виде цилиндра и анод в виде тонкой проволоки по оси цилиндра. Пространство между катодом и анодом заполняется специальной смесью газов. Между катодом и анодом прикладывается напряжение.

U

Счётчик Гейгера применяется в основном для регистрации электронов и y - квантов(фотонов большой энергии).

Счётчик регистрирует почти все падающие в него электроны.

Регистрация сложных частиц затруднена.

Счетчик Гейгера.

Чтобы зарегистрировать y- кванты, стенки трубки покрывают специальным материалом, из которого они выбивают электроны.

Камеру Вильсона можно назвать “окном” в микромир. Она представляет собой герметично закрытый сосуд, заполненный парами воды или спирта, близкими к насыщению.

Вильсон- английский физик, член Лондонского королевского общества. Изобрёл в 1912 г прибор для наблюдения и фотографирования следов заряжённых частиц, впоследствии названную камерой Вильсона (Нобелевская премия, 1927).

Камера Вильсона

Советские физики П.Л. Капица и Д.В. Скобельцин предложили помещать камеру Вильсона в однородное магнитное поле.

Первое искусственное превращение элементов – взаимодействие a - частицы с ядром азота, в результате которого образовались ядро кислорода и протон.

Пузырьковая камера

Фотографические эмульсии

Метод толстослойных фотоэмульсий. 20-е г.г. Л.В.Мысовский, А.П.Жданов.

Треки элементарных частиц в толстослойной фотоэмульсии

Наиболее дешевым методом регистрации ионизирующего излучения является фотоэмульсионный (или метод толстослойных эмульсий). Он базируется на том, что заряженная частица, двигаясь в фотоэмульсии, разрушает молекулы бромида серебра в зернах, сквозь которые прошла. После проявления такой пластинки в ней возникают «дорожки» из осевшего серебра, хорошо видимые в микроскоп. Каждая такая дорожка — это след движущейся частицы. По характеру видимого следа (его длине, толщине и т. п.) можно судить как о свойствах частицы, которая оставила след (ее энергии, скорости, массе, направлении движения), так и о характере процесса (рассеивание, ядерная реакция, распад частиц), если он произошел в эмульсии.

На рисунке  изображены следы в фотоэмульсии. Этот метод имеет такие преимущества:

1.    Им можно регистрировать траектории всех частиц, пролетевших сквозь фотопластинку за время наблюдения.
2.     Фотопластинка всегда готова для применения (эмульсия не требует процедур, которые приводили бы ее в рабочее состояние).
3.     Эмульсия обладает большой тормозящей способностью, обусловленной большой плотностью.
4.     Он дает неисчезающий след частицы,  который потом можно тщательно изучать.

Недостатком метода является длительность и сложность химической обработки фотопластинок и главное — много времени требуется для рассмотрения каждой пластинки в сильном микроскопе.

Искровая камера

Искровая камера – трековый детектор заряженных частиц, в котором трек (след) частицы образует цепочка искровых электрических разрядов вдоль траектории её движения.

1959 г. С.Фукуи, С.Миямото. Искровая камера. Разряд в газе при его ударной ионизации.

Искровая камера обычно представляет собой систему параллельных металлических электродов, пространство между которыми заполнено инертным газом. Расстояние между пластинами от 1-2 см до 10 см. Широко используются проволочные  искровые камеры, электроды которых состоят из множества параллельных проволочек. Внешние управляющие счётчики фиксируют факт попадания заряженной частицы в

искровую камеру и инициируют подачу на её электроды короткого (10 – 100 нс) высоковольтного импульса чередующейся полярности так, что между двумя соседними электродами появляется разность потенциалов 10 кВ. В местах прохождения заряженной частицы между пластинами за счёт ионизации ею атомов среды свободные носители зарядов (электроны, ионы), что вызывает искровой пробой (разряд).

Внешний вид двухсекционной искровой камер

Пространственное разрешение обычной искровой камеры 0.3 мм.
Частота срабатывания 10 – 100 Гц.
Искровые камеры могут иметь размеры порядка нескольких метров.

Искровая камера

ATLAS

Домашнее задание: Параграф 98, заполнить таблицу