Презентация "Методы регистрации заряженных частиц" предназначена для просмотра на уроке физики для 11 класса. В ней перечислены основные методы регистрации частиц, приведены модели установок с наименованием основных элементов. Приведены примеры фотографий треков частиц. Перечислены достоинства и недостатки того или иного метода. В заключении презентации приведены примеры реальных заданий ЕГЭ по данной теме.
Презентацию разработала учитель физики Андрейшурской
СОШ
Корепанова Анастасия Петровна
Цели:
Изучить методы регистрации ионизирующих излучений
и рассмотреть основные физические процессы, лежащие
в основе этих методов .
УМЕНИЯ
ИЗДАНИЯХ.
РАЗВИВАТЬ ПОЗНАВАТЕЛЬНЫЙ ИНТЕРЕС УЧАЩИХСЯ,
УМЕНИЕ РАБОТАТЬ И НАХОДИТЬ НЕОБХОДИМУЮ
ИНФОРМАЦИЮ В ИНТЕРНЕТ РЕСУРСАХ, В ЛИТЕРАТУРЕ,
ПЕЧАТНЫХ
СПОСОБСТВОВАТЬ
ФОРМИРОВАНИЮ
АНАЛИЗИРОВАТЬ,
СРАВНИВАТЬ И ОБОБЩАТЬ ПОЛУЧЕННЫЕ ФАКТЫ.
Воспитывать чувство ответственности, умение работать
в коллективе .
Разобрать практическое использование изучаемых
методов регистрации ионизирующего излучения
в
заданиях уровня А и В на итоговой аттестации в форме
ГИА и ЕГЭ.
Знаком ство с
вид ам и
регистрирую щ их
устройств
внутренняя
которого
Счетчик Гейгера представляет собой стеклянный
баллон,
покрыта
металлическим проводящим слоем, и тонкую нить, натянутую
вдоль оси баллона.
Действие счетчика основано на ударной
поверхность
ионизации!!!
экране
ударная
ионизация
осциллографа
Баллон наполнен инертным газом с добавками паров спирта
под небольшим, примерно 0,1 атм, давлением и запаян. Нить
является анодом, металлизированная поверхность трубки
катодом для источника. Счетчик Гейгера включается в
электронную R и C цепочку, напряжение с которой подается на
осциллограф. На
наблюдается
горизонтальная линия временной развертки электронного
луча. При попадании в счетчик ионизирующей частицы
происходит
среда
пробивается. На резисторе R резко возрастает напряжение,
которое регистрируется осциллографом в виде вертикального
импульса на экране. Приближаем источник ионизирующих
частиц к счетчику и наблюдаем увеличение числа импульсов,
то есть увеличение потока ионизирующих частиц. Число
импульсов пропорционально числу ионизированных частиц.
Счетчик хорошо регистрирует электроны, 1из 100
α
регистрация
частиц затруднена.
газа. Газовая
γ
квантов,
Дозиметры группа современных приборов используемых как
на производстве, так и в быту. Основой этих приборов
является счетчик Гейгера.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
Система
безопасности для
обеспечения
противодействия
радиационному
терроризму
оценки
радиационного
загрязнения
ягод и грибов
проведения оценок
радиоактивности в
подсобном хозяйстве
оценки радиационного загрязнения местности, зданий и
сооружений, жилых и производственных помещений,
транспортных средств, стройматериалов, металлолома,
предметов быта
Профессиональные дозиметры
сложны по своему
устройству
достаточно дороги
обладают хорошим
быстродействием
высоким уровнем
чувствительности
прибора: измерять
все виды
ионизирующего
излучения.
Бытовые дозиметры
дешевизна
имеют низкую
чувствительность
(существенно
снижает
быстродействие и
точность измерений)
Имеют ошибку
порядка 20 — 30 %.
Дозиметррадиометр
МКС05 «ТЕРРАП»
СИГРМ1208
Камера Вильсона представляет собой
цилиндр с прозрачными торцами.
Действие камеры основано на конденсации пересыщенных
паров этилового спирта на ионах с образованием капелек воды.
Для
источника.
Внутрь цилиндра введен источник ионизированных
частиц. Для удаления ионов газа, которые образуются в
результате столкновений с ионизирующими частицами,
стеклянные окна покрыты изнутри токопроводящей
пленкой, на которую подается высокое напряжение от
высоковольтного
создания
пересыщенных паров спирта внутри камеры поступаем
так: набираем немного спирта в грушу и ополаскиваем
ее изнутри. Затем спирт сливаем, а грушу при помощи
резиновой трубки соединяем с камерой Вильсона.
Камеру помещаем на кодоскоп и проецируем на экран.
Несколько раз медленно сжимаем и отпускаем грушу,
создавая в камере состояние пересыщенных паров
спирта. Затем сильно сжимаем грушу и после некоторой
задержки резко отпускаем. На экране видны треки
частиц в виде туманных следов конденсированных
молекул спирта.
КАМЕРА ВИЛЬСОНА ДАЕТ
ВОЗМОЖНОСТЬ ОПРЕДЕЛИТЬ
- ЭН ЕРГИ Ю Ч А СТИ Ц Ы
- ЕЕ СК О РО СТЬ
- В ЕЛ И Ч И Н У ЗА РЯ Д А
- О ТН О Ш ЕН И Е
В ЕЛ И Ч И Н Ы ЗА РЯ Д А К ЕЕ
М А ССЕ И СА М У М А ССУ .
α
След
частицы, испытавшей два
столкновения в камере Вильсона
Пузырьковая камера – трековый детектор элементарных заряженных
частиц, в котором трек (след) частицы образует цепочка пузырьков пара
вдоль траектории её движения. Изобретена А. Глэзером в 1952 г.
(Нобелевская премия 1960 г.).
В пузырьковой камере
используется
свойство
чистой
перегретой жидкости
вскипать
(образовывать
пузырьки пара) вдоль
пролёта
пути
заряженной частицы.
Пузырьковая камера внешний вид
заряженных
Принцип действия пузырьковой камеры напоминает
принцип действия камеры Вильсона. В последней
свойство перенасыщенного пара
используется
конденсироваться в мельчайшие капельки вдоль
траектории
частиц. Перегретая
жидкость – это жидкость, нагретая до температуры
большей температуры кипения для данных условий.
Вскипание
такой жидкости происходит при
появлении центров парообразования, например,
ионов. Таким образом, если в камере Вильсона
заряженная частица инициирует на своём пути
превращение пара в жидкость, то в пузырьковой
камере, наоборот, заряженная частица вызывает
превращение жидкости в пар.
внешнего
давления. На
• Перегретое состояние достигается быстрым (520 мс)
несколько
уменьшением
становится чувствительной и
миллисекунд камера
способна зарегистрировать заряженную частицу. После
фотографирования треков давление поднимается до
прежней величины, пузырьки “схлопываются” и камера
вновь готова к работе. Цикл работы большой пузырьковой
камеры 1 с (т. е. значительно меньше, чем у камеры
Вильсона), что позволяет использовать её в экспериментах
на импульсных ускорителях. Небольшие пузырьковые
камеры могут работать в значительно более быстром
режиме – 10100 расширений в секунду. Моменты
чувствительности пузырьковой
возникновения фазы
камеры синхронизуют с моментами попадания в камеру
частиц от ускорителя.
• Важным преимуществом пузырьковой камеры по
сравнению с камерой Вильсона и диффузионной
камерой является то, что в качестве рабочей среды в
ней используется жидкость (жидкие водород, гелий,
неон, ксенон, фреон, пропан и их смеси). Эти жидкости,
являясь одновременно мишенью и детектирующей
средой, обладают на 23 порядка большей плотностью,
чем газы, что многократно увеличивает вероятность
появления в них событий, достойных изучения, и
позволяют целиком “уместить” в своём объёме треки
высокоэнергичных частиц.
• Пузырьковые камеры могут достигать очень больших
размеров (до 40 м3). Их, как и камеры Вильсона,
помещают
в магнитное поле. Пространственное
разрешение пузырьковых камер 0.1 мм.
детекторов,
• Недостатком пузырьковой камеры является
то, что её невозможно (в отличие от камеры
Вильсона) быстро “включить” по сигналам
внешних
осуществляющих
предварительный отбор событий, так как
жидкость слишком инерционна и не поддается
очень быстрому (за время 1 мкс) расширению.
будучи
Поэтому
ускорителя,
синхронизованы
регистрируют все события, инициируемые в
камере пучком частиц. Значительная часть
этих событий не представляет интереса.
пузырьковые
камеры,
с
работой
Метод толстослойных фотоэмульсий
открыть
фотоэмульсии
• Ионизирующее действие быстрых заряженных частиц
на эмульсию фотопластинки позволило французскому
физику А.
1896г.
Беккерелю
радиоактивность. Метод
был
разработан в 1928г. советскими физиками Л. В.
Мысовским, А. П. Ждановым. Фотоэмульсионный (или
метод толстослойных эмульсий) является наиболее
дешевым методом
ионизирующего
в
излучения.
использовании
фотоэмульсий
нанесенных на фотопластины.
заключается
Его
в
регистрации
сущность
специальных
• Фотоэмульсия
большое
содержит
количество
микроскопических кристалликов бромида серебра.
Быстрая заряженная частица, пронизывая кристаллик,
отрывает электроны от отдельных атомов брома.
Цепочка таких кристалликов образует скрытое
изображение. При проявлении в этих кристалликах
восстанавливается металлическое серебро и цепочка
зерен серебра образует трек частицы. По характеру
видимого следа (его длине, толщине и т. п.) можно
судить как о свойствах частицы, которая оставила
(ее энергии, скорости, массе, направлении
след
движения), так и о характере процесса (рассеивание,
ядерная реакция, распад частиц), если он произошел в
эмульсии. Фотоэмульсия имеет большую плотность,
поэтому треки получаются короткими.
Фотография в фотоэмульсии
расщепление ядра углерода
при захвате π-мезона.
Метод сцинтилляций
• Этот метод был использован Резерфордом в 1911г. , а предложил его У.
Крупе в 1903г. Простейшим средством регистрации излучений был экран,
покрытый люминесцирующим веществом (от лат. lumen – свет). Это
вещество светится при ударе о него заряженной частицы, если энергии
этой частицы достаточно для возбуждения атомов вещества. В том месте,
куда частица попадает, возникает вспышка – сцинтилляция (от лат.
scintillatio – сверкание, искрение). Вспышки на экране наблюдаются с
помощью микроскопа. Такие
название
сцинтилляционные.
получили
счётчики
и
• Вся эта установка помещается в сосуд, из которого откачен воздух (чтобы
устранить рассеяние частиц за счет их столкновений с молекулами
воздуха). Если на пути частиц нет никаких препятствии, то они попадают
на экран узким, слегка расширяющимся пучком. При этом все
возникающие на экране вспышки сливаются в одно небольшое светлое
пятно.
Совершенствование метода визуального наблюдения
сцинтилляций, вызванных частицей, привело к
разработке электронных методов счета сцинтилляций.
Различные конструкции фотоэлектронных
умножителей позволяют усиливать электрический
сигнал и получать на выходе легко регистрируемые
электрические импульсы.
Методы наблюдения и регистрации частиц.pptx
