Was (wer) ist Диффузионная камера - definition

Вильсона камера; Диффузионная камера

ДИФФУЗИОННАЯ КАМЕРА

трековый детектор ядерных излучений, действие которого аналогично Вильсона камере с той разницей, что необходимое пересыщение паров спирта существует стационарно в части рабочего объема камеры за счет диффузии паров.

Диффузионная камера

прибор, в котором можно наблюдать видимые следы (треки) заряженных частиц. Как и в Вильсона камере (См. Вильсона камера), треки в Д. к. создаются каплями жидкости в пересыщенном паре, а центрами конденсации являются ионы, образующиеся вдоль траектории заряженной частицы. Пересыщение газа в Д. к. достигается за счёт непрерывного потока пара от более горячей поверхности у крышки камеры к холодной поверхности у её дна. В отличие от камеры Вильсона, в Д. к. пересыщение существует постоянно, поэтому Д. к. чувствительна к ионизирующим частицам непрерывно. Д. к. впервые осуществлена американским физиком А. Лангсдорфом в 1936.

Металлическое дно камеры, заполненной газом, охлаждается твёрдой углекислотой до температуры - 60-70°С (рис.). Вследствие теплопроводности газа и конвективного теплообмена между газом и стенками камеры в камере устанавливается большой перепад температуры по высоте. Верхняя часть камеры заполняется парами метилового спирта с упругостью, близкой к насыщению (при температуре от 10 до 20°С). Пары спирта диффундируют вниз и конденсируются на дне камеры. Т. к. температура газа в области, прилегающей ко дну камеры, значительно ниже, чем температура у крышки, внизу образуется слой с пересыщением парами спирта, в котором формируются треки частиц. Высота чувствительного к ионизирующим частицам слоя в Д. к. достигает 50-70 мм. Чёткие следы частиц в Д. к. образуются при температурных перепадах в чувствительном слое Диффузионная камера 50-10 град/см.

Д. к. высокого давления наполняют водородом до 3-4 Мн/м² (30-40 атм.) и гелием до 20 Мн/м² (20 атм.). Они применяются для изучения процессов взаимодействия частиц высокой энергии с ядрами водорода, дейтерия и гелия. Помещая Д. к. в магнитное поле (Диффузионная камера10-20000 э), можно с большой точностью измерять импульсы частиц. С помощью Д. к. было исследовано образования пи-мезонов (См. Пи-мезоны) при столкновениях протонов, нейтронов и других частиц с ядрами водорода и гелия; наблюдалось парное рождение лямбда-Гиперионов с К-мезонами (См. К-мезоны) при соударениях π-мезонов с протонами и др.

Лит.: Ляпидевский В. К., Диффузионная камера, "Успехи физических наук", 1958, т. 66, в. 1.

Рис. Схема диффузионной камеры: 1 - верхнее стекло; 2 - металлическое корытце с метиловым спиртом 9; 3 - стеклянный цилиндр (боковая поверхность камеры); 4 - металлическое дно камеры, охлаждаемой твёрдой углекислотой 5; 6 - поршень из термоизолирующего материала; 7 - сжатая пружина; 8 - параболическое зеркало; 10 - фотоаппарат; 11 - металлическое кольцо с редкой сеткой из тонкой проволоки для создания очищающего от ионов электрического поля; S - источник света.

Вильсона камера

прибор для наблюдения следов заряженных частиц, созданный Ч. Вильсоном в 1912. Действие В. к. основано на явлении конденсации пересыщенного пара, т. e. на образовании мелких капелек жидкости на каких-либо центрах конденсации, например на ионах, образующихся вдоль следа быстрой заряженной частицы. Капельки достигают видимых размеров и могут быть сфотографированы. Исследуемые частицы могут либо испускаться помещаемым внутри камеры источником, либо попадать в камеру извне через прозрачное для них окно. В. к. обычно помещают в магнитное поле. Природу и свойства исследуемых частиц можно установить по величине пробега и импульса частиц. Величина импульса измеряется по искривлению следов частиц под действием магнитного поля.

Для исследования частиц с малой энергией камеры заполняют газом при давлении меньше атмосферного; для исследования частиц высоких энергий камеру наполняют газом до давлений в десятки атм. Широко варьируются размеры и форма камер, материалы их стенок. На рис. 1 и 2 приведены снимки ядерных процессов, наблюдавшихся при помощи В. к.

В. к. сыграла важную роль в изучении строения вещества. На протяжении нескольких десятилетий метод В. к. был практически единственным визуальным методом регистрации ядерных излучений. Однако в последние годы В. к. уступила место пузырьковым камерам (См. Пузырьковая камера) и искровым камерам (См. Искровая камера).

Лит.: Принципы и методы регистрации элементарных частиц, пер. с англ., М., 1963.

Е. М. Лейкин.

Рис. 1. Ядерная реакция ¹⁴N (․α, р) ¹⁷О, зарегистрированная в камере Вильсона. На снимке видны следы бомбардирующих ․α-частиц (линии, направленные снизу вверх), а также образующие вилку следы продуктов реакции - протона и ядра ¹⁷О.

Образование пары позитрон-электрон в камере Вильсона. Видны следы позитрона и электрона, образовавшихся при взаимодействии γ-кванта (не оставляющего видимого следа) с ядром свинца в свинцовом экране, перегораживающем камеру.

Wikipedia

Камера Вильсона

Камера Вильсона (конденсационная камера, туманная камера) — детектор треков быстрых заряженных частиц, в котором используется способность ионов выполнять роль зародышей водяных капель в переохлажденном перенасыщенном паре.

Для создания переохлаждённого пара используется быстрое адиабатическое расширение, сопровождающееся резким понижением температуры.

Быстрая заряженная частица, двигаясь сквозь облако перенасыщенного пара, ионизирует его. Процесс конденсации пара происходит быстрее в местах образования ионов. Как следствие, там, где пролетела заряженная частица, образуется след из капелек воды, который можно сфотографировать. Именно из-за такого вида треков камера получила свое английское название — облачная камера (англ. cloud chamber).

Камеры Вильсона обычно помещают в магнитное поле, в котором траектории заряженных частиц искривляются. Определение радиуса кривизны траектории позволяет определить удельный электрический заряд частицы, а, следовательно, идентифицировать её.

Камеру изобрел в 1912 году шотландский физик Чарльз Вильсон. За изобретение камеры Вильсон получил Нобелевскую премию по физике 1927 года. В 1948 за совершенствование камеры Вильсона и проведенные с ней исследования Нобелевскую премию получил Патрик Блэкетт.

https://ru.wikipedia.org/wiki/Камера Вильсона