Пузырьковая камера
Cтраница 1
Пузырьковая камера обладает преимуществом перед камерой В-ильсона, связанным с большой плотностью вещества, в котором наблюдаются треки. В плотном веществе пробег частицы меньше и поэтому она останавливается внутри камеры. Это позволяет определять характеристики частиц с большими энергиями. [1]
Пузырьковая камера представляет собой прибор, в котором осуществляется фотографирование следов заряженных частиц, проходящих через прозрачную жидкость, заполняющую камеру. Объем действующих камер простирается от нескольких кубических сантиметров до сотен литров. [2]
 |
Фотография следа электрона, прошедшего через камеру с энергией 122 Мэв. Камера представляет собой пирексовую колбу диаметром 12 мм и высотой 25 мм, наполненную изопентаном при температуре 130 С. [3] |
Пузырьковая камера - сравнительно новый прибор, и она все еще находится в стадии развития. [4]
Пузырьковая камера, созданная Глейзером, по конструкции напоминает камеру Вильсона, только заполняется она не паром, а жидкостью ( обычно жидким кислородом), находящейся под высоким давлением и имеющей температуру, близкую к тем-пературе кипения. [5]
Пузырьковые камеры имеют размеры от десятков сантиметров до двух и более метров. Например, камера-гигант на ускорителе в Батавии имеет размер 4 5 метра. Эффективный объем пузырьковой камеры очень велик, что делает ее уникальным прибором для исследования длинных цепей рождений и распадов частиц высокой энергии. Скорость работы пузырьковой камеры довольно велика - до десятков расширений в секунду, однако пузырьковая камера неуправляема - ее нельзя включить внешним счетчиком. Причина неуправляемости - слишком быстрое ( 10 - 7 с) рассасывание зародышей пузырьков в невключенной камере. Этот недостаток не так страшен, поскольку пузырьковые камеры используются только в работах на ускорителях очень высоких энергий. Трудоемкость обработки очень большая; основное время тратится на изготовление и особенно обработку фотоматериалов. [6]
Пузырьковые камеры, особенно большие, крайне дороги, трудны в изготовлении и сложны в эксплуатации. [7]
Пузырьковая камера работает аналогично камере Вильсона, только в ней используется перегретая жидкость. Регистрируемая частица создает на своем пути цепочку ионов, которые являются центрами парообразования. Цепочка пузырьков закипевшей жидкости образует трек частицы. Камера заполняется сжиженным газом. В такой среде трек короче, чем в газе, удается проследить частицу даже с большой энергией до ее остановки, что позволяет рассчитать ее важнейшие характеристики. Такие камеры в настоящее время используются для регистрации частиц, полученных на мощных ускорителях. [8]
Пузырьковая камера применяется в экспериментах на ускорителях. Она наполняется жидкостью, к-рая в определенный момент времени вводится ( сбросом давления) в перегретое состояние. Роль этих центров играют ионы, образующиеся вдоль трека заряж. Пока пузырьки имеют еще размер С1 мм, их освещают импульсным источником света и фотографируют. Пузырьковые камеры помещают в маги, поле для измерения знака и импульса заряж. Камеры обладают высоким пространственным разрешением, к-рое ограничивается возможностями фотографии. [9]
Пузырьковая камера работает на том же принципе быстрого расширения. На ней удобно изучать начальную стадию взрывного кипения. Ударный режим можно получить также при истечении горячей жидкости ( Т 0 9 Тк) в атмосферу: Высокая скорость потока делает малоэффективными готовые центры парообразования. Даже при небольших перепадах давления Ар они не успевают производить столько пара, чтобы снизить температуру в каждом сечении насадка до равновесного значения. [10]
Пузырьковая камера представляет собой сосуд с жидкостью, которая с помощью нагревателя может быть перегрета. Сосуд этот соединен с устройством, позволяющим создавать над жидкостью повышенное давление и быстро снимать это давление. Если сначала нагреть жидкость и сжать ее внешним давлением, а затем снять внешнее давление, то жидкость, естественно, окажется перегретой, но в течение времени, достаточного для опыта ( несколько десятков секунд), она не кипит. Если в этот момент в камеру влетит быстрая частица, то на своем пути в жидкости она потеряет часть своей энергии, которая перейдет главным образом в тепло. Так как жидкость перегретая, то этого добавочного тепла достаточно для интенсивного образования пузырьков на пути частицы. [11]
Пузырьковая камера способна обнаружить трек заряженной частицы и фиксировать его с точностью до 25 мкм. Она была изобретена в 1952 г. Дональдом Глейзером и работает следующим образом. При прохождении частицы сквозь вещество она ионизует некоторые из ближайших атомов и сообщает некоторую кинетическую энергию отскакивающим электронам. При замедлении этих электронов их кинетическая энергия обусловливает местный нагрев жидкости. Если жидкость уже была перегрета и ищет себе места, где бы начать закипать, она и будет закипать в этих отдельных нагретых местах, Образующимся пузырькам дают возможность расти в течение нескольких миллисекунд, после чего производится световая вспышка, и они фотографируются одновременно под несколькими различными углами, так что их поло жение в пространстве может быть воспроизведено стереографически. [12]
Пузырьковая камера имеет преимущества перед другими трековыми детекторами. Фотоэмульсионная камера не имеет этих недостатков, но зато у нее есть другие. Эмульсионные камеры не могут быть сделаны большими. Кроме того, процесс обработки событий, зарегистрированных в эмульсии, очень сложен и плохо поддается автоматизации. [13]
Пузырьковая камера объединяет преимущества обоих методов и не имеет их недостатков. При больших размерах, сближающих ее с камерой Вильсона, она имеет плотность рабочего вещества такого же порядка, как фотографическая эмульсия. Очень ценным свойством пузырьковой камеры является возможность использовать в качестве рабочего вещества жидкости с самыми разнообразными свойствами, например пропан, фреон, ксенон, водород, гелий. Это позволяет изучать те или иные явления наиболее эффективно. [14]
Пузырьковые камеры наполняются сжиженными газами под давлением, и в них поддерживается температура чуть ниже точки кипения. Быстрым движением диафрагмы резко уменьшают давление, точка кипения опускается ниже температуры жидкости, и вдоль следов частиц образуются цепочки пузырьков. Камеры освещаются лампами-вспышками и фотографируются несколькими фотоаппаратами для восстановления пространственной картины. Обычно пузырьковые камеры помещают в сильное магнитное поле, что позволяет по кривизне треков измерять импульсы частиц. Полученные фотографии просматривают и затем обрабатывают с помощью автоматических систем. [15]
Страницы: 1 2 3 4