Энгийн тоосонцорыг бүртгэх аргаНисдэг цэнэгтэй бөөмийн нөлөөн дор тогтвортой төлөвт шилждэг урт хугацааны тогтворгүй төлөвт системийг ашиглахад суурилдаг.

Гейгер тоолуур.

Гейгер тоолуур- бөөмс эзэлхүүндээ орох үед хийд бие даасан цахилгаан гүйдэл үүсэхэд суурилдаг бөөмийн илрүүлэгч. 1908 онд Х.Гейгер, Э.Рутерфорд нарын зохион бүтээсэн бөгөөд хожим Гейгер, Мюллер нар сайжруулсан.

Гейгерийн тоолуур нь 100-260 ГПа (100-260 мм) даралтын дор хийгээр (ихэвчлэн аргон) дүүргэсэн битүүмжилсэн эзэлхүүнд хаалттай, тэнхлэгийнхээ дагуу сунгасан нимгэн утас - анод - металл цилиндрээс бүрдэнэ. Hg). Катод ба анодын хооронд 200-1000 В-ийн дарааллын хүчдэлийг цэнэглэсэн тоосонцор нь тоолуурын эзэлхүүнийг оруулан тодорхой тооны электрон-ион хосыг үүсгэдэг бөгөөд тэдгээр нь харгалзах электродууд руу шилждэг. дундаж чөлөөт замд өндөр хүчдэл (дараагийн хүснэгтэд иончлох замд) иончлолын энергийг давж, хийн молекулуудыг ионжуулна. Цасан нуранги үүсч, хэлхээний гүйдэл нэмэгддэг. Ачааллын эсэргүүцлээс бичлэгийн төхөөрөмжид хүчдэлийн импульс өгдөг. Ачааллын эсэргүүцлийн хүчдэлийн уналтын огцом өсөлт нь анод ба катодын хоорондох хүчдэлийн огцом бууралтад хүргэдэг бөгөөд ялгадас зогсох бөгөөд хоолой нь дараагийн бөөмийг бүртгэхэд бэлэн болно.

Гейгерийн тоолуур нь голчлон электрон ба γ-квантуудыг бүртгэдэг (гэхдээ сүүлийнх нь савны хананд наасан нэмэлт материалын тусламжтайгаар γ-квантаас электронуудыг устгадаг).

Вилсоны танхим.

Вилсоны танхим- зам (англи хэлнээс. зам— ул мөр, замнал) бөөмс илрүүлэгч. 1912 онд Чарльз Вилсон бүтээжээ.Уилсоны камерын тусламжтайгаар цөмийн физик болон энгийн бөөмийн физикт 1929 онд өргөн уудам агаарын шүршүүр (сансар огторгуйн цацрагийн бүсэд), позитрон нээсэн зэрэг хэд хэдэн нээлт хийсэн. 1932 онд мюоны ул мөрийг илрүүлэх, хачирхалтай хэсгүүдийг илрүүлэх. Дараа нь Вилсоны танхимыг илүү хурдан хөөс болгон бараг сольсон. Үүлний камер нь ус эсвэл архины уураар дүүрсэн сав бөгөөд ханасан байдалд ойрхон байна (зураг харна уу). Түүний үйлдэл нь хэт ханасан уурын (ус эсвэл спирт) өнгөрч буй бөөмсөөс үүссэн ионууд дээр конденсацлахад суурилдаг. Поршений огцом бууралтаар хэт ханасан уур үүсэх болно (зураг харна уу) (танхим дахь уур нь адиабатаар өргөжиж, үүний үр дүнд түүний температур огцом нэмэгддэг).

Ион дээр хуримтлагдсан шингэний дуслууд нь нисдэг бөөмийн ул мөрийг харагдуулдаг бөгөөд энэ нь түүний зургийг авах боломжтой болгодог. Замын уртаас та бөөмийн энергийг тодорхойлж, замын нэгж уртад ногдох дуслын тооноос түүний хурдыг тооцоолж болно. Соронзон талбарт камер байрлуулах нь замын муруйлтаас бөөмийн цэнэгийн масстай харьцуулсан харьцааг тодорхойлох боломжтой болгодог (Анх Зөвлөлтийн физикч П. Л. Капица, Д. В. Скобельцын нар санал болгосон).

Бөмбөлөгний танхим.

Бөмбөлөгний танхим- бөөмийн траекторийн дагуу хэт халсан шингэнийг буцалгахад үндэслэсэн цэнэгтэй бөөмсийн ул мөрийг (мөр) бүртгэх төхөөрөмж.

Анхны хөөстэй камер (1954) нь шингэн устөрөгчөөр дүүргэсэн гэрэлтүүлэг, гэрэл зураг авах зориулалттай шилэн цонхтой металл камер байв. Улмаар цэнэглэгдсэн бөөмийн хурдасгуураар тоноглогдсон дэлхийн бүх лабораторид бүтээгдэж, сайжруулсан. 3 см 3 эзэлхүүнтэй конусаас бөмбөлөгний камерын хэмжээ хэд хэдэн шоо метр хүрэв. Ихэнх бөмбөлөгний камер нь 1 м3 эзэлхүүнтэй байдаг. Бөмбөлөгний танхимыг зохион бүтээснийхээ төлөө Глейзер 1960 онд Нобелийн шагнал хүртжээ.

Лонхны камерын ажиллах мөчлөг нь 0.1 байна. Үүлний камертай харьцуулахад түүний давуу тал нь ажлын бодисын өндөр нягтрал бөгөөд өндөр энергитэй тоосонцорыг бүртгэх боломжтой болгодог.

Элементар бөөмс, түүнчлэн нарийн төвөгтэй бичил хэсгүүд (a, d гэх мэт) нь бодисоор дамжин өнгөрөх ул мөрийн ачаар ажиглагдаж болно. Мөрийн шинж чанар нь бөөмийн цэнэгийн тэмдэг, түүний энерги, импульс гэх мэтийг дүгнэх боломжийг олгодог. Цэнэглэгдсэн бөөмс нь молекулуудын зам дагуух иончлолыг үүсгэдэг. Төвийг сахисан тоосонцор нь ул мөр үлдээдэггүй ч цэнэгтэй бөөмс болон задрах үед эсвэл ямар нэгэн цөмтэй мөргөлдөх үед өөрсдийгөө илчилж чаддаг. Үүний үр дүнд төвийг сахисан тоосонцор нь тэдний үүсгэсэн цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн иончлолоор тодорхойлогддог.

Ионжуулагч хэсгүүдийг бүртгэхэд ашигладаг багажуудыг хоёр бүлэгт хуваадаг. Эхний бүлэг нь бөөмийн дамжуулалтыг бүртгэж, зарим тохиолдолд түүний энергийг дүгнэх боломжийг олгодог төхөөрөмжүүдээс бүрддэг. Хоёрдахь бүлэгт замын төхөөрөмж, өөрөөр хэлбэл бодис дахь бөөмсийн ул мөрийг (мөр) ажиглах боломжийг олгодог төхөөрөмжүүд орно.

Бичлэгийн хэрэгсэлд иончлолын камер, хий ялгаруулах тоолуур (2-р боть § 82-ыг үзнэ үү), түүнчлэн Черенковын тоолуур (2-р боть § 147-г үзнэ үү), сцинтилляцийн тоолуур, хагас дамжуулагч тоолуур орно.

Сцинтилляцын тоолуурын ажиллагаа нь бодисоор дамжин өнгөрөх цэнэглэгдсэн бөөмс нь зөвхөн иончлолыг төдийгүй атомуудыг өдөөхөд суурилдаг. Хэвийн төлөвтөө буцаж ирэхэд атомууд харагдахуйц гэрлийг ялгаруулдаг. Цэнэглэгдсэн тоосонцор нь мэдэгдэхүйц гэрлийн гялбаа үүсгэдэг бодисыг фосфор гэж нэрлэдэг. Сцинтилляцын тоолуур нь фосфороос бүрдэх ба үүнээс гэрэл нь тусгай гэрлийн хөтөчөөр дамжуулан фото үржүүлэгч хоолойд хүрдэг. Фото үржүүлэгчийн гаралтын үед авсан импульсийг тоолно. Мөн импульсийн далайцыг (гэрлийн анивчсан эрчтэй пропорциональ) тодорхойлдог бөгөөд энэ нь илрүүлсэн бөөмсийн талаар нэмэлт мэдээлэл өгдөг.

Хагас дамжуулагч тоолуур нь хагас дамжуулагч диод бөгөөд гүйдлийн дамжуулагчийн ихэнх нь шилжилтийн давхаргаас холдсон ийм тэмдгийн хүчдэлийг ашигладаг. Тиймээс хэвийн нөхцөлд диод унтарсан байна. Шилжилтийн давхаргаар дамжин өнгөрөхдөө хурдан цэнэглэгдсэн бөөмс нь электронууд ба нүх үүсгэдэг бөгөөд тэдгээр нь электродууд руу сорогддог.

Үүний үр дүнд бөөмийн үүсгэсэн гүйдлийн тээвэрлэгчдийн тоотой пропорциональ цахилгаан импульс гарч ирдэг.

Тоолуурыг ихэвчлэн бүлгүүдэд нэгтгэж, зөвхөн хэд хэдэн төхөөрөмжөөр нэгэн зэрэг бичигдсэн үйл явдлуудыг, эсвэл эсрэгээр тэдгээрийн зөвхөн нэгийг нь бүртгэдэг байдлаар асаадаг. Эхний тохиолдолд тэд тоолуурыг давхцлын схемийн дагуу, хоёр дахь тохиолдолд давхцлын схемийн дагуу асаадаг гэж хэлдэг. Төрөл бүрийн оруулах схемийг ашигласнаар олон янзын үзэгдлүүдээс сонирхсон нэгийг нь сонгох боломжтой. Жишээлбэл, нэг нэгээр нь суурилуулсан, давхцлын схемийн дагуу асаалттай хоёр тоолуур (үнэ. 75.1) нийтлэг тэнхлэгийн дагуу нисч буй бөөмсийг бүртгэх бөгөөд 2 ба 3-р бөөмсийг бүртгэхгүй.

Мөрдөх хэрэгсэлд үүлний камер, тархалтын камер, бөмбөлөг камер, оч камер, эмульсийн камер орно.

Вилсоны танхим. Энэхүү төхөөрөмжийг Английн физикч К.Вилсон 1912 онд бүтээжээ. Нисдэг цэнэгтэй бөөмийн тавьсан ионуудын зам үүлэн камерт харагдах болно, учир нь шингэний хэт ханасан уур ионууд дээр өтгөрдөг. Төхөөрөмж нь тасралтгүй ажилладаггүй, харин циклээр ажилладаг. Камерын мэдрэмжийн харьцангуй богино хугацаа нь үхсэн хугацаанд (100-1000 дахин урт) ээлжлэн солигддог бөгөөд энэ хугацаанд камер дараагийн үйлдлийн мөчлөгт бэлддэг. Хэт ханасан байдал нь конденсацгүй хий (гели, азот, аргон) ба усны уур, этилийн спирт гэх мэтээс бүрдэх ажлын хольцын огцом (адиабат) тэлэлтээс үүдэлтэй гэнэтийн хөргөлтийн улмаас үүсдэг. Үүний зэрэгцээ стереоскоп (жишээ нь. хэд хэдэн цэг) камерын ажлын хэмжээг зураг авах. Стерео гэрэл зургууд нь бүртгэгдсэн үзэгдлийн орон зайн зургийг дахин бүтээх боломжийг олгодог. Мэдрэмжийн хугацаа болон үхсэн хугацааны харьцаа маш бага байдаг тул заримдаа бага магадлалтай үйл явдлыг бүртгэхээс өмнө хэдэн арван мянган зураг авах шаардлагатай болдог. Ховор үйл явдлыг ажиглах магадлалыг нэмэгдүүлэхийн тулд тэлэлтийн механизмын ажиллагааг хүссэн үйл явдлыг тусгаарладаг цахим хэлхээнд багтсан тоосонцор тоолуураар удирддаг хяналттай үүл камеруудыг ашигладаг.

Хэрэв та цахилгаан соронзон туйлуудын хооронд үүлний камер байрлуулбал түүний чадавхи ихээхэн өргөжиж байна.

Соронзон орны нөлөөллөөс үүссэн траекторийн муруйлтаар бөөмийн цэнэгийн тэмдэг ба түүний импульсийг тодорхойлох боломжтой. Соронзон талбарт байрлуулсан үүлний камер ашиглан авсан гэрэл зургийн жишээ болгон, Зураг. 77.3 (х. 277), электрон ба позитроны замуудыг харуулсан.

Тархалтын камер. Үүлний камерын нэгэн адил тархалтын камер дахь ажлын бодис нь хэт ханасан уур юм. Гэсэн хэдий ч хэт ханасан байдал нь адиабат тэлэлтээр үүсдэггүй, харин ~ 10 ° C температурт байрлах тасалгааны тагнаас хатуу нүүрстөрөгчийн давхар ислээр хөргөсөн ёроолд (температур -70 ° C) архины уур тархсаны үр дүнд үүсдэг. ). Доод талаас холгүй хэд хэдэн см зузаантай хэт ханасан уурын давхарга гарч ирнэ. Энэ давхаргад замууд үүсдэг бөгөөд үүлний танхимаас ялгаатай нь тархалтын камер нь тасралтгүй ажилладаг.

Бөмбөлөгний танхим. 1952 онд D. A. Glezer-ийн зохион бүтээсэн бөмбөлөг камерт хэт ханасан уурыг тунгалаг хэт халсан шингэнээр сольсон (өөрөөр хэлбэл ханасан уурын даралтаас бага гадаад даралттай шингэн; ym. 1-р эзлэхүүний § 124). Тасалгааны дундуур нисч буй ионжуулагч бөөмс нь шингэнийг хүчтэй буцалгахад хүргэдэг бөгөөд үүний үр дүнд бөөмийн ул мөр нь уурын бөмбөлөгүүдийн гинжин хэлхээгээр илэрхийлэгддэг - зам үүсдэг. Хөөсний камер нь Вилсоны камер шиг циклээр ажилладаг. Тасалгаа нь даралтын огцом бууралтаас (хөнгөвчлөх) эхэлдэг бөгөөд үүний үр дүнд ажлын шингэн нь метастаз хэт халсан төлөвт шилждэг. Устөрөгч, ксенон, пропан болон бусад зарим бодисыг ажлын шингэн болгон ашигладаг бөгөөд энэ нь нэгэн зэрэг дамжин өнгөрөх тоосонцорыг чиглүүлдэг. Тасалгааны ажлын хэмжээ 30 м3 хүрдэг.

Очлуурын камер. 1957 онд Краншау, де Беэр нар цэнэглэгдсэн бөөмсийн траекторийг бүртгэх төхөөрөмж зохион бүтээсэн бөгөөд үүнийг оч камер гэж нэрлэдэг. Төхөөрөмж нь хоорондоо параллель хавтгай металл электродуудын системээс бүрдэнэ (Зураг 75.2). Электродууд нь нэгээр холбогддог. Нэг бүлэг электродууд газардуулгатай, богино хугацааны (хугацаа өндөр хүчдэлийн импульс) нөгөөд нь үе үе хэрэглэдэг.

Хэрэв импульс өгөх үед ионжуулагч тоосонцор танхимаар дамжин өнгөрч байвал түүний замыг электродуудын хооронд үсэрч буй оч гинжээр тэмдэглэнэ. Тус төхөөрөмж нь давхцах схемийн дагуу асаалттай нэмэлт тоолуурын тусламжтайгаар автоматаар ажиллаж эхэлдэг бөгөөд энэ нь камерын ажлын эзэлхүүнээр судалж буй хэсгүүдийн дамжуулалтыг бүртгэдэг.

Илүү дэвшилтэт төрлийн оч камер нь урсгалтай камер юм. Энэ камерт оч бүрэн үүсэхээс өмнө өндөр хүчдэлийг арилгадаг.

Тиймээс зөвхөн үр хөврөлийн оч үүсдэг бөгөөд энэ нь тодорхой ул мөр үүсгэдэг.

Эмульсийн камер. ЗХУ-ын физикч Л.В.Мысовский, А.П.Жданов нар бичил бөөмсийг бүртгэхэд гэрэл зургийн ялтсуудыг анх ашигласан. Цэнэглэгдсэн бөөмс нь фотонуудын нэгэн адил гэрэл зургийн эмульсэд нөлөөлдөг. Тиймээс эмульс дэх хавтанг боловсруулсны дараа нисдэг бөөмийн харагдахуйц ул мөр (зам) үүсдэг. Гэрэл зургийн хавтангийн аргын сул тал нь эмульсийн давхаргын бага зузаантай байсан бөгөөд үүний үр дүнд зөвхөн давхаргын хавтгайтай параллель нисч буй хэсгүүдийн ул мөрийг олж авсан. Эмульсийн камерт гэрэл зургийн эмульсийн бие даасан давхаргаас (субстратгүй) бүрдсэн зузаан савлагаа (хэдэн арван кг жинтэй, хэдэн зуун миллиметр зузаантай) цацрагт өртдөг. Цацрагийн дараа багцыг давхарга болгон задалж, тус бүрийг нь боловсруулж, микроскопоор хардаг. Бөөмийн нэг давхаргаас нөгөө давхарга руу шилжих замыг хянахын тулд багцыг задлахын өмнө рентген туяа ашиглан бүх давхаргад ижил координатын торыг хэрэглэнэ. Ийм аргаар олж авсан бөөмийн мөрийг Зураг дээр үзүүлэв. 75.3, энэ нь -мезоныг мюон, дараа нь позитрон болгон дараалан хувиргаж байгааг харуулж байна.

Тайлан:

Энгийн тоосонцорыг бүртгэх арга

1) Хий ялгаруулах Гейгер тоолуур

Гейгер тоолуур бол бөөмсийг автоматаар тоолох хамгийн чухал төхөөрөмжүүдийн нэг юм.

Тоолуур нь дотор талд нь металл давхарга (катод) бүрсэн шилэн хоолой ба хоолойн (анод) тэнхлэгийн дагуу гүйж буй нимгэн металл утаснаас бүрдэнэ.

Хоолой нь хий, ихэвчлэн аргоноор дүүрдэг. Тоолуур нь нөлөөллийн ионжуулалт дээр тулгуурлан ажилладаг. Цэнэглэгдсэн бөөмс (электрон, £-бөөм гэх мэт) хийгээр дамжин нисч, атомуудаас электроныг зайлуулж, эерэг ион ба чөлөөт электронуудыг үүсгэдэг. Анод ба катодын хоорондох цахилгаан орон (тэдгээрт өндөр хүчдэл өгдөг) нь электронуудыг эрчим хүчний нөлөөллийн иончлолын эхлэл болгон хурдасгадаг. Ионы нуранги үүсч, тоолуураар дамжин өнгөрөх гүйдэл огцом нэмэгддэг. Энэ тохиолдолд ачааллын эсэргүүцэл R дээр хүчдэлийн импульс үүсдэг бөгөөд энэ нь бичлэг хийх төхөөрөмжид тэжээгддэг. Тоологч өөрт нь цохисон дараагийн тоосонцорыг бүртгэхийн тулд нуралтын урсацыг унтраасан байх ёстой. Энэ нь автоматаар тохиолддог. Одоогийн импульс гарч ирэх тул цэнэгийн резистор R дээрх хүчдэлийн уналт их байгаа тул анод ба катодын хоорондох хүчдэл огцом буурч, цэнэг нь зогсох болно.

Гейгер тоолуурыг голчлон электрон болон Y-квант (өндөр энергитэй фотон) бүртгэдэг боловч иончлох чадвар багатай тул Y-квантуудыг шууд бүртгэдэггүй. Тэдгээрийг илрүүлэхийн тулд хоолойн дотоод ханыг Y-квант электронуудыг устгадаг материалаар бүрсэн байна.

Тоолуур нь түүнд орж буй бараг бүх электроныг бүртгэдэг; Y-квантуудын хувьд зуугаас ойролцоогоор нэг Y квантыг бүртгэдэг. Хүнд тоосонцорыг (жишээлбэл, £ - бөөмс) бүртгэх нь хэцүү байдаг, учир нь эдгээр тоосонцоруудад тунгалаг байх лангуунд хангалттай нимгэн "цонх" хийхэд хэцүү байдаг.

2) Вилсоны танхим

Үүлний камерын үйл ажиллагаа нь ионууд дээр хэт ханасан уурыг конденсацуулж, усны дусал үүсгэхэд суурилдаг. Эдгээр ионууд нь хөдөлж буй цэнэгтэй бөөмсийн дагуу түүний зам дагуу үүсдэг.

Төхөөрөмж нь поршений цилиндр юм 1 (Зураг 2), хавтгай шилэн таглаагаар хучигдсан 2. Цилиндр нь ус эсвэл спиртийн ханасан уурыг агуулдаг. Судалж буй цацраг идэвхт эмийг 3-ыг камерт оруулдаг бөгөөд энэ нь камерын ажлын эзлэхүүн дэх ионуудыг үүсгэдэг. Поршений огцом доошлох үед, i.e. Адиабат тэлэлтийн үед уур нь хөргөж, хэт ханасан болдог. Энэ төлөвт уур амархан өтгөрдөг. Конденсацийн төвүүд нь тухайн үед нисч буй бөөмөөс үүссэн ионууд болдог. Камерт (Зураг 3) манантай зам (зам) ингэж гарч ирдэг бөгөөд үүнийг ажиглаж, гэрэл зураг авах боломжтой. Уг зам нь секундын аравны нэгээр оршдог. Поршений анхны байрлалд буцаж, ионуудыг цахилгаан талбайгаар зайлуулснаар адиабат тэлэлтийг дахин хийж болно. Тиймээс камертай туршилтыг дахин дахин хийж болно.

Хэрэв камерыг цахилгаан соронзон туйлуудын хооронд байрлуулсан бол бөөмсийн шинж чанарыг судлах камерын чадвар мэдэгдэхүйц өргөжиж байна. Энэ тохиолдолд Лоренцын хүч нь хөдөлж буй бөөмс дээр үйлчилдэг бөгөөд энэ нь траекторийн муруйлтаас бөөмийн цэнэгийн утга ба түүний импульсийг тодорхойлох боломжийг олгодог. Зураг 4-т электрон ба позитроны замын гэрэл зургийг тайлах боломжит хувилбарыг үзүүлэв. Соронзон орны В индукцийн вектор нь зургийн ард байрлах зургийн хавтгайд перпендикуляр чиглэнэ. Позитрон зүүн тийш, электрон баруун тийшээ хазайдаг.

3) Бөмбөлөгний танхим

Энэ нь үүлний танхимаас ялгаатай нь камерын ажлын эзлэхүүн дэх хэт ханасан уурыг хэт халсан шингэнээр сольдог, өөрөөр хэлбэл. ханасан уурын даралтаас бага даралттай шингэн.

Ийм шингэнээр дамжин өнгөрөх бөөмс нь уурын бөмбөлөг үүсгэдэг бөгөөд ингэснээр зам үүсгэдэг (Зураг 5).

Эхний төлөвт поршений шингэнийг шахдаг. Даралт огцом буурснаар шингэний буцалгах цэг нь орчны температураас доогуур байна.

Шингэн нь тогтворгүй (хэт халсан) төлөвт ордог. Энэ нь бөөмийн зам дагуу бөмбөлөг үүсэхийг баталгаажуулдаг. Устөрөгч, ксенон, пропан болон бусад зарим бодисыг ажлын хольц болгон ашигладаг.

Вилсоны камертай харьцуулахад хөөстэй камерын давуу тал нь ажлын бодисын нягтрал өндөртэй холбоотой юм. Үүний үр дүнд бөөмийн зам нь нэлээд богино болж, тэр ч байтугай өндөр энергитэй хэсгүүд камерт гацдаг. Энэ нь бөөмийн дараалсан хэд хэдэн өөрчлөлт, түүний үүсэх урвалыг ажиглах боломжийг олгодог.

4) Зузаан хальсан эмульсийн арга

Бөөмүүдийг илрүүлэхийн тулд үүлний камер, бөмбөлөг камерын хамт зузаан давхаргатай гэрэл зургийн эмульсийг ашигладаг. Гэрэл зургийн хавтангийн эмульс дээр хурдан цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн ионжуулагч нөлөө. Гэрэл зургийн эмульс нь мөнгөн бромидын олон тооны микроскопийн талстуудыг агуулдаг.

Хурдан цэнэглэгдсэн бөөмс нь талстыг нэвтлэн бромын атомуудаас электронуудыг зайлуулдаг. Ийм талстуудын гинж нь далд дүрсийг бүрдүүлдэг. Эдгээр талстуудад металл мөнгө гарч ирэхэд мөнгөн ширхэгийн гинж нь бөөмийн зам үүсгэдэг.

Замын урт ба зузааныг ашиглан бөөмийн энерги, массыг тооцоолж болно. Гэрэл зургийн эмульсийн нягтрал ихтэй тул зам нь маш богино боловч зураг авахдаа томруулж болно. Гэрэл зургийн эмульсийн давуу тал нь өртөх хугацаа нь хүссэн хэмжээгээрээ байж болно. Энэ нь ховор тохиолдлуудыг бүртгэх боломжийг олгодог. Фотоэмульсийн өндөр зогсоох чадвараас болж бөөмс ба бөөмийн хооронд ажиглагдсан сонирхолтой урвалын тоо нэмэгдэх нь бас чухал юм.

• 12-р анги.

Хичээлийн зорилго:

• Оюутнуудад энгийн бөөмсийг бүртгэх, судлах суурилуулалтын бүтэц, үйл ажиллагааны зарчмыг тайлбарлах.

"Чи юунаас ч айх хэрэггүй, зүгээр л үл мэдэгдэх зүйлийг ойлгох хэрэгтэй." Мари Кюри.

• Үндсэн мэдлэгийг шинэчлэх:
• "Атом" гэж юу вэ?
• Түүний хэмжээсүүд юу вэ?
• Томсон атомын ямар загварыг санал болгосон бэ?
• Рутерфорд атомын ямар загварыг санал болгосон бэ?
• Рутерфордын загварыг яагаад "Атомын бүтцийн гаригийн загвар" гэж нэрлэсэн бэ?

Атомын цөм ямар бүтэцтэй вэ?

• Хичээлийн сэдэв:

• Энгийн тоосонцорыг ажиглах, бүртгэх арга.

• Атом бол "хуваашгүй" (Демокрит).

• Молекул

• бодис

• бичил ертөнц

• макро ертөнц

• мега ертөнц

• Сонгодог физик

Квантын физик

• Бичил ертөнцийг хэрхэн судалж, ажиглах вэ?

• Бичил ертөнцийг хэрхэн судалж, ажиглах вэ?

Асуудал!

• Бид атомын цөмийн физикийг судалж, тэдгээрийн янз бүрийн хувирал, цөмийн (цацраг идэвхт) цацрагийг авч үзэх болно. Энэхүү мэдлэгийн талбар нь шинжлэх ухаан, практикийн чухал ач холбогдолтой юм.
• Атомын цөмийн цацраг идэвхт сортууд нь шинжлэх ухаан, анагаах ухаан, технологи, хөдөө аж ахуйд олон тооны хэрэглээг хүлээн авсан.
• Өнөөдөр бид бичил бөөмсийг илрүүлэх, тэдгээрийн мөргөлдөөн, хувиргалтыг судлах, өөрөөр хэлбэл бичил ертөнцийн талаарх бүх мэдээллийг өгөх, үүн дээр үндэслэн цацрагийн хамгаалалтын арга хэмжээний талаар мэдээлэл өгөх төхөөрөмж, бүртгэлийн аргуудыг авч үзэх болно.
• Тэд бөөмсийн зан байдал, шинж чанаруудын талаар мэдээлэл өгдөг: цахилгаан цэнэгийн тэмдэг, хэмжээ, эдгээр бөөмсийн масс, түүний хурд, энерги гэх мэт. Бичлэгийн хэрэгслийн тусламжтайгаар эрдэмтэд "бичил ертөнц"-ийн талаар мэдлэг олж авах боломжтой болсон.

Бичлэгийн төхөөрөмж нь тогтворгүй төлөвт байж болох нарийн төвөгтэй макроскоп систем юм. Өнгөрч буй бөөмийн улмаас үүссэн жижиг эвдрэлийн үед системийг шинэ, илүү тогтвортой төлөвт шилжүүлэх үйл явц эхэлдэг. Энэ процесс нь бөөмийг бүртгэх боломжтой болгодог.

• Бичлэгийн төхөөрөмж нь тогтворгүй төлөвт байж болох нарийн төвөгтэй макроскоп систем юм. Өнгөрч буй бөөмийн улмаас үүссэн жижиг эвдрэлийн үед системийг шинэ, илүү тогтвортой төлөвт шилжүүлэх үйл явц эхэлдэг. Энэ процесс нь бөөмийг бүртгэх боломжтой болгодог.
• Одоогийн байдлаар тоосонцор илрүүлэх олон аргыг ашиглаж байна.

• Гейгер тоолуур

• Вилсоны танхим

• Бөмбөлөгний танхим

• Гэрэл зураг

• эмульс

• Сцинтилляци
• арга

• Энгийн тоосонцорыг ажиглах, бүртгэх арга

• Очлуурын камер

• Туршилтын зорилго, түүнийг явуулах нөхцлөөс хамааран үндсэн шинж чанараараа бие биенээсээ ялгаатай тодорхой бичлэгийн төхөөрөмжийг ашигладаг.

Материалыг судалж байхдаа та хүснэгтийг бөглөнө.

Аргын нэр	Үйл ажиллагааны зарчим	Давуу тал, Алдаа дутагдал	Энэ төхөөрөмжийн зорилго

• F ашиглах - 12-р анги, § 33, A.E.Maron, G.Ya. Мякишев, Е.Г.Дубицкая

Гейгер тоолуур:

• цацраг идэвхт бөөмсийн тоог (гол төлөв электрон) тоолоход үйлчилдэг.

• Энэ нь дотроо хоёр электродтой (катод ба анод) хий (аргон) дүүргэсэн шилэн хоолой юм. Бөөм өнгөрөхөд энэ нь үүсдэг хийн иончлолын нөлөөлөлмөн цахилгаан гүйдлийн импульс үүсдэг.

• Төхөөрөмж:

• Зорилго:

• Давуу тал:-1. нягтрал -2. үр ашиг -3. гүйцэтгэл -4. өндөр нарийвчлалтай (10ОО ширхэг/с).

• катод.

• Шилэн хоолой

• Үүнийг хаана ашиглах вэ: - газар, байр, хувцас, бүтээгдэхүүн гэх мэт цацраг идэвхт бохирдлын бүртгэл. - цацраг идэвхт материалыг хадгалах байгууламжид эсвэл ажиллаж байгаа цөмийн реакторуудад - цацраг идэвхт хүдрийн (U - уран, Th - тори) орд хайх үед.

• Гейгер тоолуур.

1882 Германы физикч Вильгельм Гейгер.

• 1882 Германы физикч Вильгельм Гейгер.

• Төрөл бүрийн Geiger тоолуур.

Вилсон танхим:

• бөөмс (зам) дамжин өнгөрөх ул мөрийг ажиглах, гэрэл зураг авахад үйлчилдэг.

• Зорилго:

• Тасалгааны дотоод эзэлхүүнийг хэт ханасан төлөвт архи эсвэл усны уураар дүүргэдэг: бүлүүрийг буулгахад камерын доторх даралт буурч, температур буурч, адиабат үйл явцын үр дүнд хэт ханасан уур үүсдэг. Бөөмийг дайран өнгөрсний дараа чийгийн дусал конденсац болж, зам үүсдэг - харагдахуйц ул мөр.

• Шилэн хавтан

Энэ төхөөрөмжийг 1912 онд Английн физикч Вилсон бүтээсэн бөгөөд цэнэгтэй бөөмсийн ул мөрийг ажиглаж, гэрэл зураг авах боломжтой юм. Тэрээр 1927 онд Нобелийн шагнал хүртжээ.

• Энэ төхөөрөмжийг 1912 онд Английн физикч Вилсон бүтээсэн бөгөөд цэнэгтэй бөөмсийн ул мөрийг ажиглаж, гэрэл зураг авах боломжтой юм. Тэрээр 1927 онд Нобелийн шагнал хүртжээ.
• Зөвлөлтийн физикч П.Л.Капица, Д.В.Скобельцин нар нэгэн төрлийн соронзон орон дээр үүлний камер байрлуулахыг санал болгов.

Зорилго:

• Камерыг соронзон орон дээр байрлуулахдаа замаас дараахь зүйлийг тодорхойлж болно. бөөмийн энерги, хурд, масс, цэнэг. Замын урт, зузаанаар, түүний муруйлтаарсоронзон орон дахь тодорхойлогддог өнгөрч буй цацраг идэвхт бөөмийн шинж чанар. Жишээлбэл, 1. альфа бөөмс нь хатуу зузаан зам, 2. протон - нимгэн зам, 3. электрон - тасархай зам өгдөг.

• Үүлний тасалгааны янз бүрийн үзэл бодол, бөөмийн мөрний гэрэл зургууд.

Бөмбөлөгний танхим:

• Вилсон танхимын хувилбар.

• Поршений огцом уналтанд шингэн нь өндөр даралттай байдаг хэт халсан төлөвт ордог.Бөөм нь замын дагуу хурдан хөдөлж байх үед уурын бөмбөлөгүүд үүсдэг, өөрөөр хэлбэл шингэн нь буцалж, зам харагдана.

• Үүлний камертай харьцуулахад давуу тал: - 1. орчны нягтрал өндөр, тиймээс богино зам - 2. камерт бөөмс гацаж, бөөмсийг цаашид ажиглах боломжтой -3. илүү хурд.

• 1952 Д.Глейзер.

• Бөмбөлөгний камерын янз бүрийн дүр төрх, бөөмийн мөрний гэрэл зургууд.

Зузаан хальс эмульсийн арга:

• 20-иод он Л.В.Мысовский, А.П.Жданов.
• - үйлчилдэг бөөмсийг бүртгэх - удаан хугацаагаар өртөхөөс болж ховор үзэгдлийг бүртгэх боломжийг танд олгоно. Гэрэл зургийн эмульс нь мөнгөний бромидын олон тооны бичил талстыг агуулдаг. Ирж буй хэсгүүд нь фотоэмульсийн гадаргууг ионжуулдаг. AgBr-ийн талстууд (мөнгөний бромид) цэнэглэгдсэн бөөмсийн нөлөөн дор задарч, үүсэх үед бөөмийн дамжлагын ул мөр - зам илэрдэг. Замын урт, зузаан дээр үндэслэн бөөмсийн энерги, массыг тодорхойлж болно.

арга нь дараах давуу талтай:

• арга нь дараах давуу талтай:
• 1. Энэ нь ажиглалтын хугацаанд гэрэл зургийн хавтангаар нисч буй бүх бөөмсийн траекторийг бүртгэж чадна.
• 2. Гэрэл зургийн хавтан нь ашиглахад үргэлж бэлэн байдаг (эмульс нь түүнийг ажиллах горимд оруулах процедурыг шаарддаггүй).
• 3. Эмульс нь өндөр нягтралтай тул тоормослох чадвартай.
• 4. Энэ нь бөөмийн алга болдоггүй ул мөрийг өгдөг бөгөөд дараа нь сайтар судалж болно.

Аргын сул тал: 1. Гэрэл зургийн хавтангийн химийн боловсруулалтын үргэлжлэх хугацаа, 2. нарийн төвөгтэй байдал, 3. Хамгийн гол нь хавтан бүрийг хүчтэй микроскопоор шалгахад маш их цаг зарцуулдаг.

• Аргын сул тал: 1. Гэрэл зургийн хавтангийн химийн боловсруулалтын үргэлжлэх хугацаа, 2. нарийн төвөгтэй байдал, 3. Хамгийн гол нь хавтан бүрийг хүчтэй микроскопоор шалгахад маш их цаг зарцуулдаг.

Сцинтилляцийн арга

• Энэ арга (Рутерфорд) бичлэг хийхэд талстыг ашигладаг. Уг төхөөрөмж нь сцинтиллятор, фото үржүүлэгч, электрон системээс бүрдэнэ.

"Цэнэглэгдсэн тоосонцорыг бүртгэх арга." (видео).Бөөмийн бүртгэлийн аргууд:

• Сцинтилляцийн арга

• Нөлөөллийн иончлолын арга

• Ионууд дээрх уурын конденсац

• Зузаан хальсан эмульсийн арга

• Тусгай давхаргаар хучигдсан дэлгэцэн дээр унасан хэсгүүд нь микроскоп ашиглан ажиглаж болох гялбаа үүсгэдэг.

• Гейгерийн хий ялгаруулах тоолуур

• Вилсоны танхим ба хөөсний танхим

• Фотоэмульсийн гадаргууг ионжуулдаг

• Дахин хэлье:

Тусгал:

• 1. Бид өнөөдрийн хичээлийн ямар сэдвийг судалсан бэ?
• 2 Бид сэдвийг судлахын өмнө ямар зорилго тавьсан бэ?
• 3. Бид зорилгодоо хүрсэн үү?
• 4. Хичээлдээ авсан уриа маань ямар утгатай вэ?
• 5. Хичээлийн сэдвийг ойлгож байна уу, яагаад бид түүнтэй танилцсан бэ?

Хичээлийн хураангуй:

• 1. Хичээл дээр хийсэн ажлыг тань харгалзан хүснэгтийг ашиглан хамтдаа шалгаж, хамтдаа үнэлж, үнэлгээ өгнө.

Ашигласан уран зохиол:

• 1. Интернет эх сурвалж.
• 2. Ф -12-р анги, А.Е.Мякишев, Г.Я.Дубитская.

Хяналтын аргууд.Хийн дотор хөдөлж буй цэнэглэгдсэн бөөмс нь түүнийг ионжуулж, зам дагуух ионуудын гинжийг үүсгэдэг. Хэрэв хийд үүссэн бол огтлохдаралтын үсрэлт, дараа нь хэт ханасан уур нь конденсацийн төвүүд шиг эдгээр ионууд дээр тогтож, шингэний дуслын гинжийг үүсгэдэг. зам.
A) Вилсоны танхим (Англи хэл) 1912 он
1) дээд тал нь шилээр хучигдсан шилэн цилиндр сав;
2) савны ёроол нь хар нойтон хилэн эсвэл даавуугаар хучигдсан;
H) гадаргуу дээр ханасан уур үүсдэг торон.
4) поршенийг хурдан буулгахад хийн адиабат тэлэлт гарч ирдэг бөгөөд энэ нь дагалддаг.
Температурыг нь бууруулснаар уур нь хэт хөргөлттэй (хэт ханасан) болдог.
Цацраг идэвхт задралын үед үүссэн цэнэглэгдсэн тоосонцор нь хийн дундуур нисч, зам дагуух ионуудын гинжийг үүсгэдэг. Поршеныг доошлуулах үед конденсацийн төвүүд шиг эдгээр ионууд дээр шингэн дуслууд үүсдэг. Ийнхүү нислэгийн үед бөөмс ардаа ул мөр (мөр) үлдээдэг бөгөөд энэ нь тод харагдах бөгөөд гэрэл зургийг авч болно. Замын зузаан ба уртыг бөөмийн масс ба энергийг үнэлэхэд ашигладаг.
П.Л. Капица, Д.В. Скобельцын камерыг соронзон орон дээр байрлуулахыг санал болгов. Соронзон талбарт хөдөлж буй цэнэгтэй бөөм нь Лоренцын хүчинд өртдөг бөгөөд энэ нь замын муруйлтад хүргэдэг. Замын хэлбэр, түүний муруйлтын шинж чанар дээр үндэслэн бөөмийн импульс ба түүний масс y-ийг тооцоолж, давтамжийн цэнэгийн тэмдгийг тодорхойлж болно.

B) Глазерын хөөстэй камер(АНУ) 1952 он
Зам нь хэт халсан шингэнд үүсдэг. Уилсоны камер шиг бөмбөлөгний камер нь даралтын огцом өсөлтийн үед ажиллах нөхцөлд байна. Бөмбөлөгний камерууд нь мөн бөөмийн траекторийг нугалах хүчтэй соронзон орон дотор байрладаг.
Төвийг сахисан тоосонцор нь ул мөр үлдээдэггүй ч хоёрдогч эффект ашиглан үүлний камер эсвэл бөмбөлөгний камер ашиглан илрүүлж болно. Тиймээс хэрэв төвийг сахисан бөөмс өөр өөр чиглэлд нисч буй хоёр (эсвэл түүнээс дээш) цэнэглэгдсэн бөөмс болж задрах юм бол хоёрдогч бөөмсийн замыг судалж, тэдгээрийн энерги, моментыг тодорхойлох замаар хадгалалтын хуулийг ашиглан анхдагч төвийг сахисан бөөмийн шинж чанарыг тодорхойлох боломжтой болно. .
B) Зузаан ханатай гэрэл зургийн эмульсийн арга (1928, Мысовский, Жданов нар)
Энэ нь гэрэл зургийн давхаргын нэг хэсэг болох мөнгөн бромидын мөхлөгүүдийг тэдгээрийн ойролцоо өнгөрч буй цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн нөлөөн дор харлуулж хэрэглэхэд суурилдаг. Гэрэл зургийн эмульсийг боловсруулсны дараа тэдгээрт ийм хэсгүүдийн ул мөр ажиглагдаж болно. Цөмийн фотоэмульсийг 0.5-аас 1 мм-ийн зузаантай давхарга хэлбэрээр ашигладаг. Энэ нь өндөр энергитэй бөөмсийн траекторийг судлах боломжтой болгодог. Фотоэмульсийн аргын чухал давуу тал нь хэрэглэхэд хялбар байдлаас гадна олж авахад тусалдаг алга болдоггүйдараа нь анхааралтай судалж болох бөөмийн ул мөр. Цөмийн гэрэл зургийн эмульсийн аргыг шинэ энгийн бөөмсийн шинж чанарыг судлах, сансрын цацрагийг судлахад өргөн ашигладаг.
Арга тоо тоолохтоосонцор. Хамгийн анхны бөгөөд хамгийн энгийн төхөөрөмжүүдийн нэг бөөмийн бүртгэлгэрэлтэгч найрлагаар бүрсэн дэлгэцийг ашигласан. Дэлгэц дээр хангалттай өндөр энергитэй бөөмс цохих үед гялалзах - сцинтилляци үүсдэг.

A) Спинтароскоп. 1903 онд В.Крукс альфа тоосонцор флюресцент бодисыг цохих үед гэрлийн сул анивчдаг буюу сцинтилляци гэж нэрлэгддэг болохыг олж мэдсэн. Гялсгуур бүр нь нэг бөөмийн үйлдлийг тодорхойлдог. Альфа тоосонцорыг бүртгэх зориулалттай энгийн төхөөрөмжийн загвар. Спинтарископийн гол хэсгүүд нь цайрын сульфидын давхарга, богино фокус томруулдаг шилээр бүрсэн дэлгэц юм. Альфа цацраг идэвхт эмийг бариулын төгсгөлд дэлгэцийн дундын эсрэг талд байрлуулна. Альфа тоосонцор цайрын сульфидын талстыг цохих үед гэрлийн гялбаа үүсдэг бөгөөд үүнийг томруулдаг шилээр ажиглахад илрүүлж болно.
Хурдан цэнэгтэй бөөмийн кинетик энергийг гэрлийн гялбааны энерги болгон хувиргах үйл явцыг гэнэ гялалзах.
B) Гейгер тоолуур- Мюллер (Герман) 1928 он
Хийн ялгаруулах тоолуур нь тоолуурын ажлын эзэлхүүнээр цэнэглэгдсэн тоосонцор нисэх үед үүсэх бие даасан хийн ялгаралтыг бүртгэх зарчмаар ажилладаг. Цэнэглэгдсэн бөөмсийн цацрагийн нийт эрчмийг бүртгэдэг иончлолын камераас ялгаатай нь Гейгер-Мюллерийн тоолуур бөөмс бүрийг тусад нь бүртгэдэг. Флэш бүр электрон үржүүлэгчийн фотокатод дээр үйлчилж, электронуудыг түүнээс гаргана. Сүүлийнх нь хэд хэдэн үржүүлэгч үе шатыг дамжиж, гаралт дээр одоогийн импульс үүсгэдэг бөгөөд дараа нь өсгөгчийн оролт руу тэжээгдэж, тоолуурыг жолооддог. Хувь хүний ​​импульсийн эрчмийг осциллограф дээр ажиглаж болно. Зөвхөн тоосонцоруудын тоог төдийгүй тэдгээрийн энергийн хуваарилалтыг тодорхойлдог.
Ионжуулалтын камер.Ионжуулагч цацрагийн тунг хэмжихийн тулд иончлолын камерууд.Ионжуулалтын камер нь электродуудын хооронд агаар эсвэл бусад хий бүхий цилиндр хэлбэртэй конденсатор юм. Тогтмол хүчдэлийн эх үүсвэрийг ашиглан камерын электродуудын хооронд цахилгаан орон үүсдэг. Хэвийн нөхцөлд агаарт маш бага үнэ төлбөргүй байдаг тул камерын хэлхээнд холбогдсон хэмжих төхөөрөмж нь гүйдлийг илрүүлдэггүй. Ионжуулалтын камерын ажлын эзэлхүүнийг ионжуулагч цацрагаар цацруулах үед агаарын ионжилт үүсдэг. Эерэг ба сөрөг ионууд цахилгаан орны нөлөөн дор хөдөлдөг. Тасалгааны иончлолын гүйдлийн хүч нь ихэвчлэн микроамперийн нэг хэсэг юм. Ийм сул ГҮЙГДЭЛИЙГ хэмжихийн тулд тусгай өсгөлтийн хэлхээг ашигладаг.
Ионжуулалтын камерын тусламжтайгаар ямар ч төрлийн цөмийн цацрагийг бүртгэж болно.

65. Цацраг идэвхт бодисын нээлт. Байгалийн цацраг идэвхт байдал. Цацраг идэвхт цацрагийн төрлүүд.

Цацраг идэвхит бодис нь атомын дотор явагдаж буй үйл явцын үр дүн юм.
Аяндаа задрахатомын цацраг идэвхт элементийн цөм, уулзах байгалийн нөхцөлд үүсэхийг байгалийн цацраг идэвхит бодис гэнэ.

Төрөл: - туяа, бүрэн ионжсон гелийн атом нь бодисоор дамжин өнгөрөх нь атом, молекулуудын иончлол, өдөөлт, молекулуудын задралын улмаас удааширч, цахилгаан соронзон орон дээр бага зэрэг хазайдаг.

- туяа, электрон урсгал, бета цацрагийг удаашруулахын тулд 3 см зузаантай металл давхарга шаардлагатай бөгөөд тэдгээр нь цахилгаан, соронзон орон дээр хүчтэй хазайдаг.

- туяа, богино долгионы цахилгаан соронзон цацраг нь рентген цацрагаас хамаагүй их нэвтрэх чадалтай, хазайдаггүй.