Temel parçacıkları kaydetme yöntemleri Uçan yüklü bir parçacığın etkisi altında kararlı bir duruma geçişin meydana geldiği, uzun ömürlü kararsız bir durumdaki sistemlerin kullanımına dayanmaktadır.

Geiger sayacı.

Geiger sayacı- Çalışması, bir parçacık hacmine girdiğinde gazda bağımsız bir elektrik boşalmasının oluşmasına dayanan bir parçacık detektörü. 1908'de H. Geiger ve E. Rutherford tarafından icat edildi, daha sonra Geiger ve Muller tarafından geliştirildi.

Bir Geiger sayacı, yaklaşık 100-260 GPa (100-260 mm) basınç altında gazla (genellikle argon) doldurulmuş kapalı bir hacim içine alınmış metal bir silindir - katot - ve ekseni boyunca gerilmiş ince bir tel - anottan oluşur. Hg). Katot ile anot arasına 200-1000 V civarında bir voltaj uygulanır. Sayacın hacmine giren yüklü parçacık, karşılık gelen elektrotlara doğru hareket eden belirli sayıda elektron-iyon çifti oluşturur. Ortalama serbest yolda (iyonlaşma yolunda) yüksek voltaj, iyonlaşma enerjisini aşan enerji kazanır ve gaz moleküllerini iyonlaştırır. Çığ oluşur, devredeki akım artar. Yük direncinden kayıt cihazına bir voltaj darbesi verilir. Yük direnci boyunca voltaj düşüşündeki keskin bir artış, anot ve katot arasındaki voltajda keskin bir düşüşe yol açar, deşarj durur ve tüp bir sonraki parçacığı kaydetmeye hazır hale gelir.

Bir Geiger sayacı esas olarak elektronları ve γ-kuantayı kaydeder (ancak ikincisi, kabın duvarlarına uygulanan ve γ-kuantanın elektronları devre dışı bıraktığı ek malzemenin yardımıyla).

Wilson odası.

Wilson odası- parça (İngilizce'den. izlemek— iz, yörünge) parçacık dedektörü. 1912'de Charles Wilson tarafından yaratılmıştır. Wilson odasının yardımıyla, nükleer fizik ve temel parçacık fiziğinde, 1929'da geniş hava yağmurlarının (kozmik ışınlar bölgesinde) keşfi, pozitron gibi bir dizi keşif yapılmıştır. 1932'de müon izlerinin tespiti ve tuhaf parçacıkların keşfi. Daha sonra Wilson odasının yerini daha hızlı olan kabarcık odası aldı. Bulut odası, doymaya yakın su veya alkol buharıyla dolu bir kaptır (şekle bakın). Etkisi aşırı doymuş buharın (su veya alkol) geçen bir parçacık tarafından oluşturulan iyonlar üzerinde yoğunlaşmasına dayanmaktadır. Aşırı doymuş buhar, pistonun keskin bir şekilde indirilmesiyle oluşturulacaktır (şekle bakın) (bölmedeki buhar adyabatik olarak genişler, bunun sonucunda sıcaklığı keskin bir şekilde artar).

İyonların üzerinde biriken sıvı damlacıkları, uçan parçacığın izini, fotoğrafını çekmeyi mümkün kılan izi görünür hale getirir. Yolun uzunluğundan parçacığın enerjisini belirleyebilir ve izin birim uzunluğu başına düşen damlacık sayısından hızını tahmin edebilirsiniz. Bir kamerayı manyetik alana yerleştirmek, parçacığın yükünün kütlesine oranını yolun eğriliğinden belirlemeyi mümkün kılar (ilk olarak Sovyet fizikçileri P. L. Kapitsa ve D. V. Skobeltsyn tarafından önerildi).

Kabarcık odası.

Kabarcık odası- eylemi aşırı ısıtılmış bir sıvının parçacığın yörüngesi boyunca kaynamasına dayanan yüklü parçacıkların izlerini (izlerini) kaydetmek için bir cihaz.

İlk kabarcık odası (1954), sıvı hidrojenle dolu, aydınlatma ve fotoğrafçılık için cam pencereli metal bir odaydı. Daha sonra dünyadaki yüklü parçacık hızlandırıcılarla donatılmış tüm laboratuvarlarda yaratıldı ve geliştirildi. Hacmi 3 cm3 olan bir koniden kabarcık odasının boyutu birkaç metreküp'e ulaştı. Çoğu kabarcık odasının hacmi 1 m3'tür. Kabarcık odasının icadı nedeniyle Glaser, 1960 yılında Nobel Ödülü'ne layık görüldü.

Flakon haznesinin çalışma döngüsü 0,1'dir. Bulut odasına göre avantajı, yüksek enerjili parçacıkları kaydetmeyi mümkün kılan çalışma maddesinin daha yüksek yoğunluğudur.

Elementer parçacıklar kadar karmaşık mikropartiküller de (a, d vb.) madde içinden geçerken bıraktıkları izler sayesinde gözlenebilmektedir. İzlerin doğası parçacığın yükünün işaretini, enerjisini, momentumunu vs. değerlendirmemizi sağlar. Yüklü parçacıklar yolları boyunca moleküllerin iyonlaşmasına neden olur. Nötr parçacıklar iz bırakmazlar ancak yüklü parçacıklara bozunma anında veya herhangi bir çekirdekle çarpışma anında kendilerini açığa çıkarabilirler. Sonuç olarak, nötr parçacıklar sonuçta ürettikleri yüklü parçacıkların neden olduğu iyonizasyonla da tespit edilir.

İyonlaştırıcı parçacıkları kaydetmek için kullanılan aletler iki gruba ayrılır. İlk grup, bir parçacığın geçişini kaydeden ve ayrıca bazı durumlarda enerjisini değerlendirmeyi mümkün kılan cihazlardan oluşur. İkinci grup, izleme cihazlarını, yani maddedeki parçacıkların izlerini (izlerini) gözlemlemenizi sağlayan cihazları içerir.

Kayıt cihazları arasında iyonizasyon odaları ve gaz deşarj sayaçları (bkz. 2. cilt, § 82), ayrıca Çerenkov sayaçları (bkz. 2. cilt, § 147), sintilasyon sayaçları ve yarı iletken sayaçlar bulunur.

Sintilasyon sayaçlarının çalışması, bir madde içerisinden uçan yüklü bir parçacığın sadece iyonlaşmaya değil aynı zamanda atomların uyarılmasına da neden olduğu gerçeğine dayanmaktadır. Normal hallerine dönen atomlar görünür ışık yayar. Yüklü parçacıkların gözle görülür bir ışık parlaması (parıldama) uyandırdığı maddelere fosfor denir. Parıldama sayacı, ışığın özel bir ışık kılavuzu aracılığıyla bir fotomultiplikatör tüpüne sağlandığı fosfordan oluşur. Fotomultiplierin çıkışında elde edilen darbeler sayılır. Darbelerin genliği de (ışık yanıp sönmelerinin yoğunluğuyla orantılı olan) belirlenir ve bu, tespit edilen parçacıklar hakkında ek bilgi sağlar.

Bir yarı iletken sayaç, akım taşıyıcılarının çoğunluğunun geçiş katmanından uzaklaşacağı şekilde böyle bir işaretin voltajının uygulandığı bir yarı iletken diyottur. Bu nedenle normal durumda diyot kapalıdır. Hızlı yüklü bir parçacık, geçiş katmanından geçerken elektrotlara emilen elektronlar ve delikler üretir.

Sonuç olarak, parçacık tarafından üretilen akım taşıyıcılarının sayısıyla orantılı bir elektriksel darbe ortaya çıkar.

Sayaçlar genellikle gruplar halinde birleştirilir ve yalnızca birkaç cihaz tarafından aynı anda kaydedilen olayların veya tam tersine bunlardan yalnızca birinin kaydedileceği şekilde açılır. İlk durumda, sayaçların bir tesadüf şemasına göre, ikincisinde ise bir tesadüf şemasına göre açıldığını söylüyorlar. Çeşitli dahil etme şemaları kullanılarak çeşitli olgular arasından ilgi çekici olanı seçmek mümkündür. Örneğin, birbiri ardına kurulan ve bir çakışma şemasına göre açılan iki sayaç (fiyat 75.1), ortak eksenleri boyunca uçan bir parçacığı kaydedecek ve 2 ve 3 numaralı parçacıkları kaydetmeyecektir:

İzleme cihazları arasında bulut odaları, difüzyon odaları, kabarcık odaları, kıvılcım odaları ve emülsiyon odaları bulunur.

Wilson odası. Bu cihaz, 1912'de İngiliz fizikçi C. Wilson tarafından yaratıldı. Uçan yüklü bir parçacık tarafından döşenen iyonların yolu, bir bulut odasında görünür hale gelir, çünkü bir sıvının aşırı doymuş buharı, iyonların üzerinde yoğunlaşır. Cihaz sürekli olarak değil, döngüler halinde çalışmaktadır. Kameranın nispeten kısa hassasiyet süresi, kameranın bir sonraki çalışma döngüsüne hazırlandığı bir ölü zamanla (100-1000 kat daha uzun) dönüşümlü olarak gerçekleşir. Aşırı doygunluk, yoğunlaşmayan gaz (helyum, nitrojen, argon) ve su buharı, etil alkol vb.'den oluşan çalışma karışımının keskin (adyabatik) genişlemesinin neden olduğu ani soğutma nedeniyle elde edilir. Aynı anda stereoskopik (yani. birkaç nokta) kameranın çalışma hacmini fotoğraflamak. Stereo fotoğraflar, kaydedilen bir olgunun mekansal resmini yeniden oluşturmanıza olanak tanır. Duyarlılık süresinin ölü zamana oranı çok küçük olduğundan, bazen düşük olasılıklı bir olayın kaydedilmesi için onbinlerce görüntü alınması gerekebilir. Nadir olayların gözlemlenme olasılığını arttırmak için, genişleme mekanizmasının çalışmasının, istenen olayı izole eden bir elektronik devreye dahil olan parçacık sayaçları tarafından kontrol edildiği kontrollü bulut odaları kullanılır.

Bir elektromıknatısın kutupları arasına bir bulut odası yerleştirirseniz, kapasitesi büyük ölçüde artar.

Manyetik alanın etkisiyle oluşan yörünge eğriliğinden parçacığın yükünün ve momentumunun işaretini belirlemek mümkündür. Manyetik alana yerleştirilen bir bulut odası kullanılarak elde edilen bir fotoğrafa örnek olarak, Şekil 2. 77.3 (s. 277), bir elektronun ve bir pozitronun izlerini gösterir.

Difüzyon odası. Bulut odasında olduğu gibi difüzyon odasında da çalışan madde aşırı doymuş buhardır. Bununla birlikte, aşırı doygunluk durumu adyabatik genleşme ile yaratılmaz, ancak alkol buharının ~ 10 ° C sıcaklıkta bulunan hazne kapağından katı karbon dioksit (sıcaklık -70 ° C) ile soğutulan tabana difüzyonu sonucu yaratılır. ). Alttan çok uzak olmayan bir yerde, birkaç santimetre kalınlığında aşırı doymuş bir buhar tabakası beliriyor. Bu katmanda izler oluşur, bir bulut odasından farklı olarak bir difüzyon odası sürekli olarak çalışır.

Kabarcık odası. 1952'de D. A. Glezer tarafından icat edilen kabarcık odasında, aşırı doymuş buharların yerini şeffaf, aşırı ısıtılmış bir sıvı (yani, doymuş buharlarının basıncından daha düşük dış basınç altındaki bir sıvı; ym. § 1. cilt, 124) alır. Odanın içinden uçan iyonlaştırıcı bir parçacık, sıvının şiddetli bir şekilde kaynamasına neden olur, bunun sonucunda parçacığın izi bir buhar kabarcıkları zinciri ile gösterilir - bir iz oluşur. Kabarcık odası, Wilson odası gibi döngüler halinde çalışır. Oda, basınçta keskin bir azalma (rahatlama) ile başlatılır, bunun sonucunda çalışma sıvısı yarı kararlı bir aşırı ısınmış duruma geçer. Hidrojen, ksenon, propan ve diğer bazı maddeler, aynı zamanda içinden uçan parçacıklar için bir hedef görevi gören çalışma sıvısı olarak kullanılır. Odaların çalışma hacmi 30 m3'e ulaşmaktadır.

Kıvılcım odası. 1957'de Cranschau ve de Beer, yüklü parçacıkların yörüngelerini kaydetmek için kıvılcım odası adı verilen bir cihaz tasarladılar. Cihaz birbirine paralel düz metal elektrotlardan oluşan bir sistemden oluşur (Şekil 75.2). Elektrotlar bir tanesi aracılığıyla bağlanır. Bir grup elektrot topraklanır ve diğerine periyodik olarak kısa süreli (yüksek voltajlı darbe süresi) uygulanır.

Darbe uygulandığı anda iyonize edici bir parçacık odanın içinden uçarsa, yolu elektrotlar arasında atlayan bir kıvılcım zinciriyle işaretlenecektir. Cihaz, incelenen parçacıkların odanın çalışma hacmi boyunca geçişini kaydeden, tesadüf şemasına göre açılan ek sayaçların yardımıyla otomatik olarak başlar.

Daha gelişmiş bir kıvılcım odası türü, bir akış odasıdır. Bu odada, kıvılcımın tam olarak gelişmesine zaman kalmadan yüksek voltaj ortadan kaldırılır.

Bu nedenle, yalnızca net bir iz oluşturan embriyonik kıvılcımlar ortaya çıkar.

Emülsiyon odası. Sovyet fizikçiler L.V. Mysovsky ve A.P. Zhdanov, mikropartikülleri kaydetmek için fotoğraf plakalarını kullanan ilk kişilerdi. Yüklü parçacıklar, fotoğrafik emülsiyon üzerinde fotonlarla aynı etkiye sahiptir. Bu nedenle, plaka emülsiyon içinde geliştirildikten sonra uçan parçacığın görünür bir izi (izi) oluşur. Fotoğrafik plaka yönteminin dezavantajı, emülsiyon tabakasının küçük kalınlığıydı, bunun sonucunda yalnızca tabaka düzlemine paralel uçan parçacıkların izleri elde edildi. Emülsiyon odalarında, ayrı ayrı fotografik emülsiyon katmanlarından (alt tabaka olmadan) oluşan kalın paketler (birkaç on kilograma kadar ağırlığa ve birkaç yüz milimetre kalınlığa kadar) ışınlamaya maruz bırakılır. Işınlamanın ardından paket, her biri geliştirilip mikroskop altında incelenen katmanlara ayrılır. Bir parçacığın bir katmandan diğerine geçerken izlediği yolu takip edebilmek için, paket sökülmeden önce X-ışınları kullanılarak tüm katmanlara aynı koordinat ızgarası uygulanır. Bu şekilde elde edilen parçacık izleri Şekil 2'de gösterilmektedir. Şekil 75.3, -mezonun bir müona ve daha sonra bir pozitrona sıralı dönüşümünü göstermektedir.

Rapor:

Temel parçacıkları kaydetme yöntemleri

1) Gaz deşarjlı Geiger sayacı

Geiger sayacı, otomatik parçacık sayımı için en önemli cihazlardan biridir.

Sayaç, içi metal bir tabaka (katot) ile kaplanmış bir cam tüp ve tüpün ekseni (anot) boyunca uzanan ince bir metal iplikten oluşur.

Tüp gazla, genellikle argonla doldurulur. Sayaç darbe iyonizasyonuna dayalı olarak çalışır. Bir gazın içinde uçan yüklü bir parçacık (elektron, £-parçacığı vb.), atomlardan elektronları uzaklaştırır ve pozitif iyonlar ve serbest elektronlar oluşturur. Anot ve katot arasındaki elektrik alanı (bunlara yüksek voltaj uygulanır) elektronları darbe iyonizasyonunun başlayacağı enerjiye hızlandırır. Bir iyon çığı meydana gelir ve sayaçtan geçen akım keskin bir şekilde artar. Bu durumda, kayıt cihazına beslenen yük direnci R boyunca bir voltaj darbesi üretilir. Sayacın kendisine çarpan bir sonraki parçacığı kaydedebilmesi için çığ akıntısının söndürülmesi gerekir. Bu otomatik olarak gerçekleşir. Akım darbesinin ortaya çıktığı anda, deşarj direnci R üzerindeki voltaj düşüşü büyük olduğundan, anot ve katot arasındaki voltaj keskin bir şekilde azalır - öyle ki deşarj durur.

Bir Geiger sayacı esas olarak elektronları ve Y-kuantasını (yüksek enerjili fotonları) kaydetmek için kullanılır. Ancak Y-kuantası, düşük iyonizasyon yeteneklerinden dolayı doğrudan kaydedilmez. Bunları tespit etmek için tüpün iç duvarı, Y-quanta'nın elektronları çıkardığı bir malzeme ile kaplanır.

Sayaç, kendisine giren neredeyse tüm elektronları kaydeder; Y-kuantumuna gelince, yaklaşık yüz Y-kuantumundan yalnızca birini kaydeder. Ağır parçacıkların (örneğin, £-parçacıkları) kaydı zordur, çünkü sayaçta bu parçacıklara karşı şeffaf olan yeterince ince bir "pencere" yapmak zordur.

2) Wilson odası

Bir bulut odasının etkisi, aşırı doymuş buharın iyonlar üzerinde yoğunlaşarak su damlacıkları oluşturmasına dayanır. Bu iyonlar, yörüngesi boyunca hareketli yüklü bir parçacık tarafından oluşturulur.

Cihaz, düz cam bir kapakla (2) kaplanmış, pistonlu (1) (Şekil 2) bir silindirdir. Silindir, doymuş su veya alkol buharları içerir. İncelenmekte olan radyoaktif ilaç 3, odanın çalışma hacminde iyonlar oluşturan odaya verilir. Piston keskin bir şekilde aşağı indiğinde, örn. Adyabatik genleşme sırasında buhar soğur ve aşırı doygun hale gelir. Bu durumda buhar kolayca yoğunlaşır. Yoğuşma merkezleri o sırada uçan bir parçacığın oluşturduğu iyonlar haline gelir. Gözlemlenebilen ve fotoğraflanabilen sisli bir iz (iz) kamerada (Şek. 3) bu şekilde görünür. Parça saniyenin onda biri boyunca mevcuttur. Pistonun orijinal konumuna döndürülmesi ve iyonların bir elektrik alanıyla uzaklaştırılmasıyla adyabatik genleşme yeniden gerçekleştirilebilir. Böylece kamera ile deneyler tekrar tekrar gerçekleştirilebilmektedir.

Kamera bir elektromıknatısın kutupları arasına yerleştirilirse, kameranın parçacıkların özelliklerini inceleme kapasitesi önemli ölçüde artar. Bu durumda, Lorentz kuvveti hareketli parçacığa etki eder, bu da parçacığın yükünün değerini ve yörüngenin eğriliğinden momentumunu belirlemeyi mümkün kılar. Şekil 4, elektron ve pozitron izlerinin kod çözme fotoğraflarının olası bir versiyonunu göstermektedir. Manyetik alanın indüksiyon vektörü B, çizimin arkasındaki çizim düzlemine dik olarak yönlendirilir. Pozitron sola, elektron ise sağa sapar.

3) Kabarcık odası

Odanın çalışma hacmindeki aşırı doymuş buharların yerini aşırı ısıtılmış sıvı alması nedeniyle bulut odasından farklıdır; doymuş buhar basıncından daha düşük basınç altında olan bir sıvı.

Böyle bir sıvının içinde uçan bir parçacık, buhar kabarcıklarının ortaya çıkmasına neden olur ve böylece bir iz oluşturur (Şekil 5).

Başlangıç ​​durumunda piston sıvıyı sıkıştırır. Basınçta keskin bir düşüşle sıvının kaynama noktası ortam sıcaklığından daha düşüktür.

Sıvı kararsız (aşırı ısınmış) duruma gelir. Bu, parçacığın yolu boyunca kabarcıkların ortaya çıkmasını sağlar. Çalışma karışımı olarak hidrojen, ksenon, propan ve diğer bazı maddeler kullanılır.

Kabarcık odasının Wilson odasına göre avantajı, çalışma maddesinin daha yüksek yoğunluğundan kaynaklanmaktadır. Sonuç olarak, parçacık yollarının oldukça kısa olduğu ortaya çıkıyor ve yüksek enerjili parçacıklar bile haznede sıkışıp kalıyor. Bu, bir parçacığın bir dizi ardışık dönüşümünü ve bunun neden olduğu reaksiyonları gözlemlememize olanak tanır.

4) Kalın film emülsiyon yöntemi

Parçacıkları tespit etmek için bulut odaları ve kabarcık odalarının yanı sıra kalın katmanlı fotografik emülsiyonlar kullanılır. Hızlı yüklü parçacıkların fotoğraf plakası emülsiyonu üzerindeki iyonlaştırıcı etkisi. Fotografik emülsiyon çok sayıda mikroskobik gümüş bromür kristali içerir.

Kristale nüfuz eden hızlı yüklü bir parçacık, elektronları bireysel brom atomlarından uzaklaştırır. Bu tür kristallerden oluşan bir zincir, gizli bir görüntü oluşturur. Bu kristallerde metalik gümüş göründüğünde, gümüş tanecikleri zinciri bir parçacık izi oluşturur.

İzin uzunluğu ve kalınlığı, parçacığın enerjisini ve kütlesini tahmin etmek için kullanılabilir. Fotografik emülsiyonun yüksek yoğunluğu nedeniyle izler çok kısadır ancak fotoğraf çekerken büyütülebilirler. Fotografik emülsiyonun avantajı, pozlama süresinin istenildiği kadar uzun olabilmesidir. Bu, nadir olayların kaydedilmesine olanak tanır. Fotoemülsiyonun yüksek durdurma gücü nedeniyle parçacıklar ve çekirdekler arasında gözlenen ilginç reaksiyonların sayısının artması da önemlidir.

• 12. sınıf.

Dersin amacı:

• Temel parçacıkların kaydedilmesi ve incelenmesine yönelik tesislerin yapısını ve çalışma prensibini öğrencilere açıklayın.

"Hiçbir şeyden korkmana gerek yok, sadece bilinmeyeni anlamalısın." Marie Curie.

• Temel bilgilerin güncellenmesi:
• "Atom" nedir?
• Boyutları nedir?
• Thomson hangi atom modelini önerdi?
• Rutherford hangi atom modelini önerdi?
• Rutherford'un modeline neden "Atom Yapısının Gezegensel Modeli" adı verildi?

Atom çekirdeğinin yapısı nedir?

• Ders konusu:

• Temel parçacıkları gözlemleme ve kaydetme yöntemleri.

• Atom “bölünmezdir” (Demokritos).

• Molekül

• madde

• mikrokozmos

• makrokozmos

• mega dünya

• Klasik fizik

Kuantum fiziği

• Mikro dünya nasıl incelenir ve gözlemlenir?

• Mikro dünya nasıl incelenir ve gözlemlenir?

Sorun!

• Atom çekirdeğinin fiziğini incelemeye başlıyoruz, çeşitli dönüşümlerini ve nükleer (radyoaktif) radyasyonu göz önünde bulunduruyoruz. Bu bilgi alanı büyük bilimsel ve pratik öneme sahiptir.
• Atom çekirdeğinin radyoaktif çeşitleri bilimde, tıpta, teknolojide ve tarımda çok sayıda uygulama almıştır.
• Bugün mikropartikülleri tespit etmeyi, çarpışmalarını ve dönüşümlerini incelemeyi mümkün kılan, yani mikrokozmos ve buna dayanarak radyasyondan korunma önlemleri hakkında tüm bilgileri sağlayan cihazlara ve kayıt yöntemlerine bakacağız.
• Bize parçacıkların davranışları ve özellikleri hakkında bilgi verirler: elektrik yükünün işareti ve büyüklüğü, bu parçacıkların kütlesi, hızı, enerjisi vb. Kayıt cihazlarının yardımıyla bilim adamları “mikro dünya” hakkında bilgi edinebildiler.

Bir kayıt cihazı, kararsız bir durumda olabilen karmaşık bir makroskobik sistemdir. Geçen bir parçacığın neden olduğu küçük bir rahatsızlıkla sistemin yeni, daha kararlı bir duruma geçiş süreci başlar. Bu işlem bir parçacığın kaydedilmesini mümkün kılar.

• Bir kayıt cihazı, kararsız bir durumda olabilen karmaşık bir makroskobik sistemdir. Geçen bir parçacığın neden olduğu küçük bir rahatsızlıkla sistemin yeni, daha kararlı bir duruma geçiş süreci başlar. Bu işlem bir parçacığın kaydedilmesini mümkün kılar.
• Günümüzde pek çok farklı parçacık tespit yöntemi kullanılmaktadır.

• Geiger sayacı

• Wilson odası

• Kabarcık odası

• Fotografik

• emülsiyonlar

• Sintilasyon
• yöntem

• Temel parçacıkları gözlemleme ve kaydetme yöntemleri

• Kıvılcım odası

• Deneyin amaçlarına ve gerçekleştirildiği koşullara bağlı olarak, temel özellikleri bakımından birbirinden farklı olan belirli kayıt cihazları kullanılmaktadır.

Materyali incelerken tabloyu dolduracaksınız.

Yöntem adı	Çalışma prensibi	Avantajları, Kusurlar	Bu cihazın amacı

• F – 12. sınıf, § 33, A.E.Maron, G.Ya. Myakishev, EG Dubitskaya

Geiger sayacı:

• radyoaktif parçacıkların (çoğunlukla elektronlar) sayısını saymaya yarar.

• Bu, içinde iki elektrot (katot ve anot) bulunan, gazla (argon) dolu bir cam tüptür. Bir parçacık geçtiğinde meydana gelir gazın darbe iyonizasyonu ve bir elektrik akımı darbesi meydana gelir.

• Cihaz:

• Amaç:

• Avantajları:-1. kompaktlık -2. verimlilik -3. performans -4. yüksek doğruluk (10OO parçacık/s).

• Katot.

• Cam tüp

• Kullanıldığı yer: - Yerdeki, tesislerdeki, giysilerdeki, ürünlerdeki vb. radyoaktif kirliliğin kaydı. - radyoaktif madde depolama tesislerinde veya çalışan nükleer reaktörlerde - radyoaktif cevher yatakları (U - uranyum, Th - toryum) ararken.

• Geiger sayacı.

1882 Alman fizikçi Wilhelm Geiger.

• 1882 Alman fizikçi Wilhelm Geiger.

• Farklı Geiger sayaçları türleri.

Wilson odası:

• parçacıkların (izlerin) geçişinden kaynaklanan izlerin gözlemlenmesine ve fotoğraflanmasına hizmet eder.

• Amaç:

• Haznenin iç hacmi aşırı doymuş halde alkol veya su buharı ile doldurulur: piston indirildiğinde, hazne içindeki basınç azalır ve sıcaklık düşer, adyabatik bir işlem sonucunda aşırı doymuş buhar oluşur. Parçacığın geçişini takiben nem damlacıkları yoğunlaşır ve bir iz (görünür bir iz) oluşur.

• Cam plaka

Cihaz, 1912 yılında İngiliz fizikçi Wilson tarafından yüklü parçacıkların izlerini gözlemlemek ve fotoğraflamak için icat edildi. 1927'de Nobel Ödülü'ne layık görüldü.

• Cihaz, 1912 yılında İngiliz fizikçi Wilson tarafından yüklü parçacıkların izlerini gözlemlemek ve fotoğraflamak için icat edildi. 1927'de Nobel Ödülü'ne layık görüldü.
• Sovyet fizikçileri P.L. Kapitsa ve D.V.

Amaç:

• Kamerayı manyetik bir alana yerleştirirken parçadan şunları belirleyebilirsiniz: parçacığın enerjisi, hızı, kütlesi ve yükü. Pistin uzunluğu ve kalınlığına, kavisine göre manyetik alanda belirlenir uçan radyoaktif parçacığın özellikleri. Örneğin, 1. bir alfa parçacığı katı, kalın bir iz verir, 2. bir proton - ince bir iz, 3. bir elektron - noktalı bir iz.

• Bulut odalarının çeşitli görüntüleri ve parçacık izlerinin fotoğrafları.

Kabarcık Odası:

• Wilson odası varyantı.

• Piston keskin bir şekilde düştüğünde sıvı yüksek basınç altında kalır. aşırı ısınmış bir duruma girer. Bir parçacık yol boyunca hızla hareket ettiğinde buhar kabarcıkları oluşur, yani sıvı kaynar ve iz görünür hale gelir.

• Bir bulut odasına göre avantajları: - 1. ortamın yüksek yoğunluğu, dolayısıyla kısa yollar - 2. parçacıklar haznede sıkışıp kalır ve parçacıkların daha fazla gözlemlenmesi gerçekleştirilebilir -3. daha yüksek hız.

• 1952 D. Glaser.

• Kabarcık odasının çeşitli görüntüleri ve parçacık izlerinin fotoğrafları.

Kalın film emülsiyon yöntemi:

• 20'li yaşlar L.V. Mysovsky, A.P. Zhdanov.
• - hizmet ediyor parçacıkların kaydı için - uzun maruz kalma süresi nedeniyle nadir görülen olayları kaydetmenize olanak tanır. Fotografik emülsiyon çok sayıda mikro gümüş bromür kristali içerir. Gelen parçacıklar fotoemülsiyonların yüzeyini iyonize eder. AgBr kristalleri (gümüş bromür) yüklü parçacıkların etkisi altında parçalanır ve geliştirildiğinde parçacığın geçişinden bir iz - bir iz - ortaya çıkar. İzin uzunluğu ve kalınlığına bağlı olarak parçacıkların enerjisi ve kütlesi belirlenebilir.

yöntemin aşağıdaki avantajları vardır:

• yöntemin aşağıdaki avantajları vardır:
• 1. Gözlem süresi boyunca fotoğraf plakası boyunca uçan tüm parçacıkların yörüngelerini kaydedebilir.
• 2. Fotoğraf plakası her zaman kullanıma hazırdır (emülsiyon, onu çalışır duruma getirecek prosedürler gerektirmez).
• 3. Emülsiyonun yüksek yoğunluğu nedeniyle mükemmel frenleme kabiliyeti vardır.
• 4. Parçacığın kaybolmayan bir izini verir, bu daha sonra dikkatle incelenebilir.

Yöntemin dezavantajları: 1. fotoğraf plakalarının kimyasal işlenmesinin süresi ve 2. karmaşıklığı ve 3. en önemlisi, her plakayı güçlü bir mikroskopta incelemek çok zaman alır.

• Yöntemin dezavantajları: 1. fotoğraf plakalarının kimyasal işlenmesinin süresi ve 2. karmaşıklığı ve 3. en önemlisi, her plakayı güçlü bir mikroskopta incelemek çok zaman alır.

Sintilasyon yöntemi

• Bu yöntem (Rutherford) kayıt için kristalleri kullanır. Cihaz bir sintilatör, bir fotoçoğaltıcı ve bir elektronik sistemden oluşur.

"Yüklü parçacıkları kaydetme yöntemleri." (video). Parçacık kayıt yöntemleri:

• Sintilasyon yöntemi

• Darbe iyonizasyon yöntemi

• İyonlarda buhar yoğunlaşması

• Kalın film emülsiyon yöntemi

• Özel bir katmanla kaplı bir ekrana düşen parçacıklar, mikroskopla gözlemlenebilecek parlamalara neden olur.

• Gaz deşarjlı Geiger sayacı

• Wilson odası ve kabarcık odası

• Fotoemülsiyonların yüzeyini iyonize eder

• Tekrarlayalım:

Refleks:

• 1. Bugün dersin hangi konusunu çalıştık?
• 2 Konuyu incelemeden önce hangi hedefleri belirledik?
• 3. Hedefimize ulaştık mı?
• 4. Dersimiz için aldığımız sloganın anlamı nedir?
• 5. Dersin konusunu anladınız mı, neden öğrendik?

Ders özeti:

• 1. Çalışmanızı tablo üzerinden birlikte kontrol edip birlikte değerlendiriyor ve dersteki çalışmalarınızı dikkate alarak size bir not veriyoruz.

Kullanılan literatür:

• 1. İnternet kaynakları.
• 2. F -12. sınıf, A.E. Myakishev, G.Ya.

Yöntemleri izleyin. Bir gazın içinde hareket eden yüklü bir parçacık onu iyonlaştırarak yolu boyunca bir iyon zinciri oluşturur. Gazda yaratılmışsa kesme basınç sıçraması, ardından aşırı doymuş buhar, yoğunlaşma merkezlerinde olduğu gibi bu iyonların üzerine yerleşerek bir sıvı damlacık zinciri oluşturur - izlemek.
A) Wilson odası (İngilizce) 1912
1) üstü camla kaplı cam silindirik bir kap;
2) kabın tabanı siyah ıslak kadife veya kumaş tabakasıyla kaplanmıştır;
H) yüzeyi üzerinde doymuş buharın oluştuğu bir ağ.
4) piston hızla indirildiğinde gazın adyabatik genleşmesi meydana gelir ve buna eşlik eder
Sıcaklığının düşürülmesiyle buhar aşırı soğutulur (aşırı doymuş).
Radyoaktif bozunma sırasında oluşan, gazın içinde uçan yüklü parçacıklar, yolları boyunca bir iyon zinciri oluşturur. Piston indirildiğinde, yoğunlaşma merkezlerinde olduğu gibi bu iyonların üzerinde de sıvı damlacıkları oluşur. Böylece uçuş sırasında parçacık arkasında açıkça görülebilen ve fotoğraflanabilecek bir iz (iz) bırakır. İzin kalınlığı ve uzunluğu, parçacığın kütlesini ve enerjisini değerlendirmek için kullanılır.
P.L. Kapitsa ve D.V. Skobeltsyn, kamerayı manyetik bir alana yerleştirmeyi önerdi. Manyetik alanda hareket eden yüklü bir parçacık, Lorentz kuvvetine maruz kalır ve bu da yolun eğriliğine yol açar. Yolun şekline ve eğriliğinin doğasına bağlı olarak parçacığın momentumu ve kütlesi y hesaplanabilir, ayrıca frekans yükünün işareti de belirlenebilir.

B) Glaser kabarcık odası(ABD) 1952
Parça aşırı ısıtılmış sıvıda meydana gelir. Kabarcık odası, Wilson odası gibi, keskin bir basınç dalgalanması anında çalışır durumdadır. Kabarcık odaları aynı zamanda parçacıkların yörüngelerini büken güçlü bir manyetik alana da yerleştirilmiştir.
Nötr parçacıklar iz bırakmaz ancak yine de ikincil etkiler kullanılarak bir bulut odası veya kabarcık odası kullanılarak da tespit edilebilirler. Dolayısıyla, nötr bir parçacık farklı yönlerde uçan iki (veya daha fazla) yüklü parçacığa bozunursa, ikincil parçacıkların izlerini inceleyerek ve enerjilerini ve momentumlarını belirleyerek, korunum yasalarını kullanarak birincil nötr parçacığın özelliklerini belirlemek mümkündür. .
B) Kalın duvarlı fotografik emülsiyon yöntemi (1928, Mysovsky ve Zhdanov)
Fotoğraf katmanının bir parçası olan gümüş bromür taneciklerinin, yakınlarından geçen yüklü parçacıkların etkisi altında kararmasının kullanılmasına dayanır. Fotografik emülsiyon geliştirildikten sonra bu tür parçaların izleri görülebilmektedir. Nükleer foto emülsiyonlar 0,5 ila 1 mm kalınlığında katmanlar halinde kullanılır. Bu, yüksek enerjili parçacıkların yörüngelerini incelemeyi mümkün kılar. Fotoemülsiyon yönteminin kullanım kolaylığının yanı sıra önemli bir avantajı da elde edilmesine yardımcı olmasıdır. kaybolmayan daha sonra dikkatle incelenebilecek bir parçacık izi. Nükleer fotografik emülsiyon yöntemi, yeni temel parçacıkların özelliklerinin incelenmesinde ve kozmik radyasyonun incelenmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Yöntem sayıları saymak parçacıklar. için ilk ve en basit cihazlardan biri olarak parçacık kaydıışıldayan bir bileşimle kaplanmış bir ekran kullanıldı. Yeterince yüksek enerjiye sahip bir parçacığın ekrana çarptığı noktada bir parlama meydana gelir; parıldama.

A) Spintaroskop. 1903 yılında W. Crookes, alfa parçacıklarının floresan maddelere çarptığında, zayıf ışık parlamalarına (sintilasyon adı verilen) neden olduklarını keşfetti. Her bir flaş, bir parçacığın hareketini karakterize ediyordu. Bireysel alfa parçacıklarını kaydetmek için tasarlanmış basit bir cihazın tasarımı. Bir spinthariskopun ana parçaları, bir çinko sülfür tabakasıyla kaplanmış bir ekran ve kısa odaklı bir büyüteçtir. Alfa radyoaktif ilaç, çubuğun ucuna yaklaşık olarak ekranın ortasının karşısına yerleştirilir. Bir alfa parçacığı bir çinko sülfit kristaline çarptığında, bir büyüteçle gözlemlendiğinde tespit edilebilecek bir ışık parlaması meydana gelir.
Hızlı yüklü bir parçacığın kinetik enerjisini bir ışık parlamasının enerjisine dönüştürme işlemine denir. parıldama.
B) Geiger sayaçları- Müller (Almanca) 1928
Gaz deşarj sayaçları, yüklü bir parçacık sayacın çalışma hacminden geçtiğinde meydana gelen bağımsız bir gaz deşarjını kaydetme prensibiyle çalışır. Yüklü parçacık ışınının toplam yoğunluğunu kaydeden iyonizasyon odasından farklı olarak, Geiger-Müller sayacı her parçacığı ayrı ayrı kaydeder. Her flaş, elektron çoğaltıcının fotokatotuna etki eder ve elektronları dışarı atar. İkincisi, bir dizi çarpan aşamasından geçerek, çıkışta bir akım darbesi oluşturur ve bu daha sonra amplifikatörün girişine beslenir ve bir sayacı çalıştırır. Bireysel darbelerin yoğunluğu bir osiloskopta gözlemlenebilir. Sadece parçacıkların sayısı değil aynı zamanda enerji dağılımları da belirlenir.
İyonizasyon odası.İyonlaştırıcı radyasyonun dozlarını ölçmek için kullanılırlar. iyonizasyon odaları.İyonizasyon odası, elektrotlar arasında hava veya başka bir gaz bulunan silindirik bir kapasitördür. Sabit bir voltaj kaynağı kullanılarak odanın elektrotları arasında bir elektrik alanı oluşturulur. Normal şartlarda havada çok az miktarda serbest yük bulunduğundan kamera devresine bağlanan ölçüm cihazı akımı algılamaz. İyonizasyon odasının çalışma hacmi iyonlaştırıcı radyasyonla ışınlandığında havanın iyonlaşması meydana gelir. Pozitif ve negatif iyonlar bir elektrik alanının etkisi altında hareket eder. Odadaki iyonizasyon akımının gücü genellikle bir mikroamperin bir kısmıdır. Bu tür zayıf AKIMLARI ölçmek için özel amplifikasyon devreleri kullanılır.
İyonizasyon odalarının yardımıyla her türlü nükleer radyasyon kaydedilebilir.

65. Radyoaktivitenin keşfi. Doğal radyoaktivite. Radyoaktif radyasyon türleri.

Radyoaktivite, bir maddenin atomlarında meydana gelen süreçlerin sonucudur.
Kendiliğinden parçalanma atomik radyoaktif elementlerin çekirdekleri buluşuyor doğal koşullar altında meydana gelenlere doğal radyoaktivite denir.

Türler: - bir maddeden geçen tamamen iyonize bir helyum atomu olan ışınlar, atomların ve moleküllerin iyonlaşması ve uyarılmasının yanı sıra moleküllerin ayrışması nedeniyle yavaşlar ve elektrik ve manyetik alanda hafifçe saptırılır.

- ışınlar, bir elektron akışı, beta radyasyonunu tutmak için 3 cm kalınlığında bir metal tabakasına ihtiyaç vardır, elektrik ve manyetik alanda güçlü bir şekilde saparlar.

- nüfuz etme gücü x-ışını radyasyonundan çok daha büyük olan ışınlar, kısa dalga elektromanyetik radyasyon saptırılmaz.