Бөлшектер көзі және осы заманғы детекторлар

Жоспар
Кіріспе

Бөлшектер көзі және осы заманғы детекторлар.
1. Сцинтилляциондық есептегіш
2. Черенков есептегіші
3. Импульстік иондаушы камера
4. Газоразрядтық есептегіштер
5. Жартылай өткізгішті есептегіштер.
6.Гейгер. Мюллер есептегіштер.
7. Вильсон камерасы.
8. Диффузиондық камера
9 Көпіршікті камера
10. Ядролық фотоэмульсия
11. Ұшқынды камера
12. Иондаушы камера

Бөлшектердің қасиеттерін қарастырғанда олардың бір –бірімен әсерлесу сипатын білудің және осы әсерлесу кезіндегі олардың сан алуан түрленулерін т.с.с зерттеудің маңызы зор. Ол үшін біз оларды тіркеп, әрі бақылай білуіміз қажет. Сондықтан, ядролық физиканың туындалып, даму кезеңінен бастап-ақ бөлшектерді тіркеп, оны бақылаудың әдістері де қалыптаса бастады. Бұл бағыттағы алғашқы қолданылан әдістің бірі фотоэмульсия әдісі. Радиоактивтілік құбылысының өзі ядролық сәулелердің фотопластинкаға әсері негізінде кейдейсоқ ашылған болатын. Бұл әдіс күні бүгінге дейін элементар бөлшектер физикасында, ғарыштық сәулелерді зерттеуде кеңінен қолданылады. Әдістің мәні мынада: зарядталған шапшаң бөлшек фотоэмульсияның қабаты арқылы өткен кезде өзі өткен траекторияның бойында көрінбейтін із қалдырады да бұл із фотопластинканы өндегеннен соң айқын траектория түрінде көрінеді. Қалдырған іздің қалыңдығы және ұзындығы арқылы бөлшектің зарядын және энергиясын анықтаудың мүмкіндігі бар.
Радиоактивті сәулелерді және бөлшектерді тіркеу мен бақылау әдістері олардың қоршаған ортасын ионизациялау мен атомдарын қоздыру қабілеттілігіне негізделген. Зарядталған бөлшектер тікелей осы процестерді тудырады, ал - кванттар және нейтрондар олардың қоршаған орта атомдарының ядроларымен және электрондарымен зарядталған жылдам бөлшектер арқылы әсерлесуінің нәтижесінде пайда болуынан туындайтын ионизациялану арқылы анықталады. Жарық жарқылы, электр тогы, фотопластинканың қараюы сияқты процестермен өтетін екінші ретті эффектілер ұшып келе жатқан бөлшектерді тіркеуге, есептеуге, оларды бір – бірінен ажыратып, энергияларын өлшеуге мүмкіндік береді.

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

Бөлшектер көзі және осы заманғы детекторлар.

Бөлшектердің қасиеттерін қарастырғанда олардың бір –бірімен әсерлесу
сипатын білудің және осы әсерлесу кезіндегі олардың сан алуан түрленулерін
т.с.с зерттеудің маңызы зор. Ол үшін біз оларды тіркеп, әрі бақылай
білуіміз қажет. Сондықтан, ядролық физиканың туындалып, даму кезеңінен
бастап-ақ бөлшектерді тіркеп, оны бақылаудың әдістері де қалыптаса бастады.
Бұл бағыттағы алғашқы қолданылан әдістің бірі фотоэмульсия әдісі.
Радиоактивтілік құбылысының өзі ядролық сәулелердің фотопластинкаға әсері
негізінде кейдейсоқ ашылған болатын. Бұл әдіс күні бүгінге дейін элементар
бөлшектер физикасында, ғарыштық сәулелерді зерттеуде кеңінен қолданылады.
Әдістің мәні мынада: зарядталған шапшаң бөлшек фотоэмульсияның қабаты
арқылы өткен кезде өзі өткен траекторияның бойында көрінбейтін із қалдырады
да бұл із фотопластинканы өндегеннен соң айқын траектория түрінде
көрінеді. Қалдырған іздің қалыңдығы және ұзындығы арқылы бөлшектің зарядын
және энергиясын анықтаудың мүмкіндігі бар.
Радиоактивті сәулелерді және бөлшектерді тіркеу мен бақылау әдістері
олардың қоршаған ортасын ионизациялау мен атомдарын қоздыру қабілеттілігіне
негізделген. Зарядталған бөлшектер тікелей осы процестерді тудырады, ал
- кванттар және нейтрондар олардың қоршаған орта атомдарының
ядроларымен және электрондарымен зарядталған жылдам бөлшектер арқылы
әсерлесуінің нәтижесінде пайда болуынан туындайтын ионизациялану арқылы
анықталады. Жарық жарқылы, электр тогы, фотопластинканың қараюы сияқты
процестермен өтетін екінші ретті эффектілер ұшып келе жатқан бөлшектерді
тіркеуге, есептеуге, оларды бір – бірінен ажыратып, энергияларын өлшеуге
мүмкіндік береді.
Радиоактивті сәулелерді және бөлшектерді тіркеуге арналған құрылғалар
екі топқа бөлінеді:
1) бөлшектің кеңістіктің белгілі бір ауданынана өтуін тіркей алатын
және кейбір жағдайда олардың сипатын мысалы, энергиясын
(сцинтилляциондық есептегіш, Черенков есептегіші, импульсті
ионизациялаушы камера, газоразрядты есептігіш, жартылай
өткізгішті есептегіш)анықтай алатын;
2) бақылай алатын, мысалы, зат ішіндегі бөлшектің іздерін
(тректерін) суретке түсіріп алу (Вильсон камерасы, диффузиондық
камера, көпіршікті камера, ядролық фотоэмульсия, иондаушы
камера).

1. Сцинтилляциондық есептегіш Сцинтилляция – жылдам бөлшектердің
флоуресценттік экранға түскен кездегі жарық жарқылдарын бақылау. Бұл
ағылшын физиктері У. Круксу (1832 – 1919) және Э. Резерфордтың (1871 –
1937) ядолық физика таңында визуалды түрде - бөлшектерді тіркеуге
мүмкіндік берген бірінші әдісі. Сцинтилляциондық есептегіш – бұл негізгі
элементі сцинтиллятор (кристолофор) және фотоэлектронды көбейткіш болып
табылатын әлсіз жарық жарқылдарын электр импульстеріне айналдыратын және
электрондық құрылғымен тіркейтін ядролық бөлшектер детекторы. Көбінеше
сцинтиллятор ретінде бейорганикалық ( - -бөлшек үшін, -
бөлшек және -кванттарға , ) немесе органикалық (антрацен,
пластмасса - -кванттарға) заттардың кристалдарын пайдаланады.
Сцинтилляциондық есептегіштер тіркелетін бөлшектердің типіне, түріне
және сцинтиллятор мен қолданылатын электрондық құрылғының мүмкін болған
уақытына (қазір ол ) қарай үлкен уақыт аралығында өлшеуге мүмкіндік
береді (). Бұндай типтегі есептегіштердің тіркеу эффективтілігі –
есептегіштен өткен тіркелген бөлшектер санының барлық бөлшектер санының
қатынасына тең. Жобамен зарядталған бөлшектер үшін 100%, ал -кванттар
үшін 30%. Көптеген сцинтилляторларда (, , антрацен, стильбен)
энергияның кең интервалында жарық жарқылдарының интенсивтілігі алғашқы
бөлшектің энергиясына пропорционал болғандықтан, бұл сцинтилляторлардағы
есептегіштер тіркелетін бөлшектердің энергиясын өлшеу үшін қолданылады.

2. Черенков есептегіші Черенков есептегіштерінің қолданылу аясы –
заттың ішіндегі осы ортаның фазалық жарық жылдамдығынан үлкен жылдамдықпен
қозғалатын бөлшектердің энергиясын өлшеу және бұл бөлшектерді масса бойынша
жіктеу. Бөлшектің массасының шамасын біле отырып, оның энергиясын анықтаған
сияқты сәуле шығару бұрышын біле отырып, бөлшектің жылдамдығын анықтауға
болады. Бір жағынан, егер бөлшектің массасы белгісіз болса, онда оны
бөлшектің энергиясын өлшеу арқылы анықтауға болады. Сонымен қатар, әр
түрлі жылдамдықты екі бөлшектер шоғы болған кезде сәуле шығару бұрыштары да
әр түрлі болады. Соның арқасында ізделініп жатқан бөлшектерді анықтауға
болады. Черенков есептегіштерінің жылдамдық бойынша өлшеу аралығы (яғни
энергиясы бойынша) болады. Бұл бөлшектердің энергиясы 1 ГэВ болғанда
оларды бір – бірінен ажыратуға мүмкіндік береді, яғни сәуле шығару
бұрыштары ажыратылғанда. Есептегіштің өлшеу аралығы с – қа жетеді.
Черенков есептегіштерін ғарыштық сәулеленуді зерттеу үшін ғарыш кемелерінде
орнатады.

3. Импульстік иондаушы камера Импульсті иондаушы камера – бұл
зарядталған бөлшектердің газды иондау қабілетіне негізделген бөлшектер
детекторы. Иондаушы камера электроттарына тұрақты кернеу беріліп тұратын
газбен толтырылған электр конденсаторы болып табылады. Тіркелетін бөлшек
электроттар арасындағы кеңістікке түсіп, газды иондайды. Кернеуді бір
жағынан, барлық түзілген иондар электротқа рекомбинацияланбай жетіп
баратындай, ал екінші жағынанан, екінші ретті ионизация тудырмас үшін,
қатты үдетілмейтіндей етіп таңдайды. Бұдан, иондаушы камераның
электроттарында зарядталған бөлшектердің әсерінен пайда болған иондар
жиналады. Иондаушы камералар екі түрлі болады: интегралдаушы (онда жиынтық
иондаушы ток өлшенеді) және импульстік, негізінен, есептегіш болып
табылатын (онда бір бөлшектің өтуі тіркеледі және оның энергися өлшенеді,
бірақ шындығында, төмен дәлдікпен, бұл шығыстағы импульстің аздығымен
түсіндіріледі).

4. Газоразрядтық есептегіштер. Газоразрядтық есептегіш негізінен газбен
толтырылған металл цилиндрден (катод) және оның осі бойынша тартылған жұқа
сымнан (анод) тұрады. Газоразрядтық есептегіштер құрастырылуы жөнінен
иондаушы камераға ұқсағанымен, оларда негізінен екінші ретті ионизация
үлкен роль ойнайды. Бұл екінші ретті ионизация бірінші ретті иондардың
қабырғаға және газ атомдары мен молекулаларының соқтығысу нәтижесінде пайда
болады. Екі түрлі газоразрядтық есептегіштер жөнінде мынаны айтуға болады:
пропорционалдық (оларда газдық разряд тиянақсыз, яғни сызықты ионизатордың
әсері тоқтағанда өшеді) және Гейгер – Мюллер [Х. Гейгер (1882 – 1945), Э.
Мюллер (1911 – 1977) – неміс физиктері] есептегіші (оларда разряд тиянақты,
яғни сызықты ионизатордың әсері тоқтаса да қолданылады).
Пропорционалдық есептегіштерде жұмыстық кернеу олар вольт – амперлік
сипаттаманың облысында жұмыс істейтіндей, яғни еріксіз разрядқа сәйкес
келетіндей етіп таңдалады. Ондағы шығыстық импульс бірінші ретті
ионизацияға яғни есептегішке ұшып кірген бөлшектің энергиясына
пропорционал. Сондықтан олар бөлшектерді тіркеп қана қоймайды, сонымен
бірге, олардың энергиясын өлшейді. Пропорционалдық есептегіштерде жеке
бөлшектер тудыратын импульстар есе күшейтіледі (кейде есеге
дейін).
Гейгер – Мюллер есептегіші құрастырылуы және жұмыс істеу принципі
жөнінен пропорционалдық есептегіштерден онша айырмашылығы жоқ. Бірақ
шығыстық импульс бірінші ретті ионизацияға байланысты болмағанда ерікті
разрядқа сәйкес келетін вольт – амперлік сипаттама облысында жұмыс істейді.
Гейгер – Мюллер есептегіштері бөлшектердің энергиясын өлшеместен тіркейді.
Күшейту коэфициенті бұл есептегіштерде . Бөлінді импульстерді тіркеу
үшін пайда болған разрядты сөндіру керек. Бұл үшін мысалыға есептегіште
пайда болған разряд кедергіде разрядтың үзілуіне жеткілікті кернеудің
құлауын тудыратын кедергілер тізбегі ретімен ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.