Пузырьковый камера: прынцып дзеяння, прылада, схема. Перавага і недахопы пузырьковый камеры

Яшчэ ў сярэдзіне 20-га стагоддзя была вынайдзенай пузырьковый камера - прылада, якое актыўна выкарыстоўвалася для назірання за мікрачасцін. Па большай частцы ўжывалася яно фізікамі, якія назіралі за мікрасвету. Нават сёння, нягледзячы на каласальнае развіццё тэхнікі і наяўнасць розных электронных датчыкаў, школьнікам паказваюць фатаграфіі часціц, зробленыя пры дапамозе бурбалак.

Пра тое, як з'явілася камера

Як ужо было адзначана вышэй, у сярэдзіне 20-га стагоддзя і з'явілася дадзенае вынаходства. А ўсё з-за таго, што навукоўцам-фізікам ніяк не ўдавалася даследаваць зараджаныя часціцы наяўнымі дэтэктарамі. Да таго часу ўсё ўжо ведалі, што такое пратон, нейтрон, электрон і пазітронна. У 1950 годзе рашэннем дадзенага пытання заняўся Д. Глейзер. Вучоны спрабаваў выкарыстаць як хімічныя, так і фізічныя рэакцыі, электрычныя і вадкія, а таксама цвёрдыя ператварэння. Але вырашыў ён спыніцца на вадкасным з'яве, а калі быць дакладней, на прынцыпе перагрэву рабочай сумесі. Асноўныя патрабаванні, якія Дональд вылучаў да свайго вынаходству, - гэта высокая хуткасць спрацоўвання, якая дазваляе захаваць часціцу на фатаграфіі ў патрэбны момант. Безумоўна, пузырьковый камера і камера Вільсана чымсьці падобныя. Але тут ёсць і шэраг адрозненняў, пра што мы, уласна, і пагаворым далей.

Пузырьковый камера: прынцып дзеяння

У якасці рабочай вадкасці выкарыстоўваўся диэтиловый эфір, які валодаў такім перавага, як нізкая цана. Акрамя таго, яго без працы можна было атрымліваць у чыстым выглядзе. Сутнасць заключалася ў тым, каб нагрэць дадзеную вадкасць да тэмпературы закіпання (1400 градусаў па Цэльсіі), а затым астудзіць да пакаёвай. У гэты час падносіцца радыеактыўны матэрыял, напрыклад кобальт, пасля гэтага з прамежкам прыкладна ў 60 секунд, рабочая вадкасць закіпае. Адзін раз у хвіліну можна было захаваць рух часціц на фатаграфію.

Каб усе паказаць наглядна, Глейзер выкарыстаў дзве камеры, вырабленыя з тугаплаўкага шкла і напоўненыя диэтиловым эфірам. Награванне ажыццяўлялася ў алейнай ванне, а ціск можна было панізіць пры дапамозе дзяржальні. У гэты час запускалася камера. У сярэднім частата кадраў складала парадку 3000 у секунду. Гэта дазваляла захаваць рух часціц у сасудах. У далейшым пузырьковый камера была трохі аўтаматызавана, але прынцып дзеяння застаўся такім жа. Часцей за ўсё выкарыстоўвалі лічыльнік Гейгера, які дазваляў адсачыць з'яўленне радыяцыі.

Пузырьковый камера: прылада

Зараз давайце трохі пагаворым аб тым, што ж сабой уяўляе дадзенае вынаходства. У большасці выпадкаў гэта посуд, які мае некалькі невялікіх акенцаў. Камеры напаўняліся спецыяльнай вадкасцю і змяшчаліся ў магнітнае поле. Заўсёды выкарыстоўвалася ціск вышэй атмасфернага. Часам ўжываўся криостат, які быў неабходны для астуджэння рабочай вадкасці (РЖ), закіпае пры нізкіх тэмпературах. Непасрэдна перад выпускам радыеактыўных элементаў з паскаральніка скідалася ціск у камерах, і атрымлівалася перагрэтая вадкасць. Усё, што мае зарад, на сваім шляху пакідае бурбалкі з кіпячай вадкасцю. Для ажыццяўлення рэакцыі досыць усяго долі мікрасекунды. Ужо праз імгненне бурбалкі станавіліся на парадак больш. Для падсвятлення ўключалася лямпа і тры фотакамеры, пры дапамозе якіх атрымлівалася стэрэамалюнка.

Заключны этап эксперыменту

На заключным этапе праводзіўся складаны аналіз траекторыі і характару руху зараджаных радыеактыўных часціц. Вядомыя выпадкі, калі фатаграфіі для апрацоўкі рабілі па некалькі дзён, а вось апрацоўвалі іх цэлымі месяцамі. Калі атрымлівалася спіраль, то гэта сведчыла аб праходжанні электрона. Так званыя «відэльцы» казалі пра наяўнасць нейтральных часціц. У большасці выпадкаў, зыходзячы з дадзеных атрыманых 3-х фатаграфій, старанна вымяралася траекторыя руху элементаў. Калі аднавіць карціну ўдавалася цалкам, то можна было стварыць прасторавую карціну. Спачатку гэтым займаліся навукоўцы, але на такое даследаванне маглі сыходзіць гады. Сітуацыя змянілася са з'яўленнем кампутараў, якія значна паскорылі працэс.

Аб перавагах выкарыстання камер дадзенага тыпу

Як было адзначана вышэй, прылада па прынцыпе дзеяння трохі падобна на вынаходніцтва Вільсана. Але тут ёсць шэраг бясспрэчных пераваг. Самым важкім годнасць можна лічыць хуткасць спрацоўвання, якая з высокай верагоднасцю дазваляе зафіксаваць на фотаздымку годнае ўвагі з'ява.

Яшчэ адзін плюс складаецца ў тым, што ў якасці рабочай вадкасці выкарыстоўваюцца цякучыя рэчывы, якія валодаюць высокай шчыльнасцю. Гэта значна падвышае шанец таго, што ў дадзенай асяроддзі адбудзецца чаканае падзея. У чым перавага пузырьковый камеры, дык гэта ў тым, што цыкл яе працы займае досыць мала часу. Дадзены параметр з'яўляецца проста неабходным умовай для выкарыстання прылады ў паскаральніках рознага тыпу. Перагрэць вадкасць можна атрымаць дастаткова хутка, для гэтага трэба толькі знізіць ціск у сістэме. Вось, у прынцыпе, усе асноўныя перавагі дадзенай прылады.

Трохі пра недахопы

Як было заўважана яшчэ ў самым пачатку гэтага артыкула, у цяперашні час існуе проста велізарная колькасць розных электронных датчыкаў, якія дазваляюць з высокай дакладнасцю знаходзіць патрэбныя аб'екты, з вялікай хуткасцю адбіраць патрэбныя элементы, вызначаць іх прасторавую карціну. Менавіта ў недастатковай кіравальнасці заключаюцца асноўныя недахопы пузырьковый камеры. Як правіла, большая частка атрыманых вынікаў не ўяўляе ніякай навуковай цікавасці, але, каб адкінуць непатрэбнае на фатаграфіі, можа сысці даволі шмат часу. Яшчэ адзін мінус у тым, што прылада проста немагчыма імгненна запусціць, у прыватнасці, гэта абумоўлена інэрцыйнасцю рабочай вадкасці і іншымі фізічнымі параметрамі. У прынцыпе, з недахопамі мы разабраліся, давайце пойдзем далей.

Аб тэхнічнай баку

За час выкарыстання дадзенага метаду выяўлення зараджаных часціц было зарэгістравана крыху больш за 100 асобнікаў Пузырьковый камер. За гэты час выкарыстоўваліся самыя разнастайныя вадкасці, такія як гелій, вадарод, фрэон, ксенон, прапан і іншыя. Гэта ж тычыцца і тэмператур, якія пачыналіся са звышнізкіх і заканчваліся пакаёвымі для ксэнону. «Гаргамель» - апошняя пузырьковый камера, схема якой прынцыпова не адрозніваецца ад іншых. Але ў яе камеры было заліта парадку 18 тон фреона. Дадзеная прылада дазволіла здзейсніць вялікае адкрыццё для тых часоў - узаемадзеянне паміж нейтральнымі кропкамі. Самы вялікі асобнік меў дыяметр 4,5 метра. Прызначалася прылада для працы з вадародам. Але ўся праблема была ў тым, што вынаходзіліся новыя паскаральнікі, якія выдавалі пучкі радыеактыўных часціц з велізарнай хуткасцю, таму ніякія пузырьковые камеры ўжо не спраўляліся.

Некалькі важных момантаў

Варта звярнуць увагу на тое, што ў цяперашні час дадзеныя камеры ўжо не выкарыстоўваюцца. Практычна ўсе спісалі іх з рахункаў, але, як аказалася, гэта было заўчаснае рашэнне. У 2002 годзе пры дапамозе бурбалак былі адкрыты новыя часціцы пад назвай пентакварты. Але зноў жа гэта вынік не даследаванняў гэтага ж года, а элементарнай праверкі фотаздымкаў, атрыманых шмат гадоў таму. Гэта сведчыць пра тое, што можна знайсці нешта вартае з таго, што было зроблена ў мінулым.

Больш за тое, вылічальная магутнасць сучаснай тэхнікі настолькі вялікая, што на апрацоўку кожнага здымка будзе сыходзіць вельмі мала часу. У прынцыпе, эфектыўнасць такога роду трекового дэтэктара ў цяперашні час досыць нізкая, таму іх выкарыстоўваць ўжо не мэтазгодна, аднак калі-то атрыманыя эксперыментальныя дадзеныя могуць быць карыснымі і сёння.

заключэнне

Ну, вось і ўсё, што можна сказаць пра тое, што такое пузырьковый камера. Схема прылады дастаткова простая, як і ўсё геніяльнае. Варта сказаць некалькі слоў пра тое, што эфектыўнасць падобных прыбораў шмат у чым залежыць ад іх памераў. Чым больш камера, тым вышэй шанец выявіць нешта карыснае. Тым не менш з павелічэннем габарытаў павялічваецца цана на матэрыялы і рабочую вадкасць, якая ў вялікіх памерах мае вялікую вартасць. Цяпер вы ведаеце, што такое пузырьковый камера, прынцып дзеяння якой заснаваны на перагрэве вадкасці. Гэты эфект дасьледаваны ўздоўж і папярок, таму ў цяперашні час больш актуальнымі лічацца электронныя датчыкі, якія выйграюць па ўсіх параметрах.