Презентация "Экспериментальные методы ядерной физики. Регистрирующие приборы"


Подписи к слайдам:
Экспериментальные методы ядерной физики. Регистрирующие приборы.

Экспериментальные методы ядерной физики. Регистрирующие приборы.

© ГБОУ СОШ №591 Григорьева Л. Н.

Альфа-излучение

  • Альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия с двумя положительными зарядами.
  • Ионизирующая способность альфа-излучений в воздухе характеризуется образованием в среднем 30 тыс. пар ионов на 1 см. пробега. Это очень много. В этом главная опасность данного излучения.
  • Проникающая способность, наоборот, очень не велика. В воздухе альфа-частицы пробегают всего 10 см. Их задерживает обычный лист бумаги.

Бета-излучение

  • Бета-излучение представляет собой поток электронов или позитронов со скоростью, близкой к скорости света.
  • Ионизирующая способность невелика и составляет в воздухе 40 – 150 пар ионов на 1 см. пробега.
  • Проникающая способность намного выше, чем у альфа-излучения, и достигает в воздухе 20 см.

Гамма-излучение

  • Гамма-излучение представляет собой электромагнитное излучение, которое распространяется со скоростью света.
  • Ионизирующая способность в воздухе – всего несколько пар ионов на 1 см пути.
  • Проникающая способность очень велика – в 50 – 100 раз больше, чем у бета-излучения и составляет в воздухе сотни метров.

Явления, сопровождающие прохождение заряженных частиц через вещество

Заряженные частицы

(электроны, протоны, альфа-частицы и т.п.)

Упругое рассеяние

Ионизация атомов

Возбуждение атомов, с последующим излучением света

Тормозное излучение

Неупругое рассеяние

Гамма -излучение

Фотоэффект

(на атомах)

Комптоновское рассеяние

Фотоядерный эффект

Образование электрон-позитронных пар

Нейтроны

Захват ядром с последующим делением

Захват ядром с образованием радиоактивного изотопа

Неупругие столкновения с легкими или водородосодержащими веществами

Регистрирующие приборы, основанные на способности частиц ионизировать вещество

Счетчики частиц

Трековые приборы

Ионизационная камера

Счетчики Гейгера

Камера Вильсона

Пузырьковая камера

Метод толстослойных эмульсий

Счетчик Гейгера

Стеклянная трубка

Анод

Катод

 

К регистрирующему устройству

Гейгер Ганс Вильгельм (1882-1945)

Счетчик Гейгера

  • Рабочее тело смесь аргона с воздухом и парами спирта
  • Давление смеси около 0,1 атм (Па)
  • Напряжение между анодом и катодом в состоянии готовности от 800 В до 3000 В
  • Разрешающая способность (число частиц, которые могут быть зарегистрированы за 1 с) от до (бета-излучение
  • Эффективность регистрации для электронов (бета-излучение) – 100%, для гамма-квантов – 1%
  • Механизм регистрации: электрический разряд в газе в результате ионизации атомов электронным ударом
  • Для повышения эффективности регистрации гамма-излучения используют явление фотоэффекта, для чего стенки сосуда покрывают металлом с малой работой выхода
  •  

Камера Вильсона

Ч.Т.Вильсон

Треки частиц в камере Вильсона

Камера Вильсона

Источник заряженных частиц

Поршень

Стекло

Камера Вильсона

  • Трековый прибор
  • Рабочее тело – воздух (водород, гелий, аргон, азот) и насыщенные пары воды и спирта
  • Объем камеры от до 1 м³
  • Время чувствительности (длительности рабочего цикла) камеры от 0,1 до 1 с
  • Механизм регистрации: конденсация капелек жидкости на ионах, образованных при движении частиц внутри камеры
  • При использовании электрического и магнитного полей возможно определение знака заряда, удельного заряда, импульса и энергии частицы
  •  

Пузырьковая камера

Изобретена Д. Глейзером (США) в 1952 г.

Треки частиц в пузырьковой камере

Плотность жидкости в тысячи раз больше плотности газа, поэтому можно было увеличить потери энергии частицы на единице длины и наблюдать взаимодействия, которые приводили бы к появлению новых частиц.

Пузырьковая камера

Стеклянные иллюминаторы

Поршень

Источник

света

Объективы

Фотопленки

Пузырьковая камера

  • Трековый прибор
  • Рабочее тело – жидкий водород, пропан или др. жидкости
  • Давление в нагретой жидкости (предотвращающее ее кипение) от 3 до 22 атм
  • Объем камеры от до м³
  • Время чувствительности (длительность рабочего цикла) камеры от 4 до 10 с
  • Механизм регистрации: вскипание (образование пузырьков) перегретой жидкости на ионах, образованных при прохождении частиц через объем камеры
  • При использовании электрического и магнитного полей возможно определение знака заряда, удельного заряда, импульса и энергии частицы
  •  

Метод толстослойных эмульсий

  • Трековый прибор
  • Рабочее тело – кристаллики бромистого серебра в растворе желатина
  • Толщина фотоэмульсий от 25 до 2000 мкм, бромистое серебро составляет 85-87% массы эмульсии
  • Время чувствительности практически не ограничено
  • Механизм регистрации: ионизация атомов брома при прохождении частицы через эмульсию с последующим восстановлением металлического серебра при проявлении эмульсии
  • Определение направления движения частиц, место возникновения частицы, значение энергии, идентификация частиц

Первичная частица

Вторичные частицы

Место взаимодействия первичной частицы с ядром

Метод толстослойных эмульсий

Химический метод

  • Его сущность состоит в том, что молекулы некоторых веществ в результате воздействия ионизирующих излучений распадаются, образуя новые химические соединения.
  • . Количество вновь образованных химических веществ можно определить различными способами. Наиболее удобным для этого является способ, основанный на изменении плотности окраски реактива, с которым вновь образованное химическое соединение вступает в реакцию.
  • На этом методе основан принцип работы химического дозиметра гамма- и нейтронного излучения ДП-70 МП.