Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

Cлайд 1

Cлайд 2

Cлайд 3

Cлайд 4

Cлайд 5

Выполнил: Андреенко Андрей

Гомель 2015

Счётчик Гейгера-Мюллера- изобретён в 1908 г. Г . Гейгером , позднее усовершенствован и В. Мюллером , который реализовал несколько разновидностей прибора.. Он содержит камеру, наполненную газом, поэтому этот прибор ещё называют газонаполненным детекторам.

Принцип работы счетчика Счетчик представляет собой газоразрядный объем с сильно неоднородным

электрическим полем. Чаще всего применяются счетчики с коаксиально расположенными цилиндрическими электродами:

внешний цилиндр - катод и нить диаметром 0,1 мм, натянутая на его оси - анод. Внутренний, или собирающий, электрод (анод) укреплен на изоляторах. Этот электрод обычно изготавливают из вольфрама, позволяющего получить прочную и однородную проволоку малого диаметра. Другой электрод (катод) составляет обычно часть оболочки счетчика. Если стенки трубки стеклянные, ее внутреннюю поверхность покрывают проводящим слоем (медь, вольфрам, нихром и т. д.). Электроды располагаются в герметически замкнутом резерву- аре, наполненном каким-либо газом (гелий, аргон и др.) до давления от нескольких сантиметров до десятков сантиметров ртутного столба. Для того, чтобы перенос отрицательных зарядов в счетчике осуществлялся свободными электронами, газы, используемые для наполнения счетчиков, должны обладать достаточно малым коэффициентом прилипания электронов (как правило, это благородные газы). Для регистрации частиц, обладающих малым пробегом (α- частицы, электроны), в резервуаре счетчика делается окно, через которое частицы попадают в рабочий объем.

а - торцевой, б - цилиндрический, в - игольчатый, г - счетчик с рубашкой, д - плоскопараллельный

Счётчики Гейгера разделяются на несамогасящиеся и самогасящиеся

Внешняя схема гашения разряда.

В газонаполненных счетчиках положительные ионы проходят весь путь до катода и нейтрализуются вблизи него, вырывая электроны из металла. Эти дополнительные электроны могут привести к возникновению следующего разряда, если не принять мер для его предупреждения и гашения. К гашению разряда в счетчике, приводит включение в цепь анода счетчика сопротивления. При наличии такого сопротивления разряд в счетчике прекращается, когда напряжение между анодом и катодом снижается из-за собирания электронов на аноде до величин, меньших тех, которые необходимы для поддержания разряда. Существенным недостатком такой схемы является низкая временная разрешающая способность, порядка 10−3 с и более.

Самогасящиеся счетчики.

В настоящее время несамогасящиеся счетчики применяются редко, так как разработаны хорошие самогасящиеся счетчики. Очевидно, чтобы прекратить раз- ряд в счетчике, необходимо устранить причины, которые поддерживают разряд после прохождения ионизирующей частицы через объем счетчика. Таких причин две. Одна из них - ультрафиолетовое излучение, возникающее в процессе разряда. Фотоны этого излучения играют двойную роль в процессе разряда. Их положительная роль в самогасящемся счетчике

Распространение разряда вдоль нити счетчика, отрицательная роль - вырывание фотоэлектронов из катода, приводящее к поддержанию разряда. Другой причиной возникновения вторичных электронов с катода является нейтрализация на катоде положительных ионов. В нормально работающем счетчике разряд должен обрываться на первой лавине. Наиболее распространенный способ быстрого гашения разряда состоит в добавлении к основному газу, наполняющему счетчик, другого газа, способного гасить разряд. Счетчик с таким наполнением называется самогасящимся.

Газоразрядный счетчик Гейгера

R К усилителю Стеклянная трубка Анод Катод В газоразрядном счетчике имеются катод в виде цилиндра и анод в виде тонкой проволоки по оси цилиндра. Пространство между катодом и анодом заполняется специальной смесью газов. Между катодом и анодом прикладывается напряжение.

Сцинтилляционный счетчик

Черенковский счетчик Схема черенковского счётчика: слева – конус черенковского излучения, справа – устройство счётчика. 1 - частица, 2 - траектория частицы, 3 - фронт волны, 4 - радиатор, 5 - ФЭУ (показано развитие лавины вторичных электронов, вызванное фотоэлектроном), 6 - фотокатод.

Камера Вильсона Камера Вильсона. Емкость со стеклянной крышкой и поршнем в нижней части заполнена насыщенными парами воды, спирта или эфира. Когда поршень опускается, то за счет адиабатического расширения пары охлаждаются и становятся пересыщенными. Заряженная частица, проходя сквозь камеру, оставляет на своем пути цепочку ионов. Пар конденсируется на ионах, делая видимым след частицы

Первый детектор заряженных частиц – камера Вильсона - был создан 19 апреля 1911 года. Камера представляла собой стеклянный цилиндр диаметром 16,5 см и высотой 3,5 см. Сверху цилиндр закрывался приклеенным зеркальным стеклом, через которое фотографировали следы частиц. Внутри находился второй цилиндр, в нем – деревянное кольцо, опущенное в воду. Испаряясь с поверхности кольца, она насыщала камеру водяными парами. Вакуумный насос создавал разрежение в шаровидной емкости, соединенной с камерой трубкой с вентилем. При открывании вентиля в камере создавалось разрежение, водяные пары становились пересыщенными, и на следах заряженных частиц происходила их конденсация в виде полосок тумана (именно поэтому в зарубежной литературе прибор называется the cloud chamber – «туманная камера»)

Пузырьковая камера. Емкость заполнена хорошо очищенной жидкостью. Центры образования пара в жидкости отсутствуют, поэтому ее можно перегреть выше точки кипения. Но проходящая частица оставляет за собой ионизованный след, вдоль которого жидкость вскипает, отмечая траекторию цепочкой пузырьков. В современных камерах используются жидкие газы – пропан, гелий, водород, ксенон, неон и др. На снимке: пузырьковая камера, сконструированная в ФИАНе. 1955–1956 годы. Пузырьковая камера

Фотография столкновения ионов серы и золота в стримерной (разновидность искровой) камере. Треки рожденных при столкновении заряженных частиц в ней выглядят как цепочки отдельных несливающихся разрядов - стримеров.

Искровая камера

Трек частицы в узкозазорной искровой камере Следы частиц в стримерной искровой камере

Метод толстослойных фотоэмульсий Заряжённые частицы создают скрытые изображения следа движения. По длине и толщине трека можно оценить энергию и массу частицы. Фотоэмульсия имеет большую плотность, поэтому треки получаются короткими.

Мы ознакомились с описанием устройств, применяемых наиболее широко при исследовании элементарных частиц и в ядерной физике.

«Нейтрино» - Upward ?L=up to 13000 km?. P(?e??e) = 1 – sin22?sin2(1.27?m2L/E). 5. 13 мая 2004. ??. p, He … Вторые Марковские чтения 12 – 13 мая 2004 года Дубна - Москва. Осцилляции нейтрино. 2-?. ?. Атмосферные нейтрино. С.П.Михеев. С.П. Михеев ИЯИ РАН. Что мы хотим узнать. 3. Up/Down Symmetry. ?e.

«Методы регистрации элементарных частиц» - Треки элементарных частиц в толстослойной фотоэмульсии. Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц. Пространство между катодом и анодом заполняется специальной смесью газов. R. Эмульсии. Метод толстослойных фотоэмульсий. 20-е г.г. Л.В.Мысовский, А.П.Жданов. Вспышку можно наблюдать и фиксировать.

«Античастицы и антивещество» - В мире должно быть одинаковое число звезд каждого сорта,» - Поль Дирак. При неизменной однонаправленности времени отношение вещества и антивещества к пространству времени различны «упрощение» Природы. Позитрон был открыт в 1932 году при помощи камеры Вильсона. Опровержение теории Дирака или опровержение абсолютной симметричности вещества и антивещества.

«Методы наблюдения и регистрации частиц» - Вильсон Чарлз Томсон Рис. Пространство между катодом и анодом заполняется специальной смесью газов. Поршень. Регистрация сложных частиц затруднена. Катод. +. Вильсон- английский физик, член Лондонского королевского общества. Камера Вильсона. Применение счётчика. Стеклянная пластина. Газоразрядный счётчик Гейгера.

«Открытие протона» - Открытия предсказанных Резерфордом. Силина Н. А., учитель физики МОУ СОШ № 2 п. Редкино Тверской области. определяет относительную атомную массу химического элемента. Массовое и зарядовое число атома. Число нейтронов в ядре обозначают. Открытие протона и нейтрона. Изотопы. Что такое изотопы? К изучению структуры ядра.

«Физика элементарных частиц» - Во всех взаимодействиях барионный заряд сохраняется. Таким образом, окружающая нас Вселенная состоит из 48 фундаментальных частиц. Кварковая структура адронов. Чэдвик открывает нейтрон. Антивещество – вещество состоящее из антинуклонов и позитронов. Фермионы – частицы с полуцелым спином (1/2 h, 3/2 h….) Например: электрон, протон, нейтрон.

Всего в теме 17 презентаций

Эйстрайх Дмитрий

Приборы и установки для регистрации и исследования частиц. Схемы устройств, их принцип действия, фотографии треков частиц.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Презентация по физике на тему: «Экспериментальные методы исследования частиц» Ученика 9 класса гбоу сош № 1465 Эйстрайх дмитрия учитель физики: круглова л.ю.

Методы исследования частиц: Счётчик Гейгера Сцинтилляционные счётчики Камера Вильсона Пузырьковая камера Толстослойные фотоэмульсии

Счётчик Гейгера

Счетчик Гейгера представляет собой несложный прибор для регистрации излучения. Он способен определять различные виды радиоактивного излучения (альфа, бета, гамма), но наиболее чувствителен к γ -излучению и β -частицам. Конструкция проста: трубка счетчика Гейгера-Мюллера заполнена газом и имеет два электрода, к которым приложено высокое напряжение. При попадании в трубку ионизирующей частицы между электродами на некоторое время возникает проводящий канал. Возникший в результате ток детектируется электронным усилителем. Изобретён в 1908 году Х. Гейгером и Э. Резерфордом, позднее усовершенствован Гейгером и В. Мюллером. Счетчики Гейгера-Мюллера - самые распространенные детекторы (датчики) ионизирующего излучения.

Схема включения счётчика Гейгера Разность потенциалов приложена (V) между стенками и центральным электродом через сопротивление R, зашунтированное конденсатором C1 . Работа счетчика основана на ударной ионизации. γ - кванты, испускаемые радиоактивным изотопом, попадая на стенки счетчика, выбивают из него электроны. Электроны, двигаясь в газе и сталкиваясь с атомами газа, выбивают из атомов электроны и создают положительные ионы и свободные электроны. Электрическое поле между катодом и анодом ускоряет электроны до энергий, при которых начинается ударная ионизация. Возникает лавина ионов, и ток через счетчик резко возрастает. При этом на сопротивлении R образуется импульс напряжения, который подается в регистрирующее устройство. Чтобы счетчик смог регистрировать следующую попавшую в него частицу, лавинный заряд нужно погасить. Это происходит автоматически. В момент появления импульса тока на сопротивлении R возникает большое падение напряжения, поэтому напряжение между анодом и катодом резко уменьшается и настолько, что разряд прекращается, и счетчик снова готов к работе.

СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЕ СЧЁТЧИКИ

Принципиальная схема Счётчик был изобретён немецким физиком Кальманом Хартмутом Паулем в 1947 году. Сцинтилляционный счётчик - прибор для регистрации ядерных излучений и элементарных частиц (протонов, нейтронов, электронов, γ -квантов, мезонов и т. д.), основными элементами которого являются вещество, люминесцирующее под действием заряженных частиц (сцинтиллятор), и фотоэлектронный умножитель (ФЭУ).

Применение счётчиков, их достоинства и недостатки Достоинства сцинтилляционного счётчика: высокая эффективность регистрации различных частиц; быстродействие; возможность изготовления сцинтилляторов разных размеров и конфигураций; высокая надёжность и относительно невысокая стоимость. Благодаря этим качествам сцинтилляционные счётчики широко применяется в ядерной физике (например, для измерения времени жизни возбуждённых состояний ядер, измерение сечения деления, регистрация осколков деления газовыми сцинтилляционными счётчиками), физике элементарных частиц и космических лучей (например, экспериментальное обнаружение нейтрино), в промышленности (γ -дефектоскопия, радиационный контроль), дозиметрии (измерение потоков γ -излучений, испускаемых человеком и другими живыми организмами), радиометрии, геологии, медицине и т. д. Недостатки сцинтилляционного счётчика: малая чувствительность к частицам низких энергий (1 кэВ), невысокая разрешающая способность по энергии.

Камера Вильсона

Камера Вильсона (она же туманная камера) - один из первых в истории приборов для регистрации следов (треков) заряженных частиц. Изобретена шотландским физиком Чарлзом Вильсоном между 1910 и 1912 гг. Принцип действия камеры использует явление конденсации перенасыщенного пара: при появлении в среде перенасыщенного пара каких-либо центров конденсации (в частности ионов, сопровождающих след быстрой заряженной частицы) на них образуются мелкие капли жидкости. Эти капли достигают значительных размеров и могут быть сфотографированы. Источник исследуемых частиц может располагаться либо внутри камеры, либо вне ее (в этом случае частицы залетают через прозрачное для них окно).

Принцип действия камеры использует явление конденсации перенасыщенного пара: при появлении в среде пара каких-либо центров конденсации (в частности, ионов, сопровождающих след быстрой заряженной частицы) на них образуются мелкие капли жидкости. Эти капли достигают значительных размеров и могут быть сфотографированы. Источник исследуемых частиц может располагаться либо внутри камеры, либо вне ее (в этом случае частицы залетают через прозрачное для них окно) . Для исследования количественных характеристик частиц (например, массы и скорости) камеру помещают в магнитное поле, искривляющее треки. Камера Вильсона. Емкость со стеклянной крышкой и поршнем в нижней части заполнена насыщенными парами воды, спирта или эфира. Когда поршень опускается, то за счет адиабатического расширения пары охлаждаются и становятся пересыщенными. Заряженная частица, проходя сквозь камеру, оставляет на своем пути цепочку ионов. Пар конденсируется на ионах, делая видимым след частицы.

Общий вид камеры Вильсона

Пузырьковая камера

Пузырьковая камера – трековый детектор элементарных заряженных частиц, в котором трек (след) частицы образует цепочка пузырьков пара вдоль траектории её движения, т.е. действие детектора основано на вскипании перегретой жидкости вдоль траектории частицы. Изобретена А. Глэзером в 1952 г. (Нобелевская премия 1960 г.) Принцип действия пузырьковой камеры напоминает принцип действия камеры Вильсона. В последней используется свойство перенасыщенного пара конденсироваться в мельчайшие капельки вдоль траектории заряженных частиц. В пузырьковой камере используется свойство чистой перегретой жидкости вскипать (образовывать пузырьки пара) вдоль пути пролёта заряженной частицы. Перегретая жидкость – это жидкость, нагретая до температуры большей температуры кипения для данных условий. Вскипание такой жидкости происходит при появлении центров парообразования, например, ионов. Таким образом, если в камере Вильсона заряженная частица инициирует на своём пути превращение пара в жидкость, то в пузырьковой камере, наоборот, заряженная частица вызывает превращение жидкости в пар.

Схема водородной пузырьковой камеры: корпус камеры заполнен жидким водородом (); расширение производится с помощью поршня П; освещение камеры на просвет осуществляется импульсным источником света Л через стеклянные иллюминаторы И и конденсатор К; свет, рассеянный пузырьками, фиксируется с помощью фотографических объективов и на фотопленках и.

Фотография некоторого процесса превращения элементарных частиц, сделанная с помощью пузырьковой камеры.

Метод толстослойных фотоэмульсий.

Для регистрации частиц наряду с камерами Вильсона и пузырьковыми камерами применяются толстослойные фотоэмульсии. Ионизирующие действие быстрых заряженных частиц на эмульсию фотопластинки. Фотоэмульсия содержит большое количество микроскопических кристалликов бромида серебра. Метод фотоэмульсии был развит советскими физиками Л. В. Мысовским и А. П. Ждановым в 1958 году. Быстрая заряженная частица, пронизывая кристаллик, отрывает электроны от отдельных атомов брома. Цепочка таких кристалликов образует скрытое изображение. При появлении в этих кристалликах восстанавливается металлическое серебро и цепочка зёрен серебра образует трек частицы. По длине и толщине трека можно оценить энергию и массу частицы. Из-за большой плотности фотоэмульсии треки получаются очень короткими, но при фотографировании их можно увеличить. Преимущество фотоэмульсии состоит в том, что время экспозиции может быть сколько угодно большим. Это позволяет регистрировать редкие явления. Важно и то, что благодаря большой тормозящей способности фотоэмульсии, увеличивается число наблюдаемых интересных реакций между частицами и ядрами.

Схема метода толстослойных фотоэмульсий

Треки частиц в толстослойной фотоэмульсии.